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对我国焊管石油专用管结构调整的探讨(上

2018/5/25 16:49:14点击:

  市场经济决定了长输管线的发展必须服从企业效益和社会效益,管道建设中用于管材的投资占总投资的30%以上。管道的输送能力与管径和输送压力有关,它们之间成正比关系,增大管径和提高输送压力就可以大大提高管道输送能力。因此,石油天然气输送管线会逐渐向大直径、耐高压方向发展。而输气项目的经济效益随着管线输气能力的变化而变化。例如,粗略估算当管输费为3元/立方米时,到上海的最低经济起输量约为450亿立方米/年。西气东输二线MPa时,管线亿立方米/年。如果要将输气能力提高到400亿立方米/年~500亿立方米/年的水平,只能进一步提高输送压力和管径,例如管径扩大到ф1422mm,钢级为X80。

  中石化“十二五”将新建原油管道2290千米,直径ф711mm~914mm(“十二五”中石化原油管道建设规划预测具体见表2),将新建成品油管道4794千米,管径为ф273mm~508mm,拟新建天然气管道4500千米,管径ф508mm~1219mm,其中包括新疆福建项目。

  从另一个经济角度来看,天然气介质中含有H2S,属于酸气,对管道要求应当具有抗HIC(抗氢诱导裂纹)的能力。由于PH2S=P0×H2S%(PH2S是H2S的分压,MPa;P0是管道操作压力,MPa;H2S%是H2S体积百分比),因此,同样的H2S%,P0越高,PH2S也越高,从而易产生HIC,钢管的抗HIC能力也要提高,造价也相应提高了。

  相关数据显示,到2015年,中石油将新建原油管道4619千米,直径ф406mm~813mm(“十二五”中石油原油管道建设规划具体见表1),新建成品油管道1。2万千米,直径ф273mm~660mm,新建天然气管道2。36万千米,直径ф508mm~1219mm。

  “十二五”期间,我国油井管需求量约为1500万吨,其中无缝管约占90%,焊管约占10%,为150万吨。

  此外,现代管道设计有一个将产品系数0。72提高到0。8的趋势。美国标准规定管道最大许用应力为钢材屈服强度的72%,而加拿大为80%。这里有两条国外具有代表性的管线:一条是Alliance管线千米,输气干线。这条管线年投产,加拿大境内采用的设计系数为0。8,因此壁厚为14。3mm;美国境内的设计系数为0。72,壁厚为15。8mm,为此美国境内管线。8。另一条是RockiesExpress管线千米,主干线。8,2009年投产。

  简言之,现代输送管线个方面:一是单管年输气量提高到450亿立方米~500亿立方米;二是提高钢级X80,增大管径(ф1422mm),增大壁厚(20mm~40mm);三是提高设计系数,从0。72到0。8;四是提高抗HIC的能力;五是对螺旋焊管工艺要求在技术上用“二步法”生产,即预精焊技术。

  石油专用管由管线管和油井管两大部分组成,管线管主要用焊管来制造(少量用无缝钢管),焊管管线管主要由三种管型螺旋焊管(SAWH)、直缝高频焊管(HFW)和直缝埋弧焊管(SAWL)构成。管线管的结构调整就是对这三种管型的技术性(例如管线年输气量、输送压力、管径、钢管等级等)和制造的经济性(制管的效率、成材率以及钢管市场价格等)和服役的安全性来综合评判。本文将主要讨论制造石油专用管的焊管业的结构调整问题。

  到目前为止,我国已建油气管道的总长度约为7。5万千米,其中天然气管道为3。8万千米,原油管道为2万千米,成品油管道为1。7万千米。相关机构预计“十二五”期间我国将要建设的管道总长度约为3。7万千米。下面具体先容中石油、中石化和中海油“十二五”管道建设的规划预测。

  到目前为止,我国管线管的发展出现过三个建设高潮。上个世纪70年代是发展的第一个高潮,我国所建管线基本上是输送原油,选用管型是螺旋焊管,钢级为X56~X60。第二个高潮出现在上个世纪90年代,除了建设原油管道以外,还建立了天然气、成品油以及输送煤浆管线,而且还建设陆上管道和海底管线,管型上以国产螺旋焊管为主,也少量引进日本等国的直缝埋弧焊管(UOE)。这次高潮以西气东输一线工程为代表,管线亿立方米。第三次高潮是本世纪的近几年,以西气东输二线工程为代表,管线亿立方米。

  在同样的直径和操作压力情况下,管道强度等级的提高意味着壁厚的减薄,降低了钢管的重量从而减少了投资。但从另一个方面来看,管道强度等级的提高也意味着厚度直径比(t/D)的减少,管线刚度的降低,也就带来了管线抵抗第三方破坏能力的降低(所谓第三方破坏是指外界施工时对管线的破坏,比如滑坡、下陷等土壤的运动、水流的冲刷、地震等)。同时,厚度的减薄也意味着抗腐蚀安全度的减少。因此,提高钢级与减少厚度有一个经济性与安全性的综合评判的问题。

  在第二个建设高潮中,我国提出了“以国产螺旋埋弧焊管为主的技术路线”。主要原因有四点:其一是当时我国没有直缝埋弧焊管机组,其二是我国没有生产高钢级、宽厚板的制造能力,其三是国外提高了直缝埋弧焊管的外贸价格,其四是我国考察了加拿大的长输管线工程,发现他们大量使用了高质量的螺旋埋弧焊管。为了西气东输一线工程的建设,国内螺旋埋弧焊管企业以中石油为代表,对既有的螺旋焊管机组作了许多技术改造,产品质量也有了很大的提高。

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