油氣管道是由大量的鋼管焊接而成,隨著管道向高壓力、大口徑方向的發展,對管材性能的要求越來越高。當前油氣管道業面臨的挑戰是,在高寒、深海、沙漠、地震和地質災害等惡劣環境下建設長距離、高壓、大流量輸氣管道,因此,急需開發高性能油氣輸送管。本文介紹了7大高性能油氣輸送管: (1)高強度(X80及以上)管線鋼及鋼管 油氣輸送管道(特別是天然氣管道)總的發展趨勢是持續提高鋼管的強度水平,以期最大限度降低管道建設成本和輸送成本。X80鋼是日本、歐洲、北美、中國批量生產并正式投入使用的管線鋼的最高綱級。Xl00和X120管線鋼也正相繼研制成功,正在進行工業性試驗。 (2)低溫狀態高強度管線鋼及鋼管 埋地油氣輸送管道的最低運行溫度一般為0℃,但對于裸露管道(站場及懸跨管段等),鋼管的服役溫度應按當地的最低溫度考慮,才能確保管道安全運行。在這種情況下,管線鋼的韌脆轉變溫度應低于當地的極限低溫,并在該溫度下有足夠的韌性。這對高強度管線鋼是相當困難的。 (3)具有合適斷裂控制性能的高強度管線鋼和鋼管 當前急需解決高強度管線鋼高壓輸氣(特別是富氣輸送時)的止裂韌性預測可靠性問題,并在此基礎上開發具有合適斷裂控制性能的高強度管線鋼。而鋼的強度與韌性互為相長的關系以及高壓輸送對管線鋼止裂韌性較高的要求,對鋼鐵材料高性能化和現代冶金技術提出強烈的挑戰。 (4)抗HIC管線鋼及鋼管 SSCC和HIC是含H2S天然氣輸送管道主要失效模式。國外抗SSCC和HIC管線鋼已自成體系。SSCC和HIC的產生及嚴重程度決定于輸送氣體介質中的H2S分壓。國際上對抗HIC鋼的需求量是相當大的,例如歐洲鋼管公司的抗HIC油氣輸送管銷售量已占30%以上。 (5)抗CO2腐蝕管線鋼和鋼管 良好抗CO2腐蝕性能和滿足油氣田管線鋼要求的力學性能的無縫鋼管 (6)抗大變形管線鋼和鋼管 通過地震多發區和地質災害區的油氣輸送管線,要求鋼管有抗大變形的能力。國外已研制成功了具有抗大變形能力的管線鋼。我國屬多地震國家,地質災害(如滑坡、泥石流等)也較嚴重,很需要開發這類管線鋼。 (7)鋼/玻璃纖維復合管 隨著管道輸送壓力的不斷提高,對管線鋼止裂韌性的要求越來越高,已超越現代冶金技術的極限。為了解決這一問題,國外已研究開發了復合材料增強管(CRLP),即鋼/玻璃纖維復合管,它既利用了鋼的強度,又發揮了玻璃纖維在止裂方面的優勢。鋼/玻璃纖維復合管可降低管道工程的材料成本、安裝費用及焊接成本等,還可取代傳統的涂層,目前國內這一方面的研究尚屬空白。 |
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