提(ti)高輸(shu)(shu)(shu)量(liang)、降(jiang)低成本是(shi)油(you)氣管道(dao)建設(she)持續(xu)追求的(de)目標,而(er)提(ti)高鋼級、增大(da)壁(bi)(bi)厚(hou)是(shi)提(ti)高輸(shu)(shu)(shu)量(liang)、降(jiang)低成本的(de)有效途徑,這也推動了國內外高鋼級、大(da)口徑、大(da)厚(hou)壁(bi)(bi)鋼管的(de)研發和(he)應用(yong)。為(wei)了保(bao)證管道(dao)安(an)全性,要(yao)求油(you)氣輸(shu)(shu)(shu)送鋼管具有與鋼級及輸(shu)(shu)(shu)送壓力(li)所(suo)匹配(pei)的(de)止(zhi)裂韌(ren)性。鋼級越高、輸(shu)(shu)(shu)送壓力(li)越大(da),所(suo)需的(de)止(zhi)裂韌(ren)性越高;并(bing)且要(yao)求DWTT斷口具有足(zu)夠(gou)(gou)的(de)剪(jian)切面(mian)(mian)積(ji)(API等(deng)標準規定平均值至少85%)。同時具有足(zu)夠(gou)(gou)的(de)剪(jian)切面(mian)(mian)積(ji)和(he)足(zu)夠(gou)(gou)的(de)CVN吸收(shou)能(neng)是(shi)管體(ti)的(de)一個基(ji)本特(te)征,在輸(shu)(shu)(shu)氣管線中它能(neng)避免脆性斷裂擴(kuo)(kuo)展,并(bing)控(kong)制延性斷裂的(de)擴(kuo)(kuo)展。
由(you)于材料自身(shen)強(qiang)韌性的矛盾,以及管線鋼(gang)厚度(du)增(zeng)加(jia)(jia)帶來技術(shu)難度(du)的增(zeng)加(jia)(jia),使得管線鋼(gang)管每增(zeng)加(jia)(jia)一個鋼(gang)級(ji)或壁厚增(zeng)加(jia)(jia)一毫米,都(dou)要攻(gong)克一系(xi)列的技術(shu)難題。
21世紀(ji)以(yi)(yi)來,以(yi)(yi)我(wo)國西氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線建設(she)為(wei)標志(zhi),X80管(guan)線鋼(gang)(gang)/管(guan)的研(yan)發應用(yong)快速發展。2006年,在中石油(you)集團(tuan)公(gong)司(si)的推動下,原華北石油(you)第一機械(xie)廠(chang)巨龍鋼(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)聯(lian)(lian)合國內鋼(gang)(gang)廠(chang)開始研(yan)制(zhi)西氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線X80管(guan)線鋼(gang)(gang)及(ji)(ji)(ji)直(zhi)(zhi)縫(feng)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan),經(jing)過(guo)鋼(gang)(gang)廠(chang)和(he)制(zhi)管(guan)企業的持續努(nu)力和(he)卓有(you)成(cheng)效的工(gong)作(zuo),攻克了一系列(lie)的技(ji)術難題,成(cheng)功(gong)開發出了西氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線X80φ1219mmx22mm直(zhi)(zhi)縫(feng)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan),焊(han)管(guan)滿足-10℃條(tiao)(tiao)件按下母(mu)材夏比(bi)沖擊功(gong)單值最小140J、平(ping)均值最小180J以(yi)(yi)及(ji)(ji)(ji)焊(han)縫(feng)及(ji)(ji)(ji)熱影響區(qu)夏比(bi)沖擊功(gong)單值最小60J、平(ping)均值最小80J的要求,母(mu)材0℃條(tiao)(tiao)件下DWTT剪切面積率(lv)平(ping)均大于85%,并大規(gui)模應用(yong)于西氣(qi)東(dong)輸(shu)(shu)二線工(gong)程。2007-2008年,巨龍鋼(gang)(gang)管(guan)公(gong)司(si)聯(lian)(lian)合國內寶鋼(gang)(gang)、沙鋼(gang)(gang)、鞍鋼(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)鐵企業同(tong)時(shi)開展了26.4mm、27.5mm及(ji)(ji)(ji)33mm寬(kuan)厚(hou)板及(ji)(ji)(ji)厚(hou)壁直(zhi)(zhi)縫(feng)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)單根試(shi)制(zhi)工(gong)作(zuo),最早(zao)試(shi)制(zhi)出了國內X80鋼(gang)(gang)級φ1219mm×26.4/27.5/33mm 直(zhi)(zhi)縫(feng)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)。
2009年(nian),26.4mm厚規(gui)格(ge)鋼板(ban)及(ji)鋼管(guan)技術獲得突破(po),X80鋼級ф1219mm×26.4mm直縫埋弧(hu)焊管(guan)實現批量穩定生產,DWTT剪切面(mian)積(ji)滿足(zu)標(biao)準規(gui)定的0℃條(tiao)件下平均(jun)不低(di)于(yu)75%的要(yao)求(qiu),并(bing)應用于(yu)西氣東輸二(er)線(xian)及(ji)后續的西氣東輸三(san)線(xian)工程中(zhong)。2012年(nian),針(zhen)對中(zhong)亞C線(xian)的需求(qiu),渤海裝備(bei)所屬巨龍公司(si)(si)與鋼廠(chang)合(he)作開發出了X80鋼級 ф1219mmx27mm 直縫埋弧(hu)焊管(guan),0℃條(tiao)件下的DWTT剪切面(mian)積(ji)率達到(dao)不低(di)于(yu)85%的要(yao)求(qiu)。2014年(nian),針(zhen)對規(gui)劃的陜京四線(xian)、新粵(yue)浙管(guan)道等(deng)提出X80鋼級Φ1219mmx33mm鋼板(ban)及(ji)直縫焊管(guan)的需求(qiu),該公司(si)(si)聯(lian)合(he)國(guo)(guo)內鋼板(ban)企(qi)業成功開發出了項目所需的X80φ1219mm×33mm直縫埋弧(hu)焊管(guan),各項性能指標(biao)滿足(zu)標(biao)準要(yao)求(qiu),這也是(shi)目前國(guo)(guo)內最大壁厚的X80抗延性斷裂直縫埋弧(hu)焊管(guan)。
為(wei)滿足日益增長的(de)(de)(de)天(tian)然氣(qi)(qi)需求,我(wo)國在陸續建成了(le)西氣(qi)(qi)東(dong)輸(shu)二線、三線等X80鋼(gang)(gang)級(ji)、口徑φ1219mm、單管(guan)年(nian)(nian)輸(shu)氣(qi)(qi)量300億(yi)(yi)立(li)方(fang)米(mi)的(de)(de)(de)天(tian)然氣(qi)(qi)管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)基礎(chu)上(shang),擬開發建設(she)口徑更大(da)(da)、輸(shu)氣(qi)(qi)量更大(da)(da)的(de)(de)(de)天(tian)然氣(qi)(qi)管(guan)道(dao)。2012年(nian)(nian),中(zhong)石油(you)啟動了(le)第三代(dai)大(da)(da)輸(shu)量管(guan)道(dao)用鋼(gang)(gang)管(guan)的(de)(de)(de)研(yan)發,其中(zhong)X80φ1422mm鋼(gang)(gang)管(guan)作為(wei)最(zui)具技術可行性的(de)(de)(de)技術方(fang)案備受重視。國內鋼(gang)(gang)鐵企(qi)業、制管(guan)企(qi)業開始(shi)投(tou)入大(da)(da)量人力物(wu)力開展科研(yan)攻關(guan)(guan),逐一攻克技術難關(guan)(guan)。2014年(nian)(nian)5月,中(zhong)俄雙方(fang)有關(guan)(guan)企(qi)業簽署了(le)總(zong)價值超過4000億(yi)(yi)美(mei)元(yuan)、年(nian)(nian)供氣(qi)(qi)量380億(yi)(yi)立(li)方(fang)米(mi)、期限(xian)長達(da)30年(nian)(nian)的(de)(de)(de)中(zhong)俄東(dong)線天(tian)然氣(qi)(qi)購銷合(he)同(tong)。為(wei)滿足年(nian)(nian)輸(shu)氣(qi)(qi)量380億(yi)(yi)立(li)方(fang)米(mi)的(de)(de)(de)要求,我(wo)國在中(zhong)俄東(dong)線上(shang)首(shou)次計劃采用X80鋼(gang)(gang)級(ji)Φ1422mm×25.7/30.8mm厚壁直縫埋弧焊管(guan)鋼(gang)(gang)管(guan)。
與X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1219mm管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)相比,中(zhong)俄(e)(e)(e)(e)東(dong)(dong)線鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)口(kou)徑更(geng)大,壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)更(geng)大。如西氣(qi)東(dong)(dong)輸二線二類(lei)地區采(cai)用的(de)(de)(de)(de)X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1219mm直縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)為(wei)22mm,三類(lei)地區壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)為(wei)26.4mm;中(zhong)俄(e)(e)(e)(e)東(dong)(dong)線二類(lei)地區X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm直縫鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)增(zeng)加(jia)到了(le)(le)(le)(le)25.7mm,三類(lei)地區壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)增(zeng)加(jia)到了(le)(le)(le)(le)30.8mm。無論從鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑還是(shi)壁(bi)(bi)厚(hou)(hou),中(zhong)俄(e)(e)(e)(e)東(dong)(dong)線均創我國管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)之最,在世(shi)界管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)史上都是(shi)一個標志性(xing)的(de)(de)(de)(de)工程,僅有(you)俄(e)(e)(e)(e)羅斯已(yi)建的(de)(de)(de)(de)巴浦年柯沃-烏(wu)恰管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)參數與中(zhong)俄(e)(e)(e)(e)東(dong)(dong)線接近(jin)。管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)同時(shi)增(zeng)加(jia)帶來(lai)了(le)(le)(le)(le)技術(shu)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)巨(ju)大挑(tiao)戰。板寬(kuan)、板厚(hou)(hou)增(zeng)加(jia),使(shi)鋼(gang)(gang)板制造過程軋制壓(ya)縮(suo)比降低,影響晶粒細(xi)化效果;厚(hou)(hou)度增(zeng)加(jia)后還會(hui)引起心(xin)部冷(leng)卻(que)速度降低以(yi)及厚(hou)(hou)度方(fang)向的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)均勻性(xing),這些都會(hui)對(dui)鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)(de)性(xing)能產生不(bu)利影響,尤其是(shi)要保證至(zhi)少-15攝氏度下鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)(de)DWTT剪切面積達到平均值85%的(de)(de)(de)(de)要求難度更(geng)大。另外,板寬(kuan)增(zeng)加(jia)對(dui)板型控(kong)制,管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)徑、壁(bi)(bi)厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)對(dui)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)幾(ji)何尺(chi)寸、焊(han)(han)接質量(liang)控(kong)制等,都面臨巨(ju)大的(de)(de)(de)(de)挑(tiao)戰。經過國內(nei)鋼(gang)(gang)鐵企(qi)業、焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)企(qi)業的(de)(de)(de)(de)共同攻關,攻克了(le)(le)(le)(le)上述(shu)的(de)(de)(de)(de)關鍵技術(shu),成功實(shi)現了(le)(le)(le)(le)中(zhong)俄(e)(e)(e)(e)東(dong)(dong)線X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×25.7/30.8mm寬(kuan)厚(hou)(hou)板及直縫埋(mai)弧焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)和X80鋼(gang)(gang)級(ji)ф1422mm×21.4mm/22mm熱軋卷板及螺旋(xuan)埋(mai)弧焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)(de)批(pi)量(liang)生產供貨。尤其是(shi)X80鋼(gang)(gang)級(ji)φ1422mmx30.8mm鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan),整體性(xing)能穩定性(xing)、合(he)格率超出了(le)(le)(le)(le)預期。