管道介質的輸送壓力有逐漸(jiàn)增高的趨勢,在(zài)輸氣管線上尤為明顯。這(zhè)是因為在一定範圍內(nèi)提高輸送壓力會增(zēng)加經(jīng)濟效益,以輸氣管線為例(lì),在(zài)輸量不變的條件下,隨(suí)著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小,從(cóng)而使摩阻下降(jiàng)。 在一條輸氣管線的站間距內由進站到出戰壓力逐漸下降,而流速逐漸增加,隨之(zhī)摩阻也逐漸增加(jiā),故離進站口 3 / 4 長度消耗生(shēng)出站壓差△ p 的一半,而後(hòu) 1 / 4 長度消耗另一半。輸氣管(guǎn)線與輸(shū)油管線最大的(de)差別(bié)是由進站到出站流速是逐漸增加的,這是介質的可壓縮性造成的。而油基本上是不可(kě)壓縮(suō)的,雖然輸送壓力沿管程逐步下降,但流速是不變的,摩阻也是前後相同的。由此看出(chū)對於輸氣管線壓力的提高可使(shǐ)摩阻下降,而輸送能耗下降。 還應指出,輸氣管線的能耗遠比輸油為大,僅以西(xī)氣東輸管線為例,該管線輸(shū)送壓(yā)力 p : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管線長度(dù)為 4000KM ,粗略按經驗估計能(néng)耗大致為 12 億 m3 /年,而輸量的。 1/10 作為(wéi)沿(yán)途的能源消耗掉了。 由於(yú)對降低能耗的關切,輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四(sì)川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以後增加到 4MPa ,陝京線提升(shēng)為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國外經濟發達國家近十氣輸氣(qì)管線(xiàn)多選取 12MPa 。 在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢。所謂壓比指進站壓力與出站壓力之比,壓比減少(shǎo)意味著全線(xiàn)均在較高的壓力下運行,這樣也(yě)可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ,後來降至 1.4 ,近年(nián)國外有些輸氣管線取壓比(bǐ)為 1.25 。當然,壓比減小,壓縮機站數要增加,從而投資會增加(jiā)。對於管(guǎn)徑、壓力、壓比均需進行優化計算和比選。 當輸量確定,通過優化確定管徑、壓力、壓(yā)比以(yǐ)後,如選取較高壓力而鋼材強度等級太低,則會造成壁厚(hòu)過大,這給製管、現場焊接(jiē)以及運(yùn)輸等諸多環節帶來困難,甚至難以實現。生產的需求促進了鋼材等級的提高(gāo)。 API 於 1926 年發布 APl5L 標準,最初隻包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級,最小屈服值分別(bié)為(wéi) 172 、 207 、 251MPa 。 API 於 1947 年發布 APl5LX 標準,該標準中增加了 X42 , X46 , X52 三種鋼級,其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開(kāi)始,先後發(fā)布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級,其最小屈(qū)服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發布 U80 、 U100 標準,其(qí)最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ,以後 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。 粗略統計,全世界 2000 年(nián)以前 X70 用量在 40 %左右, X65 、 X60 均在 30 %左右徘徊,小口徑成品油管線也有相當數量選用 X52 鋼級,且多為(wéi) ERW 鋼管。 關於 X80 鋼級,國內(nèi)、外議(yì)論很多,國際上(shàng)曾對 X80 研製已(yǐ)耗巨(jù)額投資的鋼鐵巨頭(tóu)更是積極宣(xuān)傳 X80 ,甚至 X100 ,但時至今日 X80 隻處於 " 試(shì)驗段階段,總長僅 400KM 左右。目前正在建設中(zhōng)的管線尚無采(cǎi)用 X80 鋼級的,計劃中或正在準備中興建的管線尚(shàng)無下(xià)定(dìng)決心采用 X80 者(zhě),對此筆者曾與國外多家管道工程公司(sī) ( 負責管道設計 ) 的技(jì)術人員交換過(guò)意見,大家看法基本相(xiàng)同, 大致可歸納(nà)如下: 1 、 X80 鋼級隨(suí)著(zhe)操作壓力的提高及準備工作的完善將來必定會(huì)得到發展; 2 、當前大石油業主不願意首先選用 X80 大致出於(yú)以下原因: (1) 某一種新鋼級 ( 包括(kuò)煉鋼、軋製、製管 ) 由開始生產至熟練的生產要有一個不合(hé)格率由高至低的(de)過程,用(yòng)同(tóng)樣的(de)檢驗手段其出廠的不合格率也會(huì)有一個由低(dī)至高的過程,首(shǒu)先(xiān)采(cǎi)用者要承(chéng)擔此風險; (2) 在現場(chǎng)焊接過程中,包括預熱溫度、層間溫度、熱入(rù)量等對新鋼級要有一個探索過程,在此(cǐ)期間不合格率也有一個由高至低的過程,首先采用者更多地(dì)承擔此風險;(3) 采用 X80 後,現場使用的冷彎機、焊絲、環縫自動焊機、熱彎頭工(gōng)藝等可(kě)能需要改變,重新購置或研製,從而增加了工程費(fèi)用; (4) 采用 X80 後,同樣直徑,當操作壓力不夠(gòu)高的情況下,鋼材強度等級的提(tí)高意味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比 (t / D) 的減小,這也(yě)就意(yì)味(wèi)著管線剛性的降(jiàng)低。從事故分析及風險分析看,管線的第三(sān)方破(pò)壞通常占破壞原(yuán)因的 40 %以上,而管線抵抗第三方破壞能(néng)力僅與 t / D 比有關而與強度等級無關。 從我國國(guó)情看,我國(guó)雖然經濟近十多年迅速發展,但仍屬發展中(zhōng)國家,筆(bǐ)者建議在采用 X80 問題上我們不(bú)做 " 第一個吃螃蟹 " 的人,采取 " 韜光養(yǎng)晦 " 的策略,這對業主單位有利對我國冶金行業也有利。 我(wǒ)國冶金行業(yè)在近(jìn)十(shí)餘年來為(wéi)發展管道鋼付出了極大的辛勞,取得可喜的業績,目前正在全力攻關(guān) X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 並(bìng)積極為能穩定 X70 熱軋(zhá)卷板的質量做努力(lì),如當前(qián)決定大量采用(yòng) X80 鋼(gāng)級,因我國冶金業對此既(jì)無經驗又無(wú)業績而難與國外冶金行業競爭,筆者對我國(guó)冶金業不(bú)僅有深厚的感情,也深信我國冶(yě)金業(yè)的能力,但不宜操之(zhī)過急,當然目前抽出(chū)少量的力量對 X80 進(jìn)行探索還(hái)是必(bì)要的,但必須抓住主(zhǔ)要矛盾。,