发展长输管道用埋弧直缝焊管适应国内外油气工业发展的需要

本文是在大中口径长输管线及埋弧直缝焊接钢管高级研讨会上的发言。从国内外油气工业发展对长输管道的需求，长输管道对钢管的要求，我国管道用钢管制造业的现状，发展长输管道用埋弧直缝焊管是我国制管业的迫切需要，埋弧直缝焊管生产方式，建设埋弧直缝焊管生产线的时机，有关行业应统一规划，协调行动，共同将我国管道钢管制造技术提高一个新水平等七个部分作了论述。指出随着国内外两种资源，两个市场的开发，一个油气输送管道的     

深海用高强厚壁直缝埋弧焊管开发技术难点分析

深海油气管道对管道用管材的可靠性提出了更高的技术要求,高强度大壁厚直缝埋弧焊管是深海油气输送管道的方向发展。从深海用高强度厚壁直缝埋弧焊管对管线钢板材及钢管在高强度、高韧性和抗脆断、高尺寸精度、低焊接碳当量和良好焊接性以及抗腐蚀性等方面的高技术要求入手,详细分析了高强度厚壁管线钢材料、板材质量控制和钢管制造工艺等方面存在的技术难点,提出了解决思路。     

管道钢及管道钢管的研究进展与发展方向（下）

论述了国内外油气输送管道用钢及管道钢管的发展趋势。介绍了国内近年来在油气输送管道钢及管道钢管的应用基础研究及产品开发方面所取得的主要成果。我国在西气东输等大口径输气管道工程中对管道钢、管道钢管及管件等方面开展的科技攻关表明,对于大口径输气管道,应继续采用高压输送及采用高钢级管材的技术路线;在非酸性环境下,国产螺旋缝埋弧焊管可以与进口UOE焊管等同选用,拟继续采用螺旋焊管与直缝焊管联合使用的技术路线;鉴于针状铁素体型管道钢具有优异的综合性能,重要高压输气管道应采用针状铁素体管道钢。针对我国在油气管道建设中面临和将要面临的新课题和挑战,从应用基础研究及技术开发两个方面,指出了我国油气输送管道用钢及管道钢管的研究方向。     

管道钢及管道钢管的研究进展与发展方向（上）

论述了国内外油气输送管道用钢及管道钢管的发展趋势。介绍了国内近年来在油气输送管道钢及管道钢管的应用基础研究及产品开发方面所取得的主要成果。我国在西气东输等大口径输气管道工程中对管道钢、管道钢管及管件等方面开展的科技攻关表明,对于大口径输气管道,应继续采用高压输送及采用高钢级管材的技术路线;在非酸性环境下,国产螺旋缝埋弧焊管可以与进口UOE焊管等同选用,拟继续采用螺旋焊管与直缝焊管联合使用的技术路线;鉴于针状铁素体型管道钢具有优异的综合性能,重要高压输气管道应采用针状铁素体管道钢。针对我国在油气管道建设中面临和将要面临的新课题和挑战,从应用基础研究及技术开发两个方面,指出了我国油气输送管道用钢及管道钢管的研究方向。     

直缝埋弧焊钢管供需情况分析

结合我国石油天然气输送管道及用管情况,就国内外螺旋焊钢管的生产和应用情况,国外直缝弧焊钢管的发展,国内油气输送用钢管的需求情况作了介绍。就直缝埋弧焊钢管和螺旋焊钢管的使用性能作了对比分析,指出国外直缝埋弧焊管快速发展,螺旋焊钢管日趋衰落有多方面的原因。结合我国油气输送管道建设的安排和规划,对直缝弧焊钢管的供需情况作了分析,介绍了我国石油制管工业现状及我国直缝埋弧焊钢管的发展情况。     

我国油气输送螺旋埋弧焊管制造技术现状及发展方向

介绍了国内油气输送螺旋埋弧焊焊管机组的工艺布置、制管设备性能及高韧性螺旋埋弧焊管的开发情况，通过对螺旋埋弧焊焊管机组制造技术、钢管检测技术的阐述与分析，提出了螺旋埋弧焊管制造技术发展的方向。     

直缝埋弧焊管新工艺研究及实践

利用高频焊管机组生产直缝埋弧焊管新工艺具有生产效率高、原料成本低、焊缝安全可靠等优点。为了推动直缝埋弧焊管新工艺的工业应用,通过定性分析和焊接工艺评定确定新工艺的研究方案,实施铣边机和挤压辊等装备改造,通过理论计算和工艺试验确定钢管试制工艺参数,采用X形坡口、TBS成型、高频预焊、埋弧焊先外后内等工艺试制钢管,结果 94%的钢管成品从外形尺寸到内部质量全面达到了油气管线钢管标准要求。直缝埋弧焊管新工艺经实践验证可行,为油气管线钢管采购提供了新的选择。     

对发展直缝埋弧焊管机组的建议

对各类长距离输送管道的设计需求作了统计分析，国内的一些管道将采用直缝埋弧焊管，而国内目前尚无一条直缝埋弧焊管机组，指出在我国建设直缝埋弧焊管机组的必要性，分析了直缝埋弧焊管的优点，对ＲＢＥ、ＵＯＥ和ＪＣＯＥ三种成型方式的机组作了对比。根据国内管道建设的需要，建议尽早引进一条直缝埋弧焊管机组。     

西气东输一、二线管道工程的几项重大技术进步

提高管线钢强度级别和管道输送压力是天然气输送管道的发展趋势,是输气管道技术进步的重要标志。近年来,我国管道企业和相关科研院所联合攻关,取得了一批关键技术成果,使西气东输(为便于区别,以下称为西气东输一线)和西气东输二线等国家重点管道工程的设计压力和钢管强度级别达到或领先于同时期的国际水平。这些成果包括:①研制了X70、X80钢级高性能管线钢及焊管、管件;②突破国际上螺旋缝埋弧焊管的使用禁区,确立了具有中国特色的"大口径高压输送主干线螺旋缝埋弧焊管与直缝埋弧焊管联合使用"的技术路线;③在国内首次研究了高压输气管道动态断裂与止裂问题,分别采用Battelle简化公式和Battelle双曲线法预测了西气东输一线和西气东输二线等管道延性断裂的止裂韧性;④在国内首次研究了油气管道基于应变的设计方法,解决了该设计方法及抗大变形管线钢管在强震区和活动断层管段应用的技术难题;⑤研究解决了高强度焊管的腐蚀控制和应变时效控制技术等。上述成果对降低输气管道建设成本、保障管道运行安全具有重要意义。     

输气管道工程中钢管的选用

根据我国天然气长输管道发展需求与规划,结合我国的钢管制管技术现状及未来的发展趋势,同时参考国际上其他国家在天然气长输管道方面的钢管选用经验,对螺旋埋弧焊管、ERW直缝管、UOE直缝管等不同制造工艺及类型的钢管进行了优缺点分析,并提出了符合我国国情的天然气长输管道的钢管选用原则,即：在管道经过的一、二类地区可以采用螺旋埋弧焊管作为天然气的输送钢管,但在三、四类地区及穿、跨越地区则建议采用直缝焊管,这种做法比较稳妥也是符合我国目前的经济发展水平和承受能力的。     

螺旋焊管板头对接FCB法单面焊双面成形工艺研究

为了实现螺旋焊管生产用钢带对接焊缝的单面焊双面成形,对埋弧焊FCB法单面焊双面成形工艺进行了试验研究。首先在试验室完成了壁厚16 mm、20 mm和22.5 mm焊接试板的FCB法单面焊双面成形工艺试验,优化了FCB工艺的焊接参数。在此基础上,完成了螺旋焊管生产线板头对接双丝焊改造,在线进行了18 mm、22 mm两种壁厚板头对接单面焊双面成形试验,基本实现了螺旋焊管卷板头尾对接工序的单面焊双面成形工艺的应用。试验及生产线应用表明,FCB法单面焊双面成型焊接接头各区域基本性能满足技术指标要求,该项工艺可以推广应用于输水管线、结构管等承压能力和钢级较低的螺旋管的板头对接缝焊接,可以提高焊接生产效率,降低生产成本。     

火力发电机组四大管道系统直缝埋弧焊管的市场需求与研制

分析了国内外火力发电机组四大管道系统（主蒸汽管道、再热蒸汽管道热段、再热蒸汽管道冷段和高压给水管道）应用大直径直缝埋弧焊管的基本情况,阐述了应用压力容器耐高温高合金钢板制作直缝埋弧焊管的技术条件,按照美国ASME锅炉及压力容器规范标准,利用JCO生产技术对直缝埋弧焊管进行研制,研制产品经过国家相关专业部门检测,同国外同类产品理化性能质量一致,价格仅是进口产品的56.5%,可以取代进口产品。直缝埋弧焊管在火电机组四大管道系统的应用实现了无缝化和国产化目标,可以替代进口埋弧焊管和大直径中壁厚无缝钢管。     

基于LedaFlow和Fluent的冲蚀临界速率研究

利用水力压裂技术开采页岩气,生产过程中会携带泥砂等固体杂质。气体携砂在管道中流动时,速度过大会对弯头等关键部件产生冲击,从而造成冲蚀,对管道安全运行造成隐患。基于LedaFlow的API RP 14E冲蚀临界速率预测模型对页岩气管道携砂能力进行模拟计算,分析了管道直径、压力、流量对冲蚀临界速率的影响,并通过Fluent数值模拟计算出冲蚀临界速率对应的管壁最大冲蚀损失量,从而给出冲蚀临界速率和管壁最大年冲蚀损失量的关系式,既弥补了LedaFlow无法计算出管壁冲蚀损失的问题,也简化了Fluent的复杂计算过程,为实际生产提供参考。     

基于LedaFlow和Fluent的冲蚀临界速率研究

利用水力压裂技术开采页岩气,生产过程中会携带泥砂等固体杂质。气体携砂在管道中流动时,速度过大会对弯头等关键部件产生冲击,从而造成冲蚀,对管道安全运行造成隐患。基于LedaFlow的API RP 14E冲蚀临界速率预测模型对页岩气管道携砂能力进行模拟计算,分析了管道直径、压力、流量对冲蚀临界速率的影响,并通过Fluent数值模拟计算出冲蚀临界速率对应的管壁最大冲蚀损失量,从而给出冲蚀临界速率和管壁最大年冲蚀损失量的关系式,既弥补了LedaFlow无法计算出管壁冲蚀损失的问题,也简化了Fluent的复杂计算过程,为实际生产提供参考。     

边远沙漠小型油田原油外输方式优化研究

为确定适用于边远沙漠小型油田的原油外输方式,采用数值模拟方法对不同工况下的输油管道水热力参数进行了优化计算。应用管道轴向温降公式计算了不同产能阶段的热力允许最小安全输量,发现仅依靠出站温度和压力不能顺利将原油输送至终点。根据最低经济流速对四个产能阶段进行管径初选,并在此基础上计算了不同阶段不同管径管道输油的水热力参数,结果表明:产能为10×10~4t/a、20×10~4t/a两个工况时不适合采用管道输油,应考虑建立原油中转库并使用汽车罐车外运原油;产能为30×10~4t/a工况时,管道输油需要沿线设置2~3座加热站及2座泵站,但建设和运行成本较高;产能增加至50×10~4t/a时,管线水热力状况明显好转,可以采用管道输油。     

印度焊管企业及生产综述

在对印度焊管企业考察和技术交流的基础上,结合行业信息,综合介绍了印度WEL-SPUN、JINDAL SAW、PSL和MAN四大钢管公司产能、生产线以及产品规格等基本情况,并与我国埋弧焊管生产线实际状况进行对比,总结出两国焊接钢管生产工艺的不同点,并指出印度制管企业具有地理位置优越、产业链完整、国际业绩好、获得多项资质及用户认证、钢管生产及防腐应用标准多以及成功运用预精焊技术等优势。最后,提出了自己的看法和建议。     

螺旋焊管成型机组技术改造与分析

为提高螺旋焊管机组生产能力（增大加工管径）,以六辊成型器为例,介绍了螺旋焊管成型机组技术改造的原理和计算方法,并指出了技术改造中应注意的问题及解决方案。     

石油管线蜡沉积试验研究进展

含蜡原油在开采和管输过程中由于环境温度的降低会沉积在井壁和管壁上,减小了管道的有效流通截面,降低管道的输送能力,甚至会造成管道堵塞事故。综述了国内外学者对于石油管线蜡沉积的试验研究进展,分析了不同蜡沉积装置的工作原理、特点和适用范围,并提出了一些研究建议。     

复合材料缠绕修复管道的应力分析

非金属缠绕管道修复是在役管道受损后的一种主要修复方式,对于保障油气管道的平稳安全运行具有十分重要的意义。基于组合薄壁圆筒的力学分析理论,推导出了管道修复厚度的计算公式,并考虑缠绕材料的各向异性建立了缠绕修复管道的有限元分析模型。分析结果表明,缠绕层对附近管体的应力状态影响不大,只要修复厚度和修复长度合适,就能够完全恢复管道的承压能力。缠绕层在管道缺陷区域屈服以后能起到明显的承载作用。增大缠绕层厚度,可降低管道和缠绕层中的环向应力;而当缠绕层厚度小于最小修复厚度时,即使加大修复长度也无法完全恢复管道的承压能力。最后,对基于有限元法和解析方法得到的缠绕层厚度和长度进行了对比,结果表明,缠绕层厚度的计算公式偏于安全,可用于管道修复缠绕层的设计计算。