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钢管科技第十九期

渤海装备研究院输送装备分院

钢管科技

渤海装备研究院输送装备分院主办(第一期·总第十九期)二O一四年四月十一日

本期要目

园区动态

·张晗亮一行到渤海装备公司青县园区调研

·输送装备分院完成钢管研发分中心钢板预弯试验

·渤海装备巨龙钢管公司成功中标中海油广东管网二期工程

·渤海装备华油钢管公司推进外部市场开拓

行业动态

·中石油管道投产项目2013年创历史新高

·天然气管网滞后民企分食新市场

·中缅天然气管道向国内供气逾10亿方

·阿富汗邀请俄罗斯公司参加阿富汗管道项目

·俄副总理:中俄或五月签对华东线管道输气合同

·兰郑长成品油管道(甘肃段)首枚清管器发送成功

·JFE Steel成功生产高频焊管

·联合公司将为卡沙甘油田管道服务工作

·江苏耐腐蚀冶金复合双金属直缝埋弧焊钢管项目

·油气管道安全保障研究项目启动

焊管技术

·HFW焊管焊缝冲击韧性的影响因素

·管线钢管的制造技术

管道项目简讯

·俄罗斯推进新输气管道项目

学术论文快递

·非开挖NoPig 检测技术发展现状与应用前景

园区动态

张晗亮一行到渤海装备公司青县园区调研

4月2日,装备制造分公司总经理张晗亮、副总工程师罗超,国家石油天然气管材工程技术研究中心主任、宝鸡钢管公司党委书记李逵等一行7人到渤海装备公司青县产业园区调研。公司总经理赵国、党委书记杨跃东、副总经理郭东、总经理助理薛志相等陪同调研。

张晗亮一行首先到渤海装备公司企业技术中心钢管研发分中心(国家石油天然气管材工程技术研究中心直缝和弯管管件试验平台)调研,现场观看了技术培训展示室、两个研发试验车间、三个研发实验室和管件中试车间、弯管中试车间、直缝焊管中试车间,重点了解了钢管研发分中心的项目建设、装备配置、科技研发等情况,详细询问MES 系统在生产线上的应用情况及效果。

在现场调研后,张晗亮一行与渤海装备公司领导、技术专家及园区相关二级单位负责人召开了座谈会。郭东副总经理做了科技与信息化工作汇报,重点从公司总体科技工作开展情况、钢管研发试验平台建设情况、信息化建设工作和MES建设应用情况等四个方面进行了汇报。随后,赵国总经理汇报了渤海装备公司贯彻落实2014年集团公司工作会议精神、装备制造工作会议精神情况,汇报了公司在转型升级、市场开拓、精管细控、科技创新和基础工程等五个方面开展的卓有成效的工作;并表示在装备制造分公司的领导下,按照“市场开拓年”总体部署,继续做好科技研发和信息工作,提高企业核心竞争力,尤其是面对当前公司发展遇到的困难,坚定信心、鼓舞干劲、扎实工作,带领全体员工“盘算紧日子、闯过难日子、迎接好日子”,为集团公司装备制造业务发展贡献力量。

张晗亮在听取汇报后,对渤海装备公司的总体工作和在平台建设方面的理念、做法和信息化方面的工作,给予肯定。成效表现在四个方面:一是渤海装备青县园区厂容厂貌变化大,花园式工厂赏心悦目;二是钢管研发分中心的建设水平高、有特色,有智慧;三是信息化建设取得了很好的成果,MES基本建成并发挥重要作用;四是渤海装备项目建设的模式为装备制造企业树立了典范。面对今年前所未有的严峻形势,张晗亮指出,

装备制造企业要树立信心,外拓市场、内强管理,充分发挥规模化优势、一体化优势和专业化优势,克服困难,迎接挑战。要继续坚持科技工作瞄准高端、绿色、海洋的同时,关注竞争对手,加快推进科技驱动。关于研发平台建设,希望渤海装备与宝鸡钢管公司更好结合起来,整体验收、运作,充分发挥各自优势,努力建成“国内领先,国际先进”的研发中心。关于信息化建设,应继续大力推进ERP、MES系统的集成和深化应用,切实发挥提高管理水平和产品质量的应有作用。

输送装备分院完成钢管研发分中心钢板预弯试验

输送装备分院贯彻落实公司两会精神,努力实现由工程设计向科技研发转变,加强科技研发与生产的结合,在巨龙钢管公司的配合下,积极推进钢管研发分中心建设,成功完成钢板预弯试验。

自3月21日起,分院加强与制造方徐州锻压公司的沟通和协调,在对方技术人员配合下,顺利完成了成型预弯机安装调试。在安装调试过程中,技术人员积极协作,加班加点,克服了设备单件重量大、难于吊装等困难,解决预弯工艺参数调整等诸多技术难题,完成钢板板边坡口加工和1000×22mm厚钢板预弯试验,经预弯模版检测,预弯后钢板符合相应要求,为下一步试验室进行钢管成型调试打下良好的基础。

渤海装备巨龙钢管公司成功中标中海油广东管网二期工程

3月17日,巨龙钢管南京公司在中海油广东管网二期工程招标中成功中标?914mm 规格直缝埋弧焊钢管1495吨。

针对中海油广东管网二期工程招标,巨龙钢管公司认真梳理营销流程,精心核算生产成本,持续提高投标相关业务标准,细化分析竞争对手特点,合理发挥自身优势,由南京公司参与投标,最终在6家参与中海油广东管网二期工程增补直缝钢管项目投标中中标。

渤海装备华油钢管公司推进外部市场开拓

渤海装备华油钢管公司市场前线再传捷报,成功中标山西天然气某输气工程用螺旋缝钢管1970吨。年初以来,该公司相继在社会市场获得钢管订单超过1万吨。

今年,面对日益激烈的市场竞争局面,该公司认真落实“市场开拓年”工作部署,全力推进外部市场开拓。

一是理顺机制,激发活力。实施领导分片包干,落实全员市场开发责任制,全力推进市场开发工作。重组营销队伍,细分销售市场,科学完善营销绩效考核激励机制,落实信息跟踪、投标、供货、清欠全程责任制,进一步提高销售人员开拓市场的积极性、主动性和创效能力。

二是转变思路,紧盯市场动态。强化市场调查、分析和市场规划,进行市场营销策划和组合。在稳固山西、河南、北京、天津、河北等传统优势区域的同时,重点开发浙江、江西等城市燃气市场。HFW钢管重点跟踪运作华北油田、广州、中航油等项目,开拓电建、矿浆输送、结构管、桩管等市场。重点跟踪运作中石化新浙粤项目、中海油福建LNG和天津LNG项目。

三是进一步强化服务。把质量回访制度提升到与市场客户回访同等重要的地位,落实公司领导带队、定期与不定期相结合的施工现场回访,为甲方、施工方做好服务、帮手、参谋工作。利用好钢管信息数据库,为用户提供产品全面服务、跟踪、评价和改进。持续创新服务水平,赢得客户满意,推进市场不断拓展。

行业动态

中石油管道投产项目2013年创历史新高中石油日前发布消息称,2013年,中石油油气通道和国内油气骨干管网管道建设成果丰硕,11个项目、25条管道相继建成投产或具备投产条件,管道投产项目数量和规模创我国历史最高纪录。

2013年,中石油管道建设项目经理部按照“加快油气战略通道建设”的部署,按照“有质量有效益可持续”的发展方针,坚持“质量零缺陷、员工零伤害、环境零污染、投产零整改”目标,全面强化过程管控,统筹组织建设20个项目,累计完成管道焊接里程4333

公里,完成全年计划任务的100.3%,实现质量效益齐升。中缅天然气管道、兰郑长成品油管道和中贵联络线等一批重点项目建成投产。

作为我国四大能源战略通道中建成的最后一条通道,中缅天然气管道对保障国家能源安全、推进西南地区经济结构调整和增长方式转变意义重大。管道建设项目经理部实施设计统一管理、超前征地外协、施工一次性通过、创新隧道群“PMC+EPC”管控模式,成功打通64座隧道、跨越8条大型河流。2013年10月20日,中缅天然气管道干线全线投产。截至目前,中缅天然气管道接输缅甸天然气近5亿立方米。

我国建设里程最长、口径最大的成品油管道—兰郑长成品油管道历经7年时间建设,随着2013年11月1日阳逻—长沙末站干支线试运成功,全线收官,对构建“北油南调”“西油东送”经济合理、调运灵活的成品油管网具有重要现实意义。

中贵联络线2013年10月25日干线投产,连通中缅、西气东输、陕京天然气管网系统,以及新疆、长庆和川渝三大气区,实现了中亚、中缅和西气东输等天然气在全国范围内统一调度与配置,缓解了我国天然气供需紧张的矛盾,沿线1.2亿人受益。

西气东输三线是继西气东输二线之后又一条具有战略意义的能源新丝路。2013年7月25日霍尔果斯—中卫段投产,进一步缓解了乌鲁木齐及整个北疆地区天然气供需矛盾。

管道建设项目经理部加大外电、设备等协调力度,高陵、轮南等一批分配压气站建成投产,保证了增压增输和下游用气需要。我国首个国产20兆瓦级电驱压缩机组工业性试验站,也是我国首套国产化压缩机组样板场站—高陵分输压气站投入商业运行,使我国长输管线压缩机组整体技术水平得到提升,打破了国外对此类设备的技术垄断,每台比进口压缩机节省资金至少20%以上。

2013年年底,我国油气管网格局初步形成,总里程达10.62万公里,覆盖我国31个省、市、自治区和特别行政区,近10亿人受益,在保障国家能源安全方面发挥了重要作用。

天然气管网滞后民企分食新市场

近日,国家能源局正式印发《油气管网设施公平开放监管办法(试行)》,强调油气管网向民营企业放开,并鼓励分属不同市场主体的上游用户向下游用户直销油气。

这是油气资源类产品向民间资本释放的又一重大利好。在此背后,是急迫而繁重的天然气管网建设任务。

一位石油人士告诉21世纪经济报道记者,天然气管道的建设成本已大幅上涨,目前为8000万-9000万元/公里左右。如若在未来两年将“十二五”的天然气管道目标达成,则总投资规模高达2720亿-3060亿元,“仅靠两桶油很难完成”。

国家能源局副局长张玉清承认,当前天然气供应的快速增加与基础设施不足的矛盾非常突出,设施滞后形成发展的瓶颈。“天然气管道还是太少、主干管网系统尚不完善,部分地区尚未覆盖管网、区域性的管网不够发达。”

数据显示,2013年美国天然气管线长达198.4万公里,中国此数据仅为4.85万公里,而目前,中国已成长为世界第三大天然气消费国。

预计到2020年,中国天然气消费量将达到3500亿立方米。而天然气的发展受基础

设施影响,管道建设是重中之重。

香港中华煤气有限公司行政总裁陈永坚对21世纪经济报道记者表示,2010年中国天然气消费量较之2000年增长4.4倍,彼时的年均增速是16%左右。依目前的消费量增速,“3500亿立方米的目标被突破的可能性极大”。

2010年中国天然气管道全长3.86万公里,三年过去,这个数据只增长了25.8%。不过,与之相较,2013年中国天然气消费量1676亿立方米,较之2010年的1070亿方增长63.2%。据此判断,天然气管网的建设与天然气的消费增速之间存在巨大沟壑。

事实上,根据国家能源局《天然气十二五规划》(以下简称《规划》):“十二五”期间,我国将新建天然气管道(含支线)4.4万公里。到“十二五”末,初步形成以西气东输、川气东送、陕京线和沿海主干道为大动脉,连接四大进口战略通道、主要生产区、消费区和储气库的全国主干管网,

这也就意味着,过去三年,中国天然气管网建设仅完成1万公里,还有3.4万公里待建。

根据亚化咨询的预计:2014-2020年,中国将迎来天然气管道建设大发展阶段。新建包括:中亚C线、陕京四线、中石化新粤浙煤制天然气等干线管道及配套支干线管道、中贵天然气管道、永泰天然气管道等联络线管道;还有唐山LNG外输天然气管道、大连-沈阳天然气管道、江苏LNG外输天然气管道等LNG接收站配套外输管道等。

此外,随着新疆、内蒙古和山西的煤制天然气项目和西南盆地的页岩气的发展,也需要配套建设相应的天然气管道。

中缅天然气管道向国内供气逾10亿方

据中缅天然气管道“国门第一站”云南瑞丽站流量计显示,截至4月8日8时,中缅天然气管道今年累计向国内输送天然气超过10亿立方米,达到10.76亿立方米。

中缅天然气管道起自缅甸西海岸皎漂,从云南瑞丽进入我国境内,终点为广西贵港,全长1726.8公里。

2013年7月31日,来自境外的天然气正式通过云南瑞丽站,8月3日云南瑞丽至禄丰段正式通气投产,10月20日中缅天然气管道干线正式全线贯通投产。10月25日,中缅天然气管道通过中卫至贵阳的管线与西气东输二线联网,并开始向川渝地区正式供

气。

中缅天然气管道正式投产5个多月来,中国石油(行情股吧买卖点)西南管道公司及其下属的昆明、贵阳、南宁、重庆分公司,克服运行中的困难,确保了全线平稳安全运行。

目前,来自缅甸的天然气已经覆盖我国云南、贵州、广西、重庆、四川的20多个地市。中缅天然气成为优化西南地区能源结构、提高居民生活品质的首选清洁能源。

阿富汗邀请俄罗斯公司参加阿富汗管道项目

据俄罗斯N.O.G..E网站4月7日莫斯科报道,阿富汗驻俄罗斯大使Azizulla Karzai 日前在接受俄罗斯RIA

Novosti通讯社记者采访时表示,阿富汗欢迎俄气或任何俄罗斯公司运营跨阿富汗管道(TAPI)。

Karzai说:“阿富汗认为俄气或任何其他俄罗斯公司参加这个项目没有任何问题。我们将向俄罗斯合作伙伴提供他们能够开展工作的所有机会。”

Karzai对记者表示:“你们的国家在前苏联时代曾在阿富汗开展工作,你们拥有所有的地图以及地质勘探的详细资料,你们没有必要为此支付额外费用。从这个角度来看,你们比世界上任何国家更了解阿富汗。”

中俄或五月签对华东线管道输气合同

据俄新社4月9日报道,俄罗斯副总理阿尔卡季?德沃尔科维奇9日在俄中能源合作扩大委员会双方主席会晤后表示,中俄双方正积极工作,以便在五月签署对华东线管道输气合同。

据报道,德沃尔科维奇9日抵达北京,开始为期两天的工作访问。在华首日他与中俄能源合作委员会中方主席、中国国务院副总理张高丽举行了会谈。

报道称,德沃尔科维奇向记者表示:“我们真的希望5月能签署合同。无论如何我们希望合同能在今年年底前生效。”

他表示,双方已在天然气合同问题上接近达成协议。他还表示:“唯一的问题就是

基价。事实上双方每天都在商讨,目前俄气领导人正与中方合作伙伴就合同条件进行洽谈。”

兰郑长成品油管道(甘肃段)首枚清管器发送成功

3月27日,西南管道兰州输油气分公司27日披露,3月26日12时40分,由兰郑长成品油管道(简称兰郑长管道)兰州首站发出的首枚清管器,经过50个小时的翻山越岭顺利抵达定西输油站,这是继该管线2009年投产后的首次清管作业,至此,该管道内检测作业在甘肃境内已拉开帷幕。

兰郑长管道全长2737.8公里,其中干线全长2080公里,支线全长657.8公里,兰郑段管线全长1207公里,干线起始于甘肃省兰州市,途经甘肃、陕西、河南、湖北和湖南5省67个县市,止于湖南省长沙市,且沿线经过多处自然及文物保护区。

由于兰郑长管道沿线地形复杂多变,且建成投产后又经历了多次地震等自然灾害,在施工和长期运行中,常年沉积的有害物质会对管道和站场工艺设备均会造成较大危害,不利于管道的安全平稳运行。在通过清管内检测作业后,不但可以清除管线内的杂质,降低管道摩阻、降低输油能耗,还可以有效掌握变形点的位置和尺寸,以进行必要的修复和防范,达到掌握管道完整状态的第一手科学资料目的。

据了解,此次内检测作业本着循序渐进、安全稳健、分段发送的总体原则,按清管器清管能力从小到大的顺序,依次将5种不同类型的清管器分10个批次发送,以达到智能检测器运行环境的要求,甘肃境内分兰州至定西段、定西至固关段。

由于该管道甘肃段几乎都处于土质疏松易塌陷的黄土高原地区,山大沟深且道路崎岖难行,因此清管器跟踪工作十分困难。

在作业过程中,负责甘肃段管道运营管理的西南管道公司及时与北京调控中心沟通联系,积极做好收发球筒的维护及相关准备工作,在作业全过程中特别重视安全环保问题,尤其注重对管内杂质的收集工作,以确保在排污除杂过程中不影响生产区及周边居民环境。

记者了解到,据检测数据显示,兰州至定西段管道变形率均在合格范围之内。

此次甘肃段清管作业,清管器将共行程约394公里,先后将通过4座场站、16个阀室。此项作业主要由管道局、中油检测公司以及及兰郑长管道沿线各输油站共同完成。

JFE Steel成功生产高频焊管

日本钢铁制造商JFE Steel宣布,日前公司已成功生产全球首个厚度达25.4mm 的API X80-级高频焊接钢管。JFE Steel表示,目前公司已经收到相关的两个商业订单。

该钢管由公司Chita Works旗下的26英寸高频焊接管翻新机出产。API X80-意味着该管的最小抗屈强度达555 MPa。

此外,新产品的两个订单分别来自Dril-Quip Inc.和GE Oil & Gas。这两个公司为全球石油天然气钻探设备领先的制造商。产品预计将于今年春季发货。

JFE Steel表示,目前,石油天然气钻探作业遍布全球,石油公司的也开始不断涉足深海领域,这也使得他们对钢管的要求越来越大。

联合公司将为卡沙甘油田管道服务工作国际文传电讯社4月3日阿拉木图讯,由英国苏格兰伍德集团天然气轮机服务公司(Wood Group GTS)和哈管道维修公司共同成立的KTR-WG Turbine Services LLP联合公司与北里海作业公司签署关于向卡沙甘油田提供管道维修服务的合同。合同规定,联合公司将负责卡沙甘油田5600平方公里石油开发项目的管道维护服务,包括6条天然气管道、蒸汽涡轮机、备用发动机、压缩机等驱动设备等,以及供应零部件、维修、定期维护、派遣专家等条款。服务合同期限8年,未来可能续签。

Wood Group GTS公司提供电力设备、石油天然气加工设备、可再生能源设备维修服务。哈管道维修公司提供地区管道设备、规划、建设、维修、复杂技术设备(包括压缩机、蒸汽和燃气涡轮机、泵、发动机、发电机)服务。

江苏耐腐蚀冶金复合双金属直缝埋弧焊钢管项目

江苏玉龙钢管有限公司拟利用公司现有厂房和部分设备的基础上建设一条国内先进水平的高附加值的适于不同腐蚀介质输送用的耐腐蚀冶金复合双金属直缝焊接钢管生产线,年产量为10 万吨。适用于高含CO2、H2S和Cl-的石油天然气输送管道及油井和集输管道等高压输送用钢管、也适于强腐蚀性的化工介质输送管道及装置制造、海水淡化装置的取水管道及海水热交换器制造、火力发电热交换器用管及饮用水管道

等的用管。

随着我国和世界对石油天然气的需求不断增加,易开采油气资源却越来越少,而油气田的勘探开发不得不向更深的地层、荒漠和海洋等环境条件更加恶劣的地区开发。由于地理构造等的原因,这些地区的油气中一般都高含CO2、H2S 和Cl-腐蚀介质,而这些腐蚀介质对油气的开采设备和储运管道产生严重腐蚀破坏,为此开采这类油气资源必须首先解决开采设备和外输管道的腐蚀问题。

另一方面,随着我国经济的迅猛发展,石油化工项目、火力发电项目、海水处理项目也在不断的上马和扩建,需要这类耐腐蚀钢管也在不断的增加;而且为了提高饮用水的水质,使其达到直接饮用的质量,国家也在积极推荐使用清洁输送管材。

因此,耐腐蚀冶金复合双金属直缝焊接钢管将在油气输送、石化炼化、煤化工、火力发电、海水处理及饮用水输送等行业的需求量将会越来越大,而且将是主要的用管之一,本项目的实施对公司占据这块市场具有重大意义。

按公司公告,本项目建成后正常年销售收入200,000 万元,达产年均销售利润5,836 万元,年所得税额1459 万元,年税后利润4377 万元(对应吨钢净利为437.7元),按最新股本计算,对应增厚EPS0.12元。

由于此项目将与公司无锡本部现有的直缝埋弧焊接钢管生产线共用部分生产设备,从而节约了投资,但随着其产量提升可能一定程度影响到原有直缝埋弧焊接钢管的产能。

油气管道安全保障研究项目启动

3月14日,石油天然气管道安全保障对策措施研究项目启动会在北京召开。该项目由中国安科院、中国石油大学、北京理工大学、中石油管道技术研究中心等20余家单位共同承担。

国家安监总局副局长孙华山要求,项目研究组要根据有关意见建议,尽快修改完善项目研究内容,细化研究经费预算,进一步完善研究工作机制和管理机制,切实做到组织领导到位、力量投入到位、统筹协调到位,有力保障研究工作顺利实施,保质保量地完成研究任务,力争早出成果、多出成果、出好成果、出管用的成果,为加强石油天然气管道安全生产工作提供有力支撑。

焊管技术

HFW焊管焊缝冲击韧性的影响因素

随着油气管线输送压力不断提高,对输送管线中的焊管提出了更高的质量要求。由于HFW焊管因焊缝窄、生产效率高等优点得到广泛应用。应用中HFW焊管会发生破裂事故,主要是焊缝处冲击韧性差。相关影响因素:

1、原材料

1)成分。C和S对冲击韧性的影响最大。C含量增加会使冲击韧性较差。S在钢中常以化合物FeS的形式存在,低熔点共晶体在较高温度下熔化,会使钢材沿晶界开裂。

2)夹杂物。在HFW焊管焊缝横向冲击断口经常出现灰斑,也称为“氧化物夹杂”,会对焊缝韧性影响较大。

3)晶粒度。晶粒越细,会越抑制裂纹的传播,材料的冲击韧性越好。

2、成型

HFW焊接成型中容易出现波纹、折皱、鼓包及加工硬化等现象,均会影响韧性质量。

3、焊接工艺

焊接工艺与焊接质量有密切关系,主要参数有:热输入、焊接挤压力、焊接挤压量、焊接速度、开口角、焊接温度,都会影响焊缝冲击韧性。

4、热处理工艺

焊缝经过热处理加热后,要经过一段长距离的空冷,在进入定径前要对钢管进行水冷。如果水冷开始温度过高,就会产生贝氏体组织,降低焊缝的冲击韧性。

5、试样缺口

在加工HFW焊缝夏比冲击试样时,缺口根部稍微的偏离会使试验数据发生很大的突变,这时所得的数据已非焊缝而基本为钢管母材的冲击吸收功,不能正确评价焊缝冲击功测试值。

实际生产中为提高韧性应采用:

1、原材料应选择晶粒均匀细小,纯净度高的钢材。

2、成型过程中,板边要保持平行,挤压力要均匀。

3、焊接工艺控制:开口角的大小在3-4°为佳,综合调整焊接功率、焊接速度和挤压力,以使挤压量达到2/3倍的壁厚,并形成合理的金属流线形态。

4、对于不同钢级的钢种,其热处理应根据含碳量和壁厚,对应铁碳相图来确定AC3和加热温度,并进行适当调整以优化组织。

5、为准确评价焊缝冲击功测试值,应结合金相表面侵蚀技术,准确确定缺口位置以使断裂路径尽量多的落在焊缝区。

管线钢管的制造技术

1 高强度管线钢管

20世纪80年代开始开发的X80级管线钢管,近年开发并工业化了超低温用56in. OD-27.7mmWT的X80级,达到DWTT 85% FATT-60℃的管线钢管。作为开发油页岩使用的输送蒸气用钢管,考虑高温强度的X80级也在开发。但是,近几年的开发领域是X100、X120级的管线钢管。

1.1 X100级管线钢管

1994-1995年因壳牌公司要求X100级的试验管,加速了X100级管线钢管的开发。X100级是用约0.06% C的上贝氏体组织获得。平均是0.06%C-1.9%Mn-Cu-Ni-Mo-Ti-Nb、Pcm=0.20。X100级管线钢管多要求变形性能,认为0.06%C是标准含量。另外,为了改善X100级管线钢管的焊缝HAZ韧性低的问题,采用0.03%C的低碳化和氧化物冶金学,尝试抑制晶粒粗大化。但是,从钢管完整性的观点,可以说X100的焊缝HAZ韧性值没有特别的问题。

环向扁平试样的YS虽比圆棒试样拉伸的YS低,但满足了X100级的性能。纵向的YS比环向低。X100级高强度钢管不仅是钢板的性能,而且成形后的特性很重要,有报告介绍在不具有UO轧管机的POSCO设置了模拟制管装置,制造1m长度的钢管后进行评价。

1.2 X120级管线钢管

X120级管线钢管的强度是用0.04%C的下贝氏体组织,或0.06%C的上贝氏体组织获得。有开发0.04%C管线钢管的报告。X120级的TS=1000MPa接近马氏体硬度,如没有高淬透性就不能达到。我们知道添加约10ppm B,可提高相当于约1%Mn的淬透性。

即使降低昂贵的淬透性元素,用添加B也可以达到X120级的强度。

高强度钢弹性变形回复大,不易成形。高强度焊接金属如果氢含量高,就会发生低温裂纹,为了防止低温裂纹的发生,应该尽可能减少氢的来源。

1.3 低温用厚壁钢管

厚壁材用TMCP很难获得微细组织,所以也很难获得高韧性,而且,随着壁厚增加,拘束应力提高,难以使DWTT特性提高。为此,各公司都在开发低温韧性优良的高强度厚壁钢管。例如,俄罗斯计划的1000km的Bovanenkovo-Ukhta输气管线使用56in. OD-最大33.4mmWT的X80级管线钢管。设计压力是11.8MPa,最低设计温度是-20℃。进行了空气爆破试验,对阻止裂纹的钢管和裂纹扩展的钢管进行了比较。裂纹扩展的钢管平行于轧制面的面发生{001}<110>织构,在夏比试验的断面上轧制面发生平行的脆性断裂。

为了改善HAZ韧性,尝试优化母材成分。例如,含Mo钢很难获得高HAZ韧性,但通过降低Si量,即使含Mo钢也可获得高CTOD。此外,将Al含量降到超低水平改善HAZ韧性。认为该机理是降低Si和Al,抑制了MA的生成。

除此之外,巴伦支海、阿拉斯加输气管线(2700km,预计大部分采用48in. OD-23.7mmWT)计划采用高韧性厚壁X80级管线钢管。有报告介绍虽然是实验室水平,但使用添加B钢,可以达到-60℃的DWTT,CG-HAZ韧性。

2 深海管线钢管

采用适合厚壁大口径钢管的UOE法时,通过最后的扩管工序,环向的压缩压力因鲍辛格效应降低。其结果,比期待的尺寸和强度的热处理钢管的压溃压力低。海底管线适用的标准DNV-OS-F101中,规定计算压溃强度时,应该测定制造法特有的减少比(fabrication factor),不测定时采用UOE钢管的0.85(无缝钢管为1.0)。在Bluestream (黑海管线)、Medgas(第三条地中海管线)中,要求规定并测定与各压溃特性有关的环向压缩强度。阿曼-印度输气管道计划中,进行了高t/D尺寸的UOE钢管的压溃试验,一部分钢管进行了560-610℃热处理。环向的压缩YS的SS曲线,在UOE状态是圆形,而热处理后出现明显的屈服点,压溃压力约提高了50%。如果认为深海管线钢管的壁厚临近制管极限厚度,通过热处理提高圆周方向压缩强度(提高fabrication factor)是重要选择。

3 耐酸管线钢管

曝露在硫化氢(H2S)溶解水中的钢由于腐蚀发生氧化(Fe→Fe2+),这种反应放出的电子还原水中的氢离子(H+→H)。油井管和管线钢管内的环境是没有溶解的氧的酸性环境,所以,氢离子被还原。如果不存在H2S,大部分的氢成为氢分子后排到系外,但如果存在H2S,为抑制变成氢分子的过程,大量的氢原子侵入到钢中,氢原子在夹杂物和钢的界面成为氢分子,具有压力P。该压力P发生使裂纹扩展的应力。另外,夹杂物周围的钢中存在氢,所以引起氢脆化裂纹,这是HIC的原理。夹杂物大多存在于偏析带,夹杂物周围硬度高,氢脆化裂纹敏感性高。虽不严密,但可以说如满足KI>KIH 条件,HIC开始扩展。在此,记为KI=P(л a)0.5(a是初期裂纹,即夹杂物宽度)的应力扩大系数,KIH是初期裂纹的氢裂纹的极限应力扩大系数,该系数由氢含量和材料的氢脆化裂纹特性决定。从这一原理明确了防止HIC发生的措施:

①减少氢侵入量;

②减小夹杂物尺寸;

③降低夹杂物周围的氢裂纹敏感性,要抑制偏析,改善TMCP条件,均质组织,降低硬度。

中心偏析带最有代表性的夹杂物是MnS,在轧制中伸长,所以有害。为了防止MnS 夹杂物,将硫降到10ppm以下,并适当添加Ca,改质为CaS不伸长的夹杂物。S、Ca 的量和HIC的关系已有报告,在此不再赘述。当然,由于管线钢管的强度和硬度均匀性,极限有变化。除MnS以外,例如,如果板坯加热条件不适用,NbC在加热中成长粗大,这也会在轧制中发生裂纹,成为聚集状的部分也有发生HIC的情况。

一般情况下,如果硬度高,氢脆化敏感性也高,即KIH变小,所以易从更小的夹杂物发生HIC。超过X65级,易发生严重的HIC。有报告介绍优化连铸条件,降低偏析,将夹杂物降低到极限,并控制形状,形成均质组织,可以开发X70级耐酸管线钢管。与普通的TMCP比较,采用HOP的X70级耐酸管线钢管硬度分布更均匀,不易发生HIC。

耐酸管线钢管的其他问题是焊缝发生的SSC和焊缝HAZ软化部发生SOHIC (Stress Oriented HIC)。认为SSC受焊接部位的焊缝边界及母材与焊接金属的化学成分差别的影响,但没有详细报告。SOHIC有一时期盛行CAPSIS试验等的实管耐酸试验研究。焊接软化部因拉伸应力发生厚壁方向的应力,由微小的夹杂物发生HIC,与此连结

拉伸应力引起垂直裂纹。焊缝部位相当于板坯端面,因此,易存在的氧化物成为起点,如果没有起点,控制HAZ软化是控制SOHIC的对策。

4 管线用高强度螺旋焊管

螺旋焊管的管线钢管X80级已批量生产,X100级处于试制、评估阶段。西气东输二线管道150万t的80%是X80级螺旋焊管(主要尺寸是48in. OD-18.4mmWT),均由中国自己制造,全部采用HTP钢。在欧洲也提高了用于螺旋焊管的热轧带卷的生产能力,安赛乐米塔尔公司增强了欧洲三台轧机的卷取机能力,可以生产厚度超过20mm的X80级管线钢管。并试制了X100 级管线钢管(42in. OD-12.7mmWT、30in. OD-9.8mmWT)。钢管强度在纵向、环向没有大的差异。化学成分是 0.06C-1.9Mn-Ni-Cr-Mo-0.045Nb-0.065V,估计接近UOE钢管。X100级是用斯特克尔可逆式炉卷轧机生产板卷,不知是否可获得热带轧机同等的特性。

螺旋焊管制管是低变形制管,所以具有热轧钢板和钢管的力学特性差异小的优点。螺旋焊管法在制管后没有扩管工序,焊接部位存在的残余应力高,有可能影响除SSC 外的断裂行为。基于初期螺旋焊管的管线钢管实施的气体爆裂试验,不稳定延性断裂螺旋状扩展,纵向扩展的速度慢,有利于止裂。

美国批准俄勒冈州液化天然气出口项目据悉,美国能源部本周已经宣布,该机构已经有条件地批准了Jordan Cove能源项目,允许该项目向与美国没有签署自由贸易协议(FTA)的国家出口国内生产的LNG。

液化天然气出口将来自于位于俄勒冈州库斯海湾的Jordan Cove LNG终端。

该项目已经被有条件地批准出口最高达8亿立方英尺/天的天然气,出口期限为20年,不过还有待环保审查和最终的管理层批准。

管道项目简讯

俄罗斯推进新输气管道项目

在俄罗斯和乌克兰关系紧张之际,欧盟周二主持召开了会议,商讨天然气供应可能中断的问题。而与此同时,俄罗斯国有能源巨头俄罗斯天然气公司(OAO Gazprom)的高管也

正在布鲁塞尔推动己方的输气管道项目。

俄罗斯天然气公司希望斥资160亿欧元(合220亿美元)建造输气管道,经由黑海将俄罗斯天然气输往意大利。这条管道避开了乌克兰,而目前俄罗斯输往欧洲的天然气约半数要经过乌克兰的输气管道。

不过,在克里米亚被并入俄罗斯后,这条名为South Stream的管道项目已经成为东西方之间又一个政治争议的焦点。几家大型欧洲公司目前都小心翼翼地游走在东西方国家之间,这些公司都是该项目境外部分与俄罗斯天然气公司展开合作的伙伴。

由欧盟能源事务专员厄廷格(GuntherOettinger)周二主持的会议重点是商讨乌克兰的天然气供应问题,欧盟方面越来越担心乌克兰的天然气供应可能中断。欧盟委员会一官员表示,乌克兰能源部长普罗丹(YuriProdan)和行业代表也出席了会议。

此外,South Stream项目也是前途未卜。上个月厄廷格冻结了欧盟与俄罗斯之间关系到最后批准该项目的高层政治对话。

俄罗斯天然气公司与欧盟官员周二仅仅探讨了技术性问题。俄罗斯天然气公司合作伙伴的高管缺席会议,包括意大利的EniSpA、德国的Wintershall Holding GmbH和法国电力(Electricitede France)。

尽管该项目存在不确定性,但是俄罗斯天然气公司仍在推进项目建设。俄罗斯天然气公司持有该项目50%的股份。该公司目前正在俄罗斯、保加利亚和塞尔维亚铺设管道。该输气管道可能于2015年前投入运营。

项目完工后将巩固俄罗斯作为欧洲天然气主要供应方的地位。目前欧洲每年30%的天然气需求由俄罗斯满足。

学术论文快递

非开挖NoPig 检测技术发展现状与应用前景

王维斌1董红军2冯展军1王禹钦2林嵩1

1. 油气管道输送安全国家工程实验室,中国石油管道科技研究中心,河北廊坊065000;

2. 中国石油管道公司,河北廊坊065000

摘要:NoPig技术是国外研发的一种新型非开挖地面检测技术,能够有效用于76.2~914.4 mm直径的油、气、水等钢质管道腐蚀缺陷的在役无损检测作业。NoPig 检测技

术的基本工作原理是:在待测管段两端通以多成分谐波电流,测量管道上方的磁场,进而获得该电流的频谱和磁场的频谱;通过对比分析多成分谐波电流和磁场各同谱分量的比值,最终确定壁厚的异常变化范围。该技术目前已广泛应用于非开挖埋地油气管道的管体缺陷检测,德国Eon/Ruhrgas 和VNG 管道运营公司、澳大利亚RAG 公司和Applus RTD 公司已有应用实例。应用结果表明:该检测技术特别适用于无法清管的油气管道,对于管道缺陷的轴向定位具有较高的准确度,同时可极大降低检测工作难度,显著节省管道检测费用,具有广阔的应用前景。

关键词:油气管道;非开挖检测;NoPig 检测技术;腐蚀检测;外检测

目前,我国建成并投入运营的长输油气管道已超过6×104 km,随着使用年限的增长,油气管道受到来自内、外两个环境的腐蚀加剧[1-2]。管道缺陷检测是其安全运行的保障,常用的管体检测分为内检测和外检测两部分[3-10]。

内检测主要采用漏磁、涡流、超声波等方法,适用于检测长输干线管道,但不适用于复杂支线或站场管道的检测;外检测主要采用常规无损外检测和超声导波检测等方法。其中,常规无损外检测包括常规超声、磁粉和渗透等方法,可检测管道壁厚、腐蚀缺陷以及焊缝内部缺陷等,适用于对筛查后特定部位的复检。内、外检测技术自身均存在明显的局限性,如需要现场开挖、检测准确度低等致命性缺陷,并由此导致现场工作量大、检测费用高等问题。

为了解决这个问题,国内外学者研发了包括非开挖NoPig 检测技术在内的管道检测方法。“NoPig”原意为对不可通球管道进行的非开挖检测。该技术是一种崭新的非开挖地面检测技术,可用于油、气、水等钢质输送管道的在役无损检测,适用管径范围为76.2~914.4 mm,其检测准备工作简单,无需昂贵的发射装置,且无需清管。

1 NoPig 检测系统的工作原理[11]

NoPig 检测系统由7 个部分组成:多成分谐波电源、瞬间电流值测量和存储模块、电流频谱分析仪、磁场测量传感器、管道上方瞬间磁场测量和存储模块、磁场频谱分析仪、电流和磁场频谱分析结果对比模块。

基本工作原理是:在待测管段两端通以多成分谐波电流,测量由此激发的管道上方的磁场,获得该电流的频谱和磁场的频谱,对比分析该电流和磁场的各同谱分量的比值,进而确定管道壁厚的异常变化率。

多频率谐波电流频率范围的测定标准是:最低频率对应的趋肤效应深度,最小不低于管道壁厚;最高频率对应的趋肤效应深度,最大不超过管道的剩余壁厚。在管道无缺陷的情况下,同一频率对应的电流强度和

磁场强度的比值相同,不具有频率相关性;在管道存在缺陷的情况下,该比值不同,具有频率相关性,并且可以确定相关曲线。因此,可以判定缺陷是否存在。测试装置包括两部分:一个静止放置的多频率成分电流源和一个可沿管道走向移动的磁场测量模块。检测缺陷时,对管道通以多频率交变谐波电流,电流在管壁内沿管道轴线流动。分别测量管壁在有、无缺陷两种情况下,多频率成分谐波中一个同样频率对应的交变磁场(磁力线):当管壁无缺陷时,磁力线是一组同心圆并且与频率无关(图1a);当管壁有缺陷时,磁力线不再是一组同心圆(图1b),而是对应各种频率成分产生偏移,偏移情况与缺陷的几何参数和管道的物理属性磁导率μ 、电导率α 及频率有关。这种带有频率相关性的磁场变形可从趋肤效应和杂散磁通两方面分析。

图1管道截面及其通入电流后激发的磁力线示意图

对管道通以交变谐波电流时,由于趋肤效应,电流密度沿径向的分布与频率有关。高频谐波电流倾向于分布在管道外表面沿轴向传播,用趋肤深度δ 定义这种现象,它是电流密度降低常数e =2.72 倍时从管道外壁沿径向向内的深度:

式中:μ0 为真空磁导率,H/m;μ 为管道的相对磁导率,H/m;ω 为角频率,rad/s;

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