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什么叫钢管的→钢级

管道介质的输送压力有逐渐增高的趋势,在输气管线上尤为明显。这是因为在一定范围内提高输送压力会增加经济效益,以输气管线为例,在输量不变的条件下,随着输送压力的提高气体的密度增加而流速减小,从而使摩阻下降。    
在一条输气管线的站间距内由进站到出战压力逐渐下降,而流速逐渐增加,随之摩阻也逐渐增加,故离进站口 3 / 4 长度消耗生出站压差△ p 的一半,而后 1 / 4 长度消耗另一半。输气管线与输油管线最大的差别是由进站到出站流速是逐渐增加的,这是介质的可压缩性造成的。而油基本上是不可压缩的,虽然输送压力沿管程逐步下降,但流速是不变的,摩阻也是前后相同的。由此看出对于输气管线压力的提高可使摩阻下降,而输送能耗下降。    
还应指出,输气管线的能耗远比输油为大,仅以西气东输管线为例,该管线输送压力 p : 10MPa ,输量为 120 亿 m3 /年,管线长度为 4000KM ,粗略按经验估计能耗大致为 12 亿 m3 /年,而输量的。 1/10 作为沿途的能源消耗掉了。     
由于对降低能耗的关切,输送压力有逐步增加的趋势。早期我国四川省的天然气管线输送压力为 2.5MPa ,以后增加到 4MPa ,陕京线提升为 6MPa ,西气东输增至 10MPa ,国外经济发达国家近十气输气管线多选取 12MPa 。     
在输气管线上压比亦有逐渐下降的趋势。所谓压比指进站压力与出站压力之比,压比减少意味着全线均在较高的压力下运行,这样也可使能耗减小。早期压力多为 1.6 ,后来降至 1.4 ,近年国外有些输气管线取压比为 1.25 。当然,压比减小,压缩机站数要增加,从而投资会增加。对于管径、压力、压比均需进行优化计算和比选。     
当输量确定,通过优化确定管径、压力、压比以后,如选取较高压力而钢材强度等级太低,则会造成壁厚过大,这给制管、现场焊接以及运输等诸多环节带来困难,甚至难以实现。生产的需求促进了钢材等级的提高。     
API 于 1926 年发布 APl5L 标准,最初只包括 A25 、 A 、 B 三种钢级,最小屈服值分别为 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年发布 APl5LX 标准,该标准中增加了 X42 , X46 , X52 三种钢级,其最小屈服值分别为 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年开始,先后发布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四种钢级,其最小屈服值分别为 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 发布 U80 、 U100 标准,其最小屈服值分别为 551 、 691Mpa ,以后 API 又将 U80 、 U100 改为 X80 、 X100 。 粗略统计,全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 %左右, X65 、 X60 均在 30 %左右徘徊,小口径成品油管线也有相当数量选用 X52 钢级,且多为 ERW 钢管。     
关于 X80 钢级,国内、外议论很多,国际上曾对 X80 研制已耗巨额投资的钢铁巨头更是积极宣传 X80 ,甚至 X100 ,但时至今日 X80 只处于 " 试验段阶段,总长仅 400KM 左右。目前正在建设中的管线尚无采用 X80 钢级的,计划中或正在准备中兴建的管线尚无下定决心采用 X80 者,对此笔者曾与国外多家管道工程公司 ( 负责管道设计 ) 的技术人员交换过意见,大家看法基本相同, 大致可归纳如下:    
1 、 X80 钢级随着操作压力的提高及准备工作的完善将来必定会得到发展;     
2 、当前大石油业主不愿意首先选用 X80 大致出于以下原因:     
(1) 某一种新钢级 ( 包括炼钢、轧制、制管 ) 由开始生产至熟练的生产要有一个不合格率由高至低的过程,用同样的检验手段其出厂的不合格率也会有一个由低至高的过程,首先采用者要承担此风险;     
(2) 在现场焊接过程中,包括预热温度、层间温度、热入量等对新钢级要有一个探索过程,在此期间不合格率也有一个由高至低的过程,首先采用者更多地承担此风险;
(3) 采用 X80 后,现场使用的冷弯机、焊丝、环缝自动焊机、热弯头工艺等可能需要改变,重新购置或研制,从而增加了工程费用;     
(4) 采用 X80 后,同样直径,当操作压力不够高的情况下,钢材强度等级的提高意味着厚度的减薄,亦即厚度直径比 (t / D) 的减小,这也就意味着管线刚性的降低。从事故分析及风险分析看,管线的第三方破坏通常占破坏原因的 40 %以上,而管线抵抗第三方破坏能力仅与 t / D 比有关而与强度等级无关。   
从我国国情看,我国虽然经济近十多年迅速发展,但仍属发展中国家,笔者建议在采用 X80 问题上我们不做 " 第一个吃螃蟹 " 的人,采取 " 韬光养晦 " 的策略,这对业主单位有利对我国冶金行业也有利。     
我国冶金行业在近十余年来为发展管道钢付出了极大的辛劳,取得可喜的业绩,目前正在全力攻关 X70 宽板 ( 做直缝埋弧焊焊管用 ) 并积极为能稳定 X70 热轧卷板的质量做努力,如当前决定大量采用 X80 钢级,因我国冶金业对此既无经验又无业绩而难与国外冶金行业竞争,笔者对我国冶金业不仅有深厚的感情,也深信我国冶金业的能力,但不宜操之过急,当然目前抽出少量的力量对 X80 进行探索还是必要的,但必须抓住主要矛盾。

仁成金属生产高精度精密管件

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