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管线管、油管和套管的主要技术要求

管线管、油管和套管的主要技术要求


A 目前国内外广泛使用的油气输送钢管采用的标准

目前国内外广泛使用的油气输送钢管采用的标准有:

(1)美国石油学会的API SPEC 5L《管线管规范》;

(2)国际标准ISO 3183—1、2、3《石油天然气输送钢管交货技术条件》;

(3)对于一些重要的长输管线,根据具体的使用环境都有自己的补充采购技术条件。


B 在API油气输送钢管标准中钢管的分类及其主要区别

按照API SPEC 5L的规定,输送钢管分为PLSl和PLS2两个产品级别,对这两类产品规定了不同的技术条件。其主要区别是:相对于PLS1、PLS2级别对碳当量、断裂韧性、最大屈服强度和最大抗拉强度规定了强度要求。对硫、磷等有害元素的控制也更加严格:无缝管的无损检验成为强制要求。对质保书必须填写的内容及试验完成后可追溯性成为强制要求。

C 在IS0油气输送钢管标准中钢管的分级及其主要区别


在ISO 3183油气输送钢管标准中,钢管按照质量要求之间的差异,共分为A、B、C三部分,也被称为A、B、C三级要求。其主要区别是:在ISO 3183一1A级标准要求中制定了与API SPEC 5L的规定相当的基本质量要求,这些主要的质量要求是通用的;在ISO 3183—2B级标准要求中除基本要求之外附加了有关韧性和无损检验方面的要求;还有某些特殊用途,例如酸性环境、海洋条件及低温条件等对钢管的质量和试验有着非常严格的要求,这些主要反映在IS0 3183_3C级标准要求中。


D 油气输送管道对钢的主要性能要求

油气输送管道对钢的主要性能要求包括:

(1)强度 一般的油气输送管道都是根据钢材的屈服强度设计的。采用屈服强度较高的钢制管,可以提高管道工作压力,获得较好的经济效益:因此.管道用钢的屈服强度已经从最初的碳素钢逐步发展起来,20世纪40年代为)X42一X52钢级.60年代末达到X60一x70钢级。现已正式生产和正式使用屈服强度已达到更高的X80~X100钢级。

(2)韧性 20世纪50年代和60年代,世界许多地区都发生过油气管道的破裂事故,通过对这些事故的分析,大大促进了人们对管道韧性指标的认识。API 5L规定,除常规的机械性能检测外,生产厂还应按SR5和SR6补充要求进行V形缺口夏比冲击试验和落锤撕裂实验(即DWTT),钢管出厂前应进行严格的无损检验。尽管如此,对于长输管道来说,要完全避免破裂是困难的,还必须着眼于裂纹失稳扩展的阻止。研究表明,可以用控制DWTT值得办法达到止裂。为此,世界许多国家对管道钢规定了DWTT试验的端口剪切面积百分比的最低值。

(3)可焊性 由于野外敷设管道的现场条件恶劣,钢管对接焊接时要求有良好的可焊性。可焊性差的钢管在焊接时易在焊缝处产生裂纹,并造成焊缝及热影响区硬度增高、韧性下降,增加管道破裂的可能性。钢材可焊性设计原则是对马氏体转变点及淬硬性的控制。根据合金元素对马氏体转变点的影响和实际经验确定的碳当量计算公式,可用来评定钢的可焊性。普遍采用的碳当量公式为:

Ceq=w(C)+w(Mn)/6+[w(Cr)+w(Mo)+w(V)]/5 +(W(Ni)+w(Cu))/15

Ceq一般应控制在0.40%以下。.实际上,大多数钢厂均控制在0.35%以下:

(4)延展性 如果延展性不足,会导致冷弯成形过程钢板劈裂或在焊接过程产生层状撕裂。因此,API标准对管道焊管除规定进行压扁试验外,还要求进行导向弯曲试验。提高延展性的关键是减少钢中非金属夹杂物并控制夹杂物的形态和分布。

(5)耐腐蚀性 在输送含硫油气时,管道内壁接触硫化氢和二氧化碳,从而导致氢脆和应力腐蚀破裂。一般采用降低钢的含硫量、控制硫化物形态、改善沿壁厚方向的韧性等措施。其主要特点是通过微合金化和控制轧制,在热轧状态下获得高强度、高塑性、高韧性和良好的可焊性。为了全面满足石油天然气输送管道对钢的性能要求,除了严密的合金设计外,对硫、磷等有害元素的控制也非常严格。一般含硫量控制在0.010%以下,以提高钢的塑性、韧性,特别是横向韧性。


E 石油专用管中的油管和套管在API标准中的分类

石油专用管中的油管和套管在API标准中的分类如表所示。

注:s一无缝管;EW一焊管;N一正火;N&T一正火+回火;Q&T一淬火+回火;None一无须热处理。

在API 5CT标准中套管和油管分为4组、19个钢级。按照制造方法,又分为无缝钢管和焊管两大类。除L80-9Cr、LJ80-13CI。、C90-1、C90-2、T95-1、T95-2等6钢级限定使用无缝钢管外,其他钢级不仅可以使用无缝钢管还可以使用电阻焊或电感应焊接方法生产的直缝焊管。其

热处理工艺,除第1组3个钢级外,第l组N80Q类、第2、3、4组共14个钢级都必须进行全长淬火+回火处理,并对第2组的8个钢级规定了最低回火温度。对第1组、第2组M65钢级和第3组共7个钢级只规定了S、P含量最大值,而未规定其他主要化学成分。对第2组和第4组共12个钢级规定了化学成分要求。

   

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