提高輸(shu)(shu)量(liang)、降(jiang)低(di)成本(ben)是(shi)油氣(qi)管(guan)(guan)(guan)道建(jian)設持續追求(qiu)(qiu)的(de)(de)目標,而提高鋼級(ji)、增大(da)(da)壁厚是(shi)提高輸(shu)(shu)量(liang)、降(jiang)低(di)成本(ben)的(de)(de)有效途(tu)徑,這也推動了國(guo)內外(wai)高鋼級(ji)、大(da)(da)口徑、大(da)(da)厚壁鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)研發和應(ying)用。為了保證管(guan)(guan)(guan)道安全性(xing),要(yao)求(qiu)(qiu)油氣(qi)輸(shu)(shu)送鋼管(guan)(guan)(guan)具(ju)有與鋼級(ji)及輸(shu)(shu)送壓力所匹配的(de)(de)止(zhi)裂韌性(xing)。鋼級(ji)越(yue)高、輸(shu)(shu)送壓力越(yue)大(da)(da),所需的(de)(de)止(zhi)裂韌性(xing)越(yue)高;并(bing)且要(yao)求(qiu)(qiu)DWTT斷口具(ju)有足(zu)(zu)夠的(de)(de)剪切面(mian)積(ji)(API等標準規定平均(jun)值(zhi)至少(shao)85%)。同時具(ju)有足(zu)(zu)夠的(de)(de)剪切面(mian)積(ji)和足(zu)(zu)夠的(de)(de)CVN吸收(shou)能是(shi)管(guan)(guan)(guan)體的(de)(de)一個(ge)基本(ben)特征,在輸(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)(guan)線中(zhong)它能避(bi)免脆性(xing)斷裂擴(kuo)展,并(bing)控(kong)制延性(xing)斷裂的(de)(de)擴(kuo)展。
由于材料自身強韌性的矛盾,以及(ji)管(guan)線鋼厚度(du)增(zeng)加帶來技術難(nan)度(du)的增(zeng)加,使得管(guan)線鋼管(guan)每(mei)增(zeng)加一個鋼級(ji)或壁厚增(zeng)加一毫(hao)米,都要攻克一系列(lie)的技術難(nan)題。
21世紀以來,以我國西(xi)(xi)氣東輸(shu)(shu)二線(xian)(xian)(xian)建設為標(biao)志,X80管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼(gang)/管(guan)的(de)(de)研發應(ying)(ying)用快速(su)發展。2006年,在中石油(you)集團公司的(de)(de)推動下,原華北(bei)石油(you)第一機械廠(chang)巨龍(long)鋼(gang)管(guan)公司聯(lian)合國內(nei)鋼(gang)廠(chang)開始研制(zhi)西(xi)(xi)氣東輸(shu)(shu)二線(xian)(xian)(xian)X80管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼(gang)及(ji)(ji)直(zhi)(zhi)縫埋弧(hu)焊管(guan),經過(guo)鋼(gang)廠(chang)和制(zhi)管(guan)企(qi)業(ye)的(de)(de)持續努力和卓有成(cheng)(cheng)效的(de)(de)工作,攻(gong)克了(le)一系(xi)列的(de)(de)技術(shu)難題,成(cheng)(cheng)功開發出了(le)西(xi)(xi)氣東輸(shu)(shu)二線(xian)(xian)(xian)X80φ1219mmx22mm直(zhi)(zhi)縫埋弧(hu)焊管(guan),焊管(guan)滿足-10℃條件按下母(mu)材夏比沖(chong)擊功單(dan)值(zhi)(zhi)最小(xiao)140J、平(ping)均值(zhi)(zhi)最小(xiao)180J以及(ji)(ji)焊縫及(ji)(ji)熱(re)影響區夏比沖(chong)擊功單(dan)值(zhi)(zhi)最小(xiao)60J、平(ping)均值(zhi)(zhi)最小(xiao)80J的(de)(de)要求,母(mu)材0℃條件下DWTT剪切面(mian)積率(lv)平(ping)均大(da)于(yu)85%,并大(da)規模應(ying)(ying)用于(yu)西(xi)(xi)氣東輸(shu)(shu)二線(xian)(xian)(xian)工程。2007-2008年,巨龍(long)鋼(gang)管(guan)公司聯(lian)合國內(nei)寶(bao)鋼(gang)、沙(sha)鋼(gang)、鞍鋼(gang)等鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)同時開展了(le)26.4mm、27.5mm及(ji)(ji)33mm寬厚板及(ji)(ji)厚壁直(zhi)(zhi)縫埋弧(hu)焊管(guan)單(dan)根試制(zhi)工作,最早試制(zhi)出了(le)國內(nei)X80鋼(gang)級φ1219mm×26.4/27.5/33mm 直(zhi)(zhi)縫埋弧(hu)焊管(guan)。
2009年(nian),26.4mm厚(hou)規(gui)格鋼(gang)(gang)板及(ji)鋼(gang)(gang)管技術獲得突破,X80鋼(gang)(gang)級ф1219mm×26.4mm直(zhi)縫埋弧焊管實(shi)現批量穩定生產,DWTT剪切面積滿足標(biao)(biao)準(zhun)規(gui)定的(de)(de)0℃條件下平均(jun)不低于(yu)75%的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu),并應用于(yu)西(xi)氣(qi)東輸二線(xian)及(ji)后續的(de)(de)西(xi)氣(qi)東輸三線(xian)工程中(zhong)。2012年(nian),針對(dui)中(zhong)亞C線(xian)的(de)(de)需求(qiu)(qiu)(qiu),渤海裝備(bei)所屬巨龍公(gong)司與鋼(gang)(gang)廠(chang)合作(zuo)開(kai)發出了X80鋼(gang)(gang)級 ф1219mmx27mm 直(zhi)縫埋弧焊管,0℃條件下的(de)(de)DWTT剪切面積率達到(dao)不低于(yu)85%的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)。2014年(nian),針對(dui)規(gui)劃(hua)的(de)(de)陜京四(si)線(xian)、新粵(yue)浙管道等提(ti)出X80鋼(gang)(gang)級Φ1219mmx33mm鋼(gang)(gang)板及(ji)直(zhi)縫焊管的(de)(de)需求(qiu)(qiu)(qiu),該公(gong)司聯合國內鋼(gang)(gang)板企業成功開(kai)發出了項目(mu)所需的(de)(de)X80φ1219mm×33mm直(zhi)縫埋弧焊管,各項性能(neng)指標(biao)(biao)滿足標(biao)(biao)準(zhun)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)(qiu),這也是目(mu)前國內最大(da)壁厚(hou)的(de)(de)X80抗延性斷裂(lie)直(zhi)縫埋弧焊管。
為滿足日益增長的天(tian)然氣(qi)需求,我國在(zai)陸續建成了西氣(qi)東(dong)輸二線(xian)(xian)、三(san)線(xian)(xian)等X80鋼(gang)級、口(kou)徑φ1219mm、單管(guan)(guan)年輸氣(qi)量(liang)300億(yi)(yi)立(li)(li)方(fang)(fang)米的天(tian)然氣(qi)管(guan)(guan)道的基礎上(shang),擬(ni)開發建設(she)口(kou)徑更(geng)大(da)、輸氣(qi)量(liang)更(geng)大(da)的天(tian)然氣(qi)管(guan)(guan)道。2012年,中(zhong)(zhong)石油啟動(dong)了第三(san)代大(da)輸量(liang)管(guan)(guan)道用鋼(gang)管(guan)(guan)的研發,其中(zhong)(zhong)X80φ1422mm鋼(gang)管(guan)(guan)作為最(zui)具技術可行性的技術方(fang)(fang)案備受重(zhong)視(shi)。國內鋼(gang)鐵企(qi)業(ye)、制(zhi)管(guan)(guan)企(qi)業(ye)開始(shi)投入大(da)量(liang)人力物力開展科研攻關,逐一(yi)攻克技術難關。2014年5月,中(zhong)(zhong)俄(e)雙方(fang)(fang)有關企(qi)業(ye)簽署了總價值超(chao)過(guo)4000億(yi)(yi)美元、年供氣(qi)量(liang)380億(yi)(yi)立(li)(li)方(fang)(fang)米、期限長達30年的中(zhong)(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)天(tian)然氣(qi)購銷合同(tong)。為滿足年輸氣(qi)量(liang)380億(yi)(yi)立(li)(li)方(fang)(fang)米的要求,我國在(zai)中(zhong)(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)上(shang)首(shou)次計劃采(cai)用X80鋼(gang)級Φ1422mm×25.7/30.8mm厚(hou)壁直縫埋弧焊管(guan)(guan)鋼(gang)管(guan)(guan)。
與X80鋼(gang)(gang)(gang)級ф1219mm管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)相比,中(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)口徑(jing)(jing)(jing)更(geng)大(da),壁厚(hou)更(geng)大(da)。如西氣東(dong)輸二(er)線(xian)(xian)(xian)(xian)二(er)類(lei)地(di)區采用的(de)(de)X80鋼(gang)(gang)(gang)級ф1219mm直縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁厚(hou)為22mm,三(san)類(lei)地(di)區壁厚(hou)為26.4mm;中(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)二(er)類(lei)地(di)區X80鋼(gang)(gang)(gang)級ф1422mm直縫鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁厚(hou)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)了25.7mm,三(san)類(lei)地(di)區壁厚(hou)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)了30.8mm。無論從鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)還(huan)是(shi)壁厚(hou),中(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)均(jun)創我國管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)之(zhi)最,在世界管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)史上都是(shi)一(yi)個標志性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)工程,僅有俄(e)羅斯已建的(de)(de)巴浦年柯(ke)沃-烏恰管(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)參數與中(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)接近。管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)、壁厚(hou)同時增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)帶(dai)來(lai)了技術方面的(de)(de)巨(ju)大(da)挑戰(zhan)。板寬、板厚(hou)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia),使鋼(gang)(gang)(gang)板制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造過(guo)(guo)程軋制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)壓縮比降(jiang)低,影響(xiang)晶粒細(xi)化效(xiao)果;厚(hou)度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)后還(huan)會(hui)引起心部冷卻速度(du)降(jiang)低以(yi)及(ji)(ji)厚(hou)度(du)方向的(de)(de)冷卻均(jun)勻性(xing)(xing)(xing),這些都會(hui)對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能產(chan)生不利影響(xiang),尤其(qi)是(shi)要保證至(zhi)少-15攝氏(shi)度(du)下鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)DWTT剪(jian)切面積達(da)到(dao)平均(jun)值85%的(de)(de)要求難度(du)更(geng)大(da)。另外,板寬增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)對(dui)(dui)(dui)板型控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),管(guan)(guan)(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)、壁厚(hou)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)對(dui)(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)幾何尺寸、焊(han)接質量(liang)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)等,都面臨巨(ju)大(da)的(de)(de)挑戰(zhan)。經過(guo)(guo)國內鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)企業(ye)、焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)企業(ye)的(de)(de)共(gong)同攻關,攻克了上述的(de)(de)關鍵技術,成(cheng)功實現(xian)了中(zhong)俄(e)東(dong)線(xian)(xian)(xian)(xian)X80鋼(gang)(gang)(gang)級ф1422mm×25.7/30.8mm寬厚(hou)板及(ji)(ji)直縫埋弧(hu)焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)X80鋼(gang)(gang)(gang)級ф1422mm×21.4mm/22mm熱軋卷(juan)板及(ji)(ji)螺旋埋弧(hu)焊(han)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)批量(liang)生產(chan)供貨。尤其(qi)是(shi)X80鋼(gang)(gang)(gang)級φ1422mmx30.8mm鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan),整體性(xing)(xing)(xing)能穩定性(xing)(xing)(xing)、合(he)格(ge)率(lv)超出(chu)了預(yu)期。