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    石油套管的鋼級及應用

    添加時間:2012/12/25 16:37:06  TAG:

    油套管鋼級共有H40,J55,K55,M65,N80,L80,C90,T95,C95,P110,Q125 二十個不同鋼級,類型的油套管,為區分不同的鋼級強度,螺紋類型,分別用不同色標和符號代表油,套管的鋼級和螺紋。色標和英文字母后面的二為或三位數字表示油,套管的鋼級的最低屈服強度,如J55表示其最低屈服強度為55000/英寸2379Mpa)最高為80000/英寸552Mpa),P110最低屈服強度為110000/英寸2758Mpa)最高為140000/英寸2965Mpa)。H,J,K,N代表一般強度油套管,C,L,M,T代表限定屈服強度油套管,具有一定的抗硫腐蝕性能。

    油套管的鋼級指材料的屈服強度,H40表示強度為40*1000/145MPa=275.86MPa

    本地一般表層套管用J55,油層套管用N80,有高壓層用P110,或者井比較深,上部用P110。油套管鋼級共有H40,J55,K55,M65,N80,L80,C90,T95,C95,P110,Q125 二十個不同鋼級,類型的油套管,為區分不同的鋼級強度,螺紋類型,分別用不同色標和符號代表油,套管的鋼級和螺紋。色標和英文字母后面的二為或三位數字表示油,套管的鋼級的最低屈服強度,如J55表示其最低屈服強度為55000/英寸2379Mpa)最高為80000/英寸552Mpa),P110最低屈服強度為110000/英寸2758Mpa)最高為140000/英寸2965Mpa)。H,J,K,N代表一般強度油套管,C,L,M,T代表限定屈服強度油套管,具有一定的抗硫腐蝕性能。

    管道介質的輸送壓力有逐漸增高的趨勢,在輸氣管線上尤為明顯。這是因為在一定范圍內提高輸送壓力會增加經濟效益,以輸氣管線為例,在輸量不變的條件下,隨著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小,從而使摩阻下降。    

    在一條輸氣管線的站間距內由進站到出戰壓力逐漸下降,而流速逐漸增加,隨之摩阻也逐漸增加,故離進站口 / 長度消耗生出站壓差△ p 的一半,而后 / 長度消耗另一半。輸氣管線與輸油管線最大的差別是由進站到出站流速是逐漸增加的,這是介質的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的,雖然輸送壓力沿管程逐步下降,但流速是不變的,摩阻也是前后相同的。由此看出對于輸氣管線壓力的提高可使摩阻下降,而輸送能耗下降。    

     還應指出,輸氣管線的能耗遠比輸油為大,僅以西氣東輸管線為例,該管線輸送壓力 : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管線長度為 4000KM ,粗略按經驗估計能耗大致為 12 億 m3 /年,而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。     

    由于對降低能耗的關切,輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以后增加到 4MPa ,陜京線提升為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國外經濟發達國家近十氣輸氣管線多選取 12MPa 。     

    在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢。所謂壓比指進站壓力與出站壓力之比,壓比減少意味著全線均在較高的壓力下運行,這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ,后來降至 1.4 ,近年國外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當然,壓比減小,壓縮機站數要增加,從而投資會增加。對于管徑、壓力、壓比均需進行優化計算和比選。     

    當輸量確定,通過優化確定管徑、壓力、壓比以后,如選取較高壓力而鋼材強度等級太低,則會造成壁厚過大,這給制管、現場焊接以及運輸等諸多環節帶來困難,甚至難以實現。生產的需求促進了鋼材等級的提高。     

    API 于 1926 年發布 APl5L 標準,最初只包括 A25 、 、 三種鋼級,最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年發布 APl5LX 標準,該標準中增加了 X42 , X46 , X52 三種鋼級,其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始,先后發布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級,其最小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發布 U80 、 U100 標準,其最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ,以后 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。 粗略統計,全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 %左右, X65 、 X60 均在 30 %左右徘徊,小口徑成品油管線也有相當數量選用 X52 鋼級,且多為 ERW 鋼管。     

    關于 X80 鋼級,國內、外議論很多,國際上曾對 X80 研制已耗巨額投資的鋼鐵巨頭更是積極宣傳 X80 ,甚至 X100 ,但時至今日 X80 只處于 試驗段階段,總長僅 400KM 左右。目前正在建設中的管線尚無采用 X80 鋼級的,計劃中或正在準備中興建的管線尚無下定決心采用 X80 者,對此筆者曾與國外多家管道工程公司 負責管道設計 的技術人員交換過意見,大家看法基本相同, 大致可歸納如下:    

    、 X80 鋼級隨著操作壓力的提高及準備工作的完善將來必定會得到發展;     

    、當前大石油業主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因:     

    (1) 某一種新鋼級 包括煉鋼、軋制、制管 由開始生產至熟練的生產要有一個不合格率由高至低的過程,用同樣的檢驗手段其出廠的不合格率也會有一個由低至高的過程,首先采用者要承擔此風險;     

    (2) 在現場焊接過程中,包括預熱溫度、層間溫度、熱入量等對新鋼級要有一個探索過程,在此期間不合格率也有一個由高至低的過程,首先采用者更多地承擔此風險;

    (3) 采用 X80 后,現場使用的冷彎機、焊絲、環縫自動焊機、熱彎頭工藝等可能需要改變,重新購置或研制,從而增加了工程費用;     

    (4) 采用 X80 后,同樣直徑,當操作壓力不夠高的情況下,鋼材強度等級的提高意味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比 (t / D) 的減小,這也就意味著管線剛性的降低。從事故分析及風險分析看,管線的第三方破壞通常占破壞原因的 40 %以上,而管線抵抗第三方破壞能力僅與 / 比有關而與強度等級無關。   

    從我國國情看,我國雖然經濟近十多年迅速發展,但仍屬發展中國家,筆者建議在采用 X80 問題上我們不做 第一個吃螃蟹 的人,采取 韜光養晦 的策略,這對業主單位有利對我國冶金行業也有利。     

    我國冶金行業在近十余年來為發展管道鋼付出了極大的辛勞,取得可喜的業績,目前正在全力攻關 X70 寬板 做直縫埋弧焊焊管用 并積極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如當前決定大量采用 X80 鋼級,因我國冶金業對此既無經驗又無業績而難與國外冶金行業競爭,筆者對我國冶金業不僅有深厚的感情,也深信我國冶金業的能力,但不宜操之過急,當然目前抽出少量的力量對 X80 進行探索還是必要的,但必須抓住主要矛盾。

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