提(ti)高輸(shu)量、降(jiang)(jiang)低成本是油(you)氣(qi)管(guan)道(dao)建設持續追求的(de)目標(biao),而提(ti)高鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)(ji)、增(zeng)大壁厚(hou)(hou)是提(ti)高輸(shu)量、降(jiang)(jiang)低成本的(de)有(you)效途徑,這(zhe)也推(tui)動了國內外高鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)(ji)、大口(kou)徑、大厚(hou)(hou)壁鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)研發和(he)應用。為了保證管(guan)道(dao)安全性(xing),要(yao)求油(you)氣(qi)輸(shu)送鋼(gang)(gang)管(guan)具(ju)(ju)有(you)與鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)(ji)及輸(shu)送壓力所匹配(pei)的(de)止裂韌性(xing)。鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)(ji)越高、輸(shu)送壓力越大,所需(xu)的(de)止裂韌性(xing)越高;并且要(yao)求DWTT斷(duan)口(kou)具(ju)(ju)有(you)足(zu)夠的(de)剪切面積(API等標(biao)準規定平均值至少85%)。同時具(ju)(ju)有(you)足(zu)夠的(de)剪切面積和(he)足(zu)夠的(de)CVN吸收能是管(guan)體的(de)一個基(ji)本特(te)征,在(zai)輸(shu)氣(qi)管(guan)線中(zhong)它能避免(mian)脆(cui)性(xing)斷(duan)裂擴展,并控制延性(xing)斷(duan)裂的(de)擴展。
由(you)于材料(liao)自身強韌性的(de)矛盾,以及管線鋼(gang)厚度(du)增(zeng)加帶來(lai)技術(shu)(shu)難(nan)度(du)的(de)增(zeng)加,使得(de)管線鋼(gang)管每增(zeng)加一(yi)個鋼(gang)級或壁厚增(zeng)加一(yi)毫(hao)米,都(dou)要攻克一(yi)系列的(de)技術(shu)(shu)難(nan)題。
21世紀以(yi)來(lai),以(yi)我國(guo)西(xi)氣東輸(shu)二線(xian)(xian)(xian)建設(she)為標志,X80管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)/管(guan)的(de)(de)(de)研發應用快(kuai)速發展(zhan)。2006年,在中(zhong)石(shi)油集團公(gong)司(si)(si)的(de)(de)(de)推(tui)動下,原華北(bei)石(shi)油第(di)一機械廠巨龍(long)(long)鋼(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)(si)聯合國(guo)內(nei)鋼(gang)(gang)廠開(kai)始研制西(xi)氣東輸(shu)二線(xian)(xian)(xian)X80管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)及直縫(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)管(guan),經過鋼(gang)(gang)廠和制管(guan)企業(ye)的(de)(de)(de)持續努力和卓有成效的(de)(de)(de)工作,攻(gong)克了一系(xi)列的(de)(de)(de)技術難題,成功(gong)開(kai)發出了西(xi)氣東輸(shu)二線(xian)(xian)(xian)X80φ1219mmx22mm直縫(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)管(guan),焊(han)管(guan)滿足-10℃條(tiao)件按下母材(cai)夏(xia)比沖擊功(gong)單(dan)值(zhi)最小140J、平均(jun)(jun)值(zhi)最小180J以(yi)及焊(han)縫(feng)及熱影響區夏(xia)比沖擊功(gong)單(dan)值(zhi)最小60J、平均(jun)(jun)值(zhi)最小80J的(de)(de)(de)要求(qiu),母材(cai)0℃條(tiao)件下DWTT剪(jian)切面積率(lv)平均(jun)(jun)大于85%,并大規(gui)模應用于西(xi)氣東輸(shu)二線(xian)(xian)(xian)工程。2007-2008年,巨龍(long)(long)鋼(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)(si)聯合國(guo)內(nei)寶鋼(gang)(gang)、沙鋼(gang)(gang)、鞍(an)鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)鐵(tie)企業(ye)同時開(kai)展(zhan)了26.4mm、27.5mm及33mm寬厚(hou)板及厚(hou)壁直縫(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)管(guan)單(dan)根試制工作,最早試制出了國(guo)內(nei)X80鋼(gang)(gang)級(ji)φ1219mm×26.4/27.5/33mm 直縫(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)管(guan)。
2009年,26.4mm厚規格鋼(gang)(gang)(gang)板及鋼(gang)(gang)(gang)管技術(shu)獲得突破,X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1219mm×26.4mm直縫(feng)(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)(hu)焊管實現批(pi)量穩定(ding)生產(chan),DWTT剪切面積滿(man)足(zu)標(biao)準(zhun)規定(ding)的(de)0℃條件(jian)(jian)下(xia)平均不低于75%的(de)要求,并(bing)應用(yong)于西(xi)氣(qi)東輸(shu)二(er)線及后續(xu)的(de)西(xi)氣(qi)東輸(shu)三(san)線工程中。2012年,針(zhen)對(dui)(dui)中亞C線的(de)需求,渤海裝備所屬巨(ju)龍公司與鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)合作開發(fa)出了(le)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji) ф1219mmx27mm 直縫(feng)(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)(hu)焊管,0℃條件(jian)(jian)下(xia)的(de)DWTT剪切面積率達到不低于85%的(de)要求。2014年,針(zhen)對(dui)(dui)規劃的(de)陜京四線、新粵浙管道等提出X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)Φ1219mmx33mm鋼(gang)(gang)(gang)板及直縫(feng)(feng)焊管的(de)需求,該公司聯合國內鋼(gang)(gang)(gang)板企業成(cheng)功開發(fa)出了(le)項目所需的(de)X80φ1219mm×33mm直縫(feng)(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)(hu)焊管,各(ge)項性能指標(biao)滿(man)足(zu)標(biao)準(zhun)要求,這(zhe)也是(shi)目前國內最大(da)壁厚的(de)X80抗延性斷裂(lie)直縫(feng)(feng)埋(mai)弧(hu)(hu)(hu)焊管。
為(wei)滿足日益(yi)增長(chang)的(de)天(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)需求(qiu),我國在陸(lu)續建成了(le)西氣(qi)(qi)東(dong)(dong)(dong)輸(shu)(shu)二線、三(san)線等X80鋼(gang)(gang)級、口(kou)徑(jing)φ1219mm、單管(guan)(guan)年輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)量(liang)300億立方米的(de)天(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)管(guan)(guan)道的(de)基礎上,擬(ni)開發(fa)建設口(kou)徑(jing)更大(da)、輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)量(liang)更大(da)的(de)天(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)管(guan)(guan)道。2012年,中石(shi)油(you)啟動了(le)第三(san)代大(da)輸(shu)(shu)量(liang)管(guan)(guan)道用鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)研發(fa),其中X80φ1422mm鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)作為(wei)最(zui)具技(ji)術(shu)可行性的(de)技(ji)術(shu)方案(an)備受重視。國內鋼(gang)(gang)鐵(tie)企(qi)(qi)業(ye)、制管(guan)(guan)企(qi)(qi)業(ye)開始投入大(da)量(liang)人力物力開展科研攻(gong)關(guan)(guan),逐一攻(gong)克(ke)技(ji)術(shu)難關(guan)(guan)。2014年5月(yue),中俄雙方有關(guan)(guan)企(qi)(qi)業(ye)簽署了(le)總價值超過(guo)4000億美元、年供氣(qi)(qi)量(liang)380億立方米、期(qi)限長(chang)達30年的(de)中俄東(dong)(dong)(dong)線天(tian)(tian)(tian)然(ran)氣(qi)(qi)購銷合同。為(wei)滿足年輸(shu)(shu)氣(qi)(qi)量(liang)380億立方米的(de)要求(qiu),我國在中俄東(dong)(dong)(dong)線上首次計劃(hua)采用X80鋼(gang)(gang)級Φ1422mm×25.7/30.8mm厚(hou)壁(bi)直縫(feng)埋弧焊(han)管(guan)(guan)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。
與X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1219mm管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)相比(bi),中(zhong)俄(e)(e)東線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)口徑(jing)更大,壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)更大。如(ru)西氣東輸二線(xian)(xian)二類地(di)區(qu)采用的(de)(de)(de)X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1219mm直(zhi)縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)為22mm,三(san)類地(di)區(qu)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)為26.4mm;中(zhong)俄(e)(e)東線(xian)(xian)二類地(di)區(qu)X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm直(zhi)縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)了(le)25.7mm,三(san)類地(di)區(qu)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)了(le)30.8mm。無(wu)論從鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)還(huan)是壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou),中(zhong)俄(e)(e)東線(xian)(xian)均(jun)創我(wo)國管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)之最,在世界管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)史(shi)上都(dou)是一個標志性(xing)(xing)的(de)(de)(de)工程(cheng),僅有俄(e)(e)羅斯(si)已(yi)建的(de)(de)(de)巴浦年柯沃-烏恰管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)參數與中(zhong)俄(e)(e)東線(xian)(xian)接(jie)近。管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)同(tong)時增(zeng)加(jia)(jia)帶來了(le)技術方(fang)面的(de)(de)(de)巨(ju)大挑戰。板寬(kuan)(kuan)、板厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)加(jia)(jia),使鋼(gang)(gang)板制(zhi)造過程(cheng)軋(ya)制(zhi)壓(ya)縮比(bi)降低(di),影響(xiang)晶粒(li)細化效果;厚(hou)(hou)(hou)度(du)增(zeng)加(jia)(jia)后還(huan)會(hui)引(yin)起心部冷卻速度(du)降低(di)以及厚(hou)(hou)(hou)度(du)方(fang)向的(de)(de)(de)冷卻均(jun)勻性(xing)(xing),這些都(dou)會(hui)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)產(chan)生不利影響(xiang),尤其是要(yao)保證(zheng)至(zhi)少-15攝氏(shi)度(du)下(xia)鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)DWTT剪(jian)切面積達到(dao)平(ping)均(jun)值85%的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)難(nan)度(du)更大。另外,板寬(kuan)(kuan)增(zeng)加(jia)(jia)對(dui)(dui)板型控(kong)制(zhi),管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)幾何(he)尺寸、焊(han)接(jie)質量控(kong)制(zhi)等,都(dou)面臨巨(ju)大的(de)(de)(de)挑戰。經過國內鋼(gang)(gang)鐵(tie)企業、焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)企業的(de)(de)(de)共(gong)同(tong)攻關,攻克(ke)了(le)上述的(de)(de)(de)關鍵技術,成(cheng)功(gong)實現(xian)了(le)中(zhong)俄(e)(e)東線(xian)(xian)X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×25.7/30.8mm寬(kuan)(kuan)厚(hou)(hou)(hou)板及直(zhi)縫埋弧(hu)(hu)焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×21.4mm/22mm熱軋(ya)卷板及螺旋(xuan)埋弧(hu)(hu)焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)批量生產(chan)供貨。尤其是X80鋼(gang)(gang)級(ji)φ1422mmx30.8mm鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan),整體性(xing)(xing)能(neng)(neng)穩定性(xing)(xing)、合格率超出了(le)預期。