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走水螺旋钢管钢级的介绍参数举例分析

作者: 发布于:2019/1/24 11:50:20 点击量:

走水螺旋钢管的输送压力有逐渐增高的趋势,在输气走水螺旋钢管线上尤为明显。这是因为在一定范围内提高输送压力会增加经济效益,以输气走水螺旋钢管线为例,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。

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,该走水螺旋钢管线输送压力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。

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。

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走水螺旋钢管线多选取12MPa。

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,小口径成品油走水螺旋钢管线也有相当数量选用X52钢级,且多为ERW直缝走水螺旋钢管。

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(做直缝埋弧焊走水螺旋钢管用)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。

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,近年国外有些输气走水螺旋钢管线取压比为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。生产的需求促进了走水螺旋钢管等级的提高。

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钢级走水螺旋钢管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。

以焊制φ325×7mm走水螺旋钢管为例,简述其工艺参数:

带钢规格:8×80mm带宽按中径展开加少量成型余量

钢材材质:Q235A

输入励磁电压:150V励磁电流:1.5A频率:50Hz

输出直流电压:11.5kV直流电流:4A频率:120000Hz

焊接速度:50米/分钟

参数调节:根据焊接线能量的变化及时调节输出电压和焊接速度。参数固定后一般不用调整


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