提(ti)高(gao)(gao)輸量、降低成本(ben)是油(you)氣管(guan)道建設持續(xu)追求的(de)(de)目標,而提(ti)高(gao)(gao)鋼(gang)級(ji)、增大(da)壁(bi)厚是提(ti)高(gao)(gao)輸量、降低成本(ben)的(de)(de)有效途徑,這也推動了(le)國內外(wai)高(gao)(gao)鋼(gang)級(ji)、大(da)口徑、大(da)厚壁(bi)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)研發(fa)和應用(yong)。為了(le)保證(zheng)管(guan)道安全性(xing),要求油(you)氣輸送(song)鋼(gang)管(guan)具(ju)有與鋼(gang)級(ji)及(ji)輸送(song)壓力所(suo)匹配的(de)(de)止(zhi)(zhi)裂(lie)韌性(xing)。鋼(gang)級(ji)越(yue)高(gao)(gao)、輸送(song)壓力越(yue)大(da),所(suo)需的(de)(de)止(zhi)(zhi)裂(lie)韌性(xing)越(yue)高(gao)(gao);并且要求DWTT斷(duan)口具(ju)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)剪(jian)切(qie)面(mian)積(ji)(API等標準(zhun)規定平均(jun)值至少85%)。同時具(ju)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)剪(jian)切(qie)面(mian)積(ji)和足(zu)夠(gou)的(de)(de)CVN吸收能是管(guan)體的(de)(de)一個(ge)基本(ben)特征,在輸氣管(guan)線(xian)中(zhong)它能避免脆(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)擴展,并控制延性(xing)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)擴展。
由于材料自身強韌性的矛盾,以及管線鋼厚(hou)(hou)度(du)增(zeng)加帶來技(ji)(ji)術難(nan)度(du)的增(zeng)加,使得(de)管線鋼管每增(zeng)加一個鋼級(ji)或(huo)壁厚(hou)(hou)增(zeng)加一毫米,都要攻克一系(xi)列的技(ji)(ji)術難(nan)題。
21世紀(ji)以(yi)來(lai),以(yi)我國西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線(xian)建設為標志,X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)鋼/管(guan)(guan)(guan)的(de)研發應(ying)用(yong)(yong)快速發展(zhan)。2006年,在中石(shi)油(you)集(ji)團公司的(de)推動下,原(yuan)華北石(shi)油(you)第(di)一機械廠巨龍(long)鋼管(guan)(guan)(guan)公司聯合國內鋼廠開(kai)始(shi)研制西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線(xian)X80管(guan)(guan)(guan)線(xian)鋼及(ji)直縫(feng)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)(guan),經過(guo)鋼廠和(he)(he)制管(guan)(guan)(guan)企業(ye)的(de)持續(xu)努力和(he)(he)卓(zhuo)有(you)成(cheng)效(xiao)的(de)工(gong)(gong)作,攻克了一系列的(de)技(ji)術難題,成(cheng)功(gong)開(kai)發出了西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線(xian)X80φ1219mmx22mm直縫(feng)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)(guan),焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)(guan)滿足-10℃條(tiao)件按下母材夏比(bi)沖擊(ji)功(gong)單(dan)值最(zui)(zui)(zui)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)140J、平(ping)均(jun)值最(zui)(zui)(zui)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)180J以(yi)及(ji)焊(han)(han)(han)縫(feng)及(ji)熱影(ying)響區夏比(bi)沖擊(ji)功(gong)單(dan)值最(zui)(zui)(zui)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)60J、平(ping)均(jun)值最(zui)(zui)(zui)小(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)80J的(de)要求,母材0℃條(tiao)件下DWTT剪(jian)切面積率(lv)平(ping)均(jun)大于85%,并大規(gui)模應(ying)用(yong)(yong)于西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線(xian)工(gong)(gong)程。2007-2008年,巨龍(long)鋼管(guan)(guan)(guan)公司聯合國內寶鋼、沙鋼、鞍鋼等鋼鐵企業(ye)同(tong)時開(kai)展(zhan)了26.4mm、27.5mm及(ji)33mm寬厚板(ban)及(ji)厚壁直縫(feng)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)(guan)單(dan)根試制工(gong)(gong)作,最(zui)(zui)(zui)早試制出了國內X80鋼級φ1219mm×26.4/27.5/33mm 直縫(feng)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)管(guan)(guan)(guan)。
2009年,26.4mm厚規(gui)格(ge)鋼(gang)板及鋼(gang)管(guan)(guan)技(ji)術獲得突(tu)破,X80鋼(gang)級(ji)ф1219mm×26.4mm直縫埋弧(hu)焊管(guan)(guan)實現(xian)批量穩定生產(chan),DWTT剪切面(mian)積滿(man)足標(biao)準(zhun)規(gui)定的(de)(de)(de)0℃條(tiao)件(jian)下(xia)平均(jun)不低于(yu)75%的(de)(de)(de)要(yao)求,并(bing)應用于(yu)西氣東輸二線(xian)(xian)及后(hou)續的(de)(de)(de)西氣東輸三線(xian)(xian)工程中(zhong)。2012年,針(zhen)對中(zhong)亞C線(xian)(xian)的(de)(de)(de)需求,渤海裝(zhuang)備所(suo)屬(shu)巨龍(long)公(gong)(gong)司與鋼(gang)廠(chang)合(he)(he)作開發(fa)出(chu)了X80鋼(gang)級(ji) ф1219mmx27mm 直縫埋弧(hu)焊管(guan)(guan),0℃條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)(de)DWTT剪切面(mian)積率達到不低于(yu)85%的(de)(de)(de)要(yao)求。2014年,針(zhen)對規(gui)劃的(de)(de)(de)陜(shan)京四線(xian)(xian)、新粵浙管(guan)(guan)道等提(ti)出(chu)X80鋼(gang)級(ji)Φ1219mmx33mm鋼(gang)板及直縫焊管(guan)(guan)的(de)(de)(de)需求,該公(gong)(gong)司聯合(he)(he)國內(nei)鋼(gang)板企業(ye)成(cheng)功開發(fa)出(chu)了項目所(suo)需的(de)(de)(de)X80φ1219mm×33mm直縫埋弧(hu)焊管(guan)(guan),各項性能指標(biao)滿(man)足標(biao)準(zhun)要(yao)求,這也是目前國內(nei)最(zui)大壁厚的(de)(de)(de)X80抗延性斷裂直縫埋弧(hu)焊管(guan)(guan)。
為滿(man)足日益增(zeng)長的(de)天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)需求(qiu),我(wo)國在陸(lu)續(xu)建成了(le)西(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)東輸二線(xian)、三線(xian)等X80鋼(gang)(gang)級、口(kou)(kou)徑φ1219mm、單管(guan)(guan)年(nian)輸氣(qi)(qi)(qi)(qi)量300億(yi)立方(fang)米(mi)的(de)天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)道的(de)基礎上(shang)(shang),擬開發(fa)(fa)建設(she)口(kou)(kou)徑更(geng)大(da)(da)(da)、輸氣(qi)(qi)(qi)(qi)量更(geng)大(da)(da)(da)的(de)天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)管(guan)(guan)道。2012年(nian),中石油啟動了(le)第三代大(da)(da)(da)輸量管(guan)(guan)道用(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)研發(fa)(fa),其中X80φ1422mm鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)作為最具技(ji)術可行性的(de)技(ji)術方(fang)案備受重視。國內鋼(gang)(gang)鐵企業(ye)、制(zhi)管(guan)(guan)企業(ye)開始投入大(da)(da)(da)量人力物力開展科研攻(gong)關,逐(zhu)一(yi)攻(gong)克技(ji)術難關。2014年(nian)5月,中俄雙方(fang)有關企業(ye)簽署(shu)了(le)總價值超(chao)過4000億(yi)美元、年(nian)供氣(qi)(qi)(qi)(qi)量380億(yi)立方(fang)米(mi)、期(qi)限長達(da)30年(nian)的(de)中俄東線(xian)天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)購銷合同。為滿(man)足年(nian)輸氣(qi)(qi)(qi)(qi)量380億(yi)立方(fang)米(mi)的(de)要求(qiu),我(wo)國在中俄東線(xian)上(shang)(shang)首次計劃(hua)采(cai)用(yong)X80鋼(gang)(gang)級Φ1422mm×25.7/30.8mm厚(hou)壁(bi)直縫埋弧焊管(guan)(guan)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。
與(yu)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1219mm管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道相比(bi)(bi),中(zhong)(zhong)俄(e)(e)東(dong)線(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)口徑(jing)更(geng)(geng)大,壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)更(geng)(geng)大。如西氣東(dong)輸二線(xian)(xian)二類(lei)地(di)區(qu)(qu)(qu)采用(yong)的(de)(de)(de)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1219mm直(zhi)(zhi)縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)為22mm,三類(lei)地(di)區(qu)(qu)(qu)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)為26.4mm;中(zhong)(zhong)俄(e)(e)東(dong)線(xian)(xian)二類(lei)地(di)區(qu)(qu)(qu)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1422mm直(zhi)(zhi)縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)了25.7mm,三類(lei)地(di)區(qu)(qu)(qu)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)了30.8mm。無論從鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)還(huan)是(shi)(shi)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou),中(zhong)(zhong)俄(e)(e)東(dong)線(xian)(xian)均創我國管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道之最,在世(shi)界管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道史上都(dou)是(shi)(shi)一個標志性的(de)(de)(de)工(gong)程,僅有俄(e)(e)羅斯已建的(de)(de)(de)巴(ba)浦年柯沃-烏恰管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道參(can)數與(yu)中(zhong)(zhong)俄(e)(e)東(dong)線(xian)(xian)接(jie)(jie)近。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)同時增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)帶來了技(ji)術方面(mian)的(de)(de)(de)巨大挑(tiao)戰(zhan)。板(ban)(ban)寬(kuan)、板(ban)(ban)厚(hou)(hou)(hou)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia),使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)(ban)制(zhi)造過程軋制(zhi)壓縮(suo)比(bi)(bi)降(jiang)低(di),影響(xiang)晶(jing)粒細化效果(guo);厚(hou)(hou)(hou)度(du)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)后還(huan)會引起心部(bu)冷卻速度(du)降(jiang)低(di)以及厚(hou)(hou)(hou)度(du)方向的(de)(de)(de)冷卻均勻性,這些都(dou)會對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)性能(neng)產(chan)生不利(li)影響(xiang),尤其(qi)是(shi)(shi)要保證至少-15攝氏度(du)下鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)(ban)的(de)(de)(de)DWTT剪切面(mian)積達到(dao)平均值(zhi)85%的(de)(de)(de)要求難度(du)更(geng)(geng)大。另外(wai),板(ban)(ban)寬(kuan)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)對(dui)板(ban)(ban)型(xing)控制(zhi),管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾何(he)尺(chi)寸、焊接(jie)(jie)質量控制(zhi)等,都(dou)面(mian)臨巨大的(de)(de)(de)挑(tiao)戰(zhan)。經過國內鋼(gang)(gang)(gang)鐵企(qi)(qi)業、焊管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)企(qi)(qi)業的(de)(de)(de)共同攻關(guan),攻克了上述的(de)(de)(de)關(guan)鍵技(ji)術,成功(gong)實(shi)現了中(zhong)(zhong)俄(e)(e)東(dong)線(xian)(xian)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×25.7/30.8mm寬(kuan)厚(hou)(hou)(hou)板(ban)(ban)及直(zhi)(zhi)縫埋弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×21.4mm/22mm熱軋卷板(ban)(ban)及螺旋埋弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)批量生產(chan)供(gong)貨(huo)。尤其(qi)是(shi)(shi)X80鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)φ1422mmx30.8mm鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan),整體性能(neng)穩定性、合格率超出了預(yu)期。

