管道材料技術(shù)基礎(chǔ)課件

二零零九年十月管道材料技術(shù)基礎(chǔ)主要內(nèi)容第一部分鋼管、管件及管道附件第二部分焊接材料第三部分閥門及其選用第一部分鋼管、管件及管道附件一、鋼管的分類及采用標(biāo)準(zhǔn)二、管件的分類及采用標(biāo)準(zhǔn)三、管道附件四、金屬材料的機(jī)械性能五、管道材料的選擇六、川氣東送管道材料設(shè)計(jì)七、川氣東送國(guó)內(nèi)鋼板資源情況八、川氣東送鋼板的試制與生產(chǎn)九、川氣東送鋼管的試制與生產(chǎn)流體輸送用鋼管主要用于帶有壓力的流體輸送，它除了要保證有符合相應(yīng)要求的強(qiáng)度與剛度外，還要求保證密閉性，即鋼管在出廠前要求逐根進(jìn)行水壓試驗(yàn)。對(duì)石油化工管道來說，它輸送的介質(zhì)常常是易燃、易爆、有毒、有溫度、有壓力的介質(zhì)，故應(yīng)當(dāng)采用流體輸送用鋼管。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有用結(jié)構(gòu)用鋼管代替流體輸送用鋼管的現(xiàn)象，這是不允許的。

2)按因其制造工藝及所用管坯形狀不同，分為無縫鋼管（圓坯）和焊接鋼管（板，帶坯）兩大類。

a)無縫鋼管

無縫鋼管的優(yōu)點(diǎn)在于無焊縫，往往適用于一些重要場(chǎng)合，如高壓、高溫、耐腐蝕場(chǎng)合。無縫鋼管可供至660mm，熱軋常使用至406mm。直徑406mm以上均為熱擴(kuò)徑軋制，一般熱擴(kuò)鋼管壁厚偏差較大，表面質(zhì)量也差．故較少采用。無縫鋼管按制造工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無縫鋼管和冷拔（軋）無縫鋼管兩種。冷拔（軋）管又分為圓形管和異形管兩種。

無縫鋼管的工藝流程如下：熱軋（擠壓無縫鋼管）：圓管坯加熱穿孔

三輥斜軋、連軋或擠壓脫管定徑（或減徑）

冷卻坯管矯直水壓試驗(yàn)（或探傷）標(biāo)記入庫(kù)冷拔（軋）無縫鋼管：圓管坯加熱穿孔

打頭退火酸洗涂油（鍍銅）多道次冷拔（冷軋）坯管熱處理矯直

水壓試驗(yàn)（探傷）標(biāo)記入庫(kù)。

b)焊接鋼管常用的焊接鋼管根據(jù)其生產(chǎn)時(shí)采用的焊接工藝不同分為以下三種。(1)連續(xù)爐焊(鍛焊)鋼管其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，但焊接接頭冶金結(jié)合不完全，焊縫質(zhì)量差，綜合機(jī)械性能差。(2)電阻焊鋼管其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，自動(dòng)化程度高，焊接時(shí)不需要焊條和焊藥，對(duì)母材損傷小，焊后的變形和殘余應(yīng)力也較小。但它的生產(chǎn)設(shè)備較復(fù)雜，設(shè)備投資高，對(duì)焊接接頭的表面質(zhì)量要求也比較高。(3)電弧焊鋼管它的特點(diǎn)是焊接接頭達(dá)到完全的冶金結(jié)合，接頭的機(jī)械性能能夠完全達(dá)到或接近母材的機(jī)械性能。

根據(jù)焊縫形狀的不同，電弧焊鋼管又可分為直縫管和螺旋焊縫管兩種。根據(jù)焊接時(shí)采取的保護(hù)方法不同，電弧焊鋼管又可分為埋弧焊鋼管和熔化極氣體保護(hù)焊鋼管兩種。油氣輸送主要使用：直縫高頻電阻焊管(HFW)、直縫埋弧焊管(SAWL或稱LSAW)、螺旋縫埋弧焊管(SAWH或稱SSAW)等三種。1)直縫埋弧焊管（SAWL）按成形方式的不同又可分為：(1)UOE焊管；(2)JCOE焊管；(3)RBE焊管。鋼板上料焊引弧板銑邊預(yù)彎邊U成型O成型水沖洗干燥預(yù)焊預(yù)焊檢查內(nèi)焊焊渣清理內(nèi)焊縫檢查外焊外焊縫檢查超聲波檢查引弧板去除可疑管X光檢查修磨、補(bǔ)焊工廠檢查測(cè)長(zhǎng)、稱重、噴打印存放用戶檢查平頭水壓試驗(yàn)倒棱管端磁粉分層探傷人工超聲波探傷判廢判廢管端焊縫磨平機(jī)械擴(kuò)管修磨、補(bǔ)焊擴(kuò)徑后檢查取樣超聲波檢查切割管端X光拍片可疑管切割發(fā)貨X光確認(rèn)、拍片切割去磁UOE管生產(chǎn)流程

國(guó)內(nèi)常用標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3091（低壓流體輸送用焊接鋼管）。主要用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖熱水或蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途管。其代表材質(zhì)Q235A級(jí)鋼。GB/T14980（低壓流體輸送用大直徑電焊鋼管）。主要用于輸送水、污水、煤氣、空氣、采暖蒸汽等低壓流體和其它用途。其代表材質(zhì)Q235A級(jí)鋼。GB/T12771（流體輸送用不銹鋼焊接鋼管）。主要用于輸送低壓腐蝕性介質(zhì)。代表材質(zhì)為0Cr13、0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、00Cr17、0Cr18Ni11Nb、0017Cr17Ni14Mo2等。GB9711（石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件）標(biāo)準(zhǔn)，其主要材質(zhì)L175,L210,L245,L290,L320,L360,L390,L415,L450,L485,L550。

管件是用來改變管道方向、改變管徑大小、進(jìn)行管道分支、局部加強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)特殊連接等作用的管道元件。在管系中改變走向、標(biāo)高或改變管徑以及由主管上引出支管等均需用管件。管件可用鋼板焊制、鋼管沖壓、鑄造或鍛造等方法制作。二、管件的分類及采用標(biāo)準(zhǔn)

按用途分類直管與支管連接：如法蘭、活接頭、管箍；改變走向：如彎頭、彎管；分支：三通、四通、平頭螺紋管接頭；變徑：異徑管（大小頭）、異徑短節(jié)等；封閉管端：法蘭蓋、管帽、堵頭（絲堵）、封頭等。注：法蘭、法蘭蓋屬于管件，但也常單獨(dú)作為緊固件。按管件分類

彎頭、異徑管、三通、四通、管箍、活接頭、管嘴、螺紋短節(jié)、管帽、堵頭內(nèi)外絲等。管件連接形式―對(duì)焊連接

它是DN≥50的管道及其元件常用的一種連接型式。對(duì)于DN≤40的管子及其元件，因?yàn)楸诤褚话爿^薄，采用對(duì)焊連接時(shí)錯(cuò)口影響較大，容易燒穿，焊接質(zhì)量不易保證，故一般不采用對(duì)焊連接。但下列幾種情況例外：（1）對(duì)DN≤40、壁厚大于等于Sch160的管道及其元件，因其壁厚比較厚，也常用對(duì)焊連接；（2）有縫隙腐蝕介質(zhì)(如氫氟酸介質(zhì))存在的情況下，即使DN≤40、壁厚小于等于Sch160道及其元件，也采用對(duì)焊連接，以避免縫隙腐蝕的發(fā)生；（3）對(duì)潤(rùn)滑油管道，當(dāng)采用承插焊連接時(shí)，其接頭縫隙處易積存雜質(zhì)而對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生不利影響，此時(shí)也應(yīng)采用對(duì)焊連接。管件連接形式―承插焊連接

多用于DN≤40、壁厚較薄的管子和管件之間的連接。承插焊連接接頭必定是一個(gè)為插口管件，另一個(gè)則為承口管件。如異徑短節(jié)、螺紋短節(jié)等一般為插口管件；彎頭、三通、管帽、加強(qiáng)管嘴、活接頭、管箍等為承口管件，在應(yīng)用中應(yīng)考慮這些管件之間的搭配組合以及所需的結(jié)構(gòu)空間。管件連接形式―螺紋連接

也多用于DN≤40的管子和管件之間的連接，它屬于可拆卸連接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的場(chǎng)合。螺紋連接和法蘭連接相比，雖然都屬于可拆卸連接，但前者的連接結(jié)構(gòu)尺寸較小，后者的連接較可靠。螺紋連接件有陽(yáng)螺紋和陰螺紋之分。常用的管件中，螺紋短節(jié)為陽(yáng)螺紋，而彎頭、三通、管帽、活接頭等多為陰螺紋，使用時(shí)應(yīng)注意它們之間的搭配和組合。常用的錐管螺紋可分為：550錐管螺紋(多用于歐洲)600錐管螺紋(多用于美國(guó))GB7306為550錐管螺紋螺紋錐度為：1：16；牙型角：550；尺寸范圍：1/16”~6”螺紋標(biāo)志代號(hào)：R(圓錐外螺紋)；Rc（圓錐內(nèi)螺紋）GB12716為600錐管螺紋螺紋錐度為：1：16；牙型角：600；尺寸范圍：1/16”~12”標(biāo)識(shí)：NPT兩種圓錐管螺紋不能互換。常用管件標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（1）GB12459《鋼制對(duì)焊無縫管件》（2）GB/T13401《鋼板制對(duì)焊管件》（3）GB/T14383《鍛鋼制承插焊管件》（4）GB/T14626《鍛鋼制螺紋管件》（5）GB/T17185《鋼制法蘭管件》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中石化：（1）SH3408《鋼質(zhì)對(duì)焊無縫管件》（2）SH3409《鋼板制對(duì)焊管件》（3）SH3410《鍛鋼制承插管件》化工：（1）HG/T21634《鍛鋼制承插管件》（2）HG/T21635《碳鋼、低合金鋼無縫對(duì)焊管件》（3）HG/T21631《鋼制有縫對(duì)焊管件》（4）HG/T21631《鍛鋼制承插焊、螺紋和對(duì)焊接管臺(tái)》中石油：（1）SY/T0510《鋼制對(duì)焊管件》（2）SY/T5257《油氣輸送用鋼制彎管》結(jié)構(gòu)型式基本類型：平焊、對(duì)焊、承插焊、松套、螺紋法蘭

密封面型式平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）、環(huán)連接面（RJ）五種

榫槽面密封面：使用情況同凹凸面法蘭；環(huán)槽面密封面：常與對(duì)焊連接型式配合(不與承插焊配合)使用，主要用在高溫、高壓或二者均較高的工況。在"美式法蘭'中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa壓力等級(jí)中。在"歐式法蘭"中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN42.0。

法蘭的標(biāo)準(zhǔn)體系―國(guó)標(biāo)

GB9112～GB9123等效采用了ISO70055-1標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)包括“歐式法蘭”和“美式法蘭”兩個(gè)體系。其公稱直徑范圍、法蘭結(jié)構(gòu)及密封面型式等ISO標(biāo)準(zhǔn)基本相同。公稱壓力有兩個(gè)系列：其一是以PN0.25MPa、PN0.6MPa、PN1.0MPa、PN1.6MPa、PN2.5MPa、PN4.0MPa、PN6.3MPa、PN10.0MPa、PN16.0MPa等九個(gè)壓力等級(jí)組成的系列，屬于“歐式法蘭”，公稱直徑范圍為DN10～DN3000；其二是以PN2.0MPa、PN5.0MPa、PN15.0MPa、PN26.0MPa、PN42.0MPa等五個(gè)壓力等級(jí)組成的系列，屬于“美式法蘭”，公稱直徑范圍為DN10～DN600。

法蘭結(jié)構(gòu)型式有整體、帶頸螺紋、對(duì)焊、帶頸平焊、帶頸承插焊、對(duì)焊環(huán)帶頸松套、板式平焊、對(duì)焊環(huán)板式松套、平焊環(huán)板式松套、翻邊環(huán)板式松套、法蘭蓋共十一種。密封面型式有平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MF）、榫槽面（TG）、環(huán)連接面五種。

法蘭的標(biāo)準(zhǔn)體系―石化行業(yè)

SH3406等效采用了ANSIB16.5和用API605標(biāo)準(zhǔn)，屬于“美式法蘭”。SH3406在結(jié)構(gòu)尺寸和密封面型式上與B16.5/API605有著很好的互換性，能與ANSI、API、MSS等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的管道元件配套使用。但因SH3406采用了我國(guó)材料標(biāo)準(zhǔn)而不是美國(guó)材料標(biāo)準(zhǔn)ASTM，故二者的溫度―壓力表有少許偏差，故在二者互換時(shí)，應(yīng)注意它們的溫度一壓力對(duì)應(yīng)允許值。公稱壓力等級(jí)共包括PN1.0、PN2.0(CLl50)、PN5.0(CI300)、PN6.8(CL400)、PNl0.0(CL600)、PNl5.0(CL900)、PN25.0(CL1500)、PN42.0(CL2500)八個(gè)等級(jí)，公稱直徑范圍為DNl5～DN1500。

法蘭型式：當(dāng)DN≤600mm時(shí)，有對(duì)焊、平焊、承插焊、松套、螺紋等五種；當(dāng)DN≥650mm時(shí)，僅有對(duì)焊型式一種。密封面型式：當(dāng)DN≤600mm時(shí)，有凸臺(tái)面、榫槽面、環(huán)槽面、凹凸面和全平面等五種；當(dāng)DN≥650mm時(shí)，僅有凸臺(tái)面一種。

法蘭的標(biāo)準(zhǔn)體系―化工行業(yè)

HG20592～HG20605和HG20615～HG20626參照了ISO7005-1標(biāo)準(zhǔn)的編寫模式，即同時(shí)包含了“歐式法蘭”和“美式法蘭”兩個(gè)體系。歐式法蘭標(biāo)準(zhǔn)(HG20592～HG20605)的公稱壓力等級(jí)共包括PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160等九個(gè)壓力等級(jí)，公稱直徑范圍為(DN10～DN2000)，法蘭型式有板式平焊、帶頸平焊、帶頸對(duì)焊、整體式、承插焊、螺紋、對(duì)焊環(huán)松套、平焊環(huán)松套、法蘭蓋、襯里法蘭等十種，密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面、全平面等5種。它可以與我國(guó)的用JB閥門配套使用。

美式法蘭標(biāo)準(zhǔn)(HG20615～HG20626)基本上等效采用了ANSI標(biāo)準(zhǔn)。其中，對(duì)于DN≤600mm的法蘭則等效采用了ANSIB16.5標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)DN≥650nm的法蘭則等效采用API605標(biāo)準(zhǔn)。法蘭的公稱壓力等級(jí)共包括Class150(PN20）、Class300（PN50）、Class600（PN110）、Class900（PN150）、Class1500（PN260）、Class2500（PN420）等6個(gè)壓力等級(jí)，公稱直徑范圍為(DNl5～DN1500)mm（Class1500與Class2500為DN600及以下）法蘭型式有帶頸平焊、帶頸對(duì)焊、整體法蘭、承插焊、螺紋、松套等六種，密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面、全平面等五種型式。

法蘭的標(biāo)準(zhǔn)體系―機(jī)械行業(yè)

JB/T74～JB/T90屬于歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系，其公稱壓力等級(jí)共包括PN0.25MPa、PN0.6MPa、PN1.0MPa、PN1.6MPa、PN2.5MPa、PN4.0MPa、PN6.3MPa、PN10.0MPa、PN16.0MPa、PN20.0MPa等十個(gè)壓力等級(jí)，公稱直徑范圍為(DN15～DN1600)。法蘭型式有整體、板式平焊、對(duì)焊、平焊環(huán)板式松套、對(duì)焊環(huán)板式松套、翻邊板式松套和法蘭蓋等七種型式。密封面型式有平面、凸面、凹凸面、榫槽面、環(huán)連接面等五種型式。

（二）緊固件材料

選擇法蘭連接用緊固件材料時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮管道操作壓力、操作溫度、介質(zhì)種類和墊片類型等因素。

螺栓螺母根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同，螺栓分為六角頭螺栓和雙頭螺栓(螺柱)兩類，而雙頭螺栓又分為通絲和非通絲兩種。六角頭螺栓：常與平焊法蘭和非金屬墊片配合用于操作較緩和的工況下。雙頭螺栓：常與對(duì)焊法蘭配合使用在操作條件比較苛刻的工況下，其中，通絲型雙頭螺栓沒有截面形狀的變化，故承載能力強(qiáng)。非通絲型雙頭螺栓則相對(duì)承載能力較弱。螺母：材料常根據(jù)與其配合的螺栓材料確定。一般情況下，螺母材料應(yīng)稍低于螺栓材料，并保證螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。

墊片

墊片是借助于螺栓的預(yù)緊載荷通過法蘭進(jìn)行壓緊，使其發(fā)生彈塑性變形，填充法蘭密封面與墊片間的微觀幾何間隙，增加介質(zhì)的流動(dòng)阻力，從而達(dá)到阻止或減少介質(zhì)的泄漏的目的。墊片性能的好壞以及選用的合適與否對(duì)密封副的密封效果影響很大。常用的墊片可以分為三大類，即非金屬墊片、半金屬墊片和金屬墊片。非金屬墊片：石棉橡膠墊片，它是通過向石棉中加入不同的添加劑壓制而成。在美國(guó)，很多標(biāo)準(zhǔn)中都將石棉制品列為致癌物質(zhì)而禁用。但在世界范圍內(nèi)，石棉仍以其彈性好、強(qiáng)度高、耐油性好、耐高溫、易獲得等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。適用范圍：T≤260℃，PN≤2.0MPa（SH3401）T≤400℃，PN≤4.0MPa（國(guó)標(biāo)）用于水、空氣、氮?dú)?、酸、堿、油品等介質(zhì)工況下。聚四氟乙烯(PTFE)包覆墊片：適用范圍：T＝－180～200℃，PN≤4.0MPa常用于低溫或者要求干凈的場(chǎng)合下

半金屬墊片：半金屬墊片有纏繞式墊片、金屬包覆墊片和柔性石墨復(fù)合墊片三大類。纏繞式墊片：是半金屬墊片中最理想、也是應(yīng)用最普遍的墊片。特點(diǎn)：壓縮回彈性好、強(qiáng)度高，有利于適應(yīng)壓力和溫度的變化，能在高溫、低溫、沖擊、振動(dòng)及交變載荷下保持良好的密封性能。纏繞鋼帶：20、1Cr13、0Cr19Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2等材料非金屬纏繞帶：特制石棉、柔性石墨帶和聚四氟乙烯帶適用范圍：PN＝2.0～10.0MPa

金屬包覆墊片：密封性能不如纏繞式墊片，故壓力管道中用的不多，它常用在換熱器封頭等大直徑的法蘭連接密封副上。柔性石墨復(fù)合墊片：由沖齒或沖孔金屬芯板與膨脹石墨粒子復(fù)合而成。適用于突面、凹凸面和榫槽面法蘭

金屬墊片：金屬墊片常用在高壓力等級(jí)法蘭上，以承受比較高的密封比壓。常用的金屬墊片有平墊、八角形墊和橢圓型墊三種。金屬平墊片：常與凸臺(tái)面、凹凸面、榫槽面法蘭使用。八角形金屬墊片和橢園形金屬墊片：常與環(huán)槽面法蘭使用。與橢圓形金屬墊片相比八角形金屬墊片容易加工，故其應(yīng)用比較多。金屬墊片的材料應(yīng)配合法蘭材料選用，且要求墊片硬度比法蘭密封面硬度低(不少于HB30)。

金屬材料的機(jī)械性能是指金屬在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，也稱為金屬的力學(xué)性能，主要有下列幾項(xiàng)指標(biāo):1）強(qiáng)度極限σb2）屈服極限σs3）延伸率4）斷面收縮率ψ5）沖擊功Ak6）硬度四、金屬材料的機(jī)械性能

工程上常用和需要引起注意的幾項(xiàng)指標(biāo)：a）強(qiáng)度油氣管道發(fā)展的趨勢(shì)是采用大管徑、高壓輸送。從經(jīng)濟(jì)性和安全性考慮，一般均選擇提高鋼管的強(qiáng)度，而不是單純?cè)黾愉摴艿谋诤?。?qiáng)度的指標(biāo)主要有強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)度）σb、屈服極限（屈服強(qiáng)度）σs等。需要注意的是強(qiáng)度并非愈高愈好，強(qiáng)度高、壁厚薄，此時(shí)厚度直徑比減小，剛度則降低。

b)屈強(qiáng)比管材的屈強(qiáng)比(屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比)表示鋼材的塑性變形能力，即材料從屈服到最后斷裂的塑性變形過程中吸收變形的能力。過去許多規(guī)范規(guī)定屈強(qiáng)比限定在0.85以下，這對(duì)低強(qiáng)度鋼種并不困難，而當(dāng)今微合金化和控軋過程明顯提高了鋼材的屈服強(qiáng)度，但對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響則較小。因此近年來提出了按強(qiáng)度級(jí)別來規(guī)定屈強(qiáng)比的限定值，對(duì)X65以上鋼管屈強(qiáng)比的限定值一般都提高到0.90～0.93。

c)包辛格效應(yīng)與形變硬化板材在制管成形過程中將會(huì)產(chǎn)生形變硬化，可用其形變硬化指數(shù)來量度，表示了該管材抵抗繼續(xù)塑性變形的能力。對(duì)于X65及其以下鋼級(jí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有較大的屈服伸長(zhǎng)，而其大直徑鋼管成形應(yīng)變量一般為2～3％，故這類鋼材在成形過程中不出現(xiàn)明顯的形變硬化現(xiàn)象。板材在制管成形過程中和隨后壓平拉伸試樣的制作和拉伸試驗(yàn)過程中，經(jīng)受了拉、壓反復(fù)應(yīng)變。其板材經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形，而后再同向加載，屈服強(qiáng)度升高；反向加載，屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱之為包辛格效應(yīng)。一般管線鋼因包辛格效應(yīng)而使屈服強(qiáng)度的損失可達(dá)15％左右。

對(duì)于鋼板在制管和檢測(cè)過程中會(huì)經(jīng)多次冷變形，從而發(fā)生形變硬化和包辛格效應(yīng)。同樣對(duì)于熱軋帶鋼卷制管，其帶鋼要經(jīng)過出廠卷捆，有的還要因測(cè)試而松捆、再卷捆分包后發(fā)運(yùn)，在其后制管中的諸工序，如松卷、展平、成形、試壓以及壓平再行拉伸測(cè)試等，均是形變硬化和包辛格效應(yīng)交替進(jìn)行的過程。相應(yīng)會(huì)導(dǎo)致鋼管屈服強(qiáng)度降低或升高。d)延伸率延伸率或稱伸長(zhǎng)率是金屬試件在拉伸試驗(yàn)中斷裂時(shí)，試件標(biāo)距長(zhǎng)度上的伸仲長(zhǎng)量對(duì)原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分率。它表征金屬材料塑性的高低，延伸率越高、塑性越好。一般情況下低屈服極限的管材，具有高的延伸率．對(duì)制管中的拉伸變形有更好的適應(yīng)能力，所制成的管子有更好的塑性。e)韌性韌性是金屬材料在塑性變形和斷裂全過程中吸收變形能的能力。韌性總是和金屬材料的斷裂相聯(lián)系．足夠的韌性可以阻止或延緩管材斷裂事件的進(jìn)程。鋼材的斷裂韌性系指存在缺陷(如裂紋等)的鋼材，通過缺陷擴(kuò)展在破斷前吸收變形能的能力。斷裂韌性與鋼材的化學(xué)成分(包括合金元素含量)、加工工藝(如熱軋管、冷卷管、管體焊縫的焊接、管子或焊縫的熱處理等)、鋼材厚度及其方向性等有關(guān)。降低鋼材中碳、硫、磷的含量，適當(dāng)添加鈮、釩、鈦等合金元素，采用控制軋管，控制冷卻等工藝，使鋼材的純凈度提高、材質(zhì)均勻、晶粒細(xì)化、則可以提高鋼材的斷裂韌性。

為保證管線的安全可靠性，在管線的設(shè)計(jì)中要考慮防止管線在正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生斷裂，同時(shí)還應(yīng)考慮管材一旦發(fā)生裂紋擴(kuò)展時(shí)，能在短的擴(kuò)展路程范圍內(nèi)止裂，阻止斷裂事故的發(fā)生與擴(kuò)展，以盡量降低危險(xiǎn)和減少損失。對(duì)于管線斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂。為了防止管線在工作條件下斷裂，可從消除管線裂紋缺陷和提高管材斷裂韌性兩個(gè)方面入手。對(duì)前者屬于制管和施工應(yīng)防止的；后者則應(yīng)從選擇管線用鋼、提高鋼材斷裂韌性來防止管線斷裂。因此，具體可從兩個(gè)渠道著手，一是要保證管線不發(fā)生脆性斷裂，即材料應(yīng)具有足夠低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度可以用鋼材的落錘撕裂試驗(yàn)(DWTT或DWT試驗(yàn))的剪切面積作為防止管道脆性破壞的主要控制指標(biāo)。

一般規(guī)范要求在最低運(yùn)行溫度下試樣斷口剪切面積應(yīng)大于85％；二是要保證管道一旦發(fā)生裂紋時(shí)不產(chǎn)生長(zhǎng)距離的擴(kuò)展，即材料應(yīng)具有足夠高的夏比(V形缺口)沖擊韌性(起裂、止裂韌性)。對(duì)于母材，當(dāng)鋼材的韌性值滿足止裂要求時(shí)，其韌性值一般也都滿足防止起裂的要求。但對(duì)于焊縫，要保證與母材等韌性的要求是較為困難的，故對(duì)焊縫的韌性要求一般按照防止起裂的韌性計(jì)算。對(duì)于母材的止裂韌性要求，APl5L及GB／T9711.1標(biāo)準(zhǔn)列出了夏比沖擊功及最小剪切面積百分率的具體要求。其中GB／T9711.2列出了不同安全系數(shù)、不同鋼號(hào)、不同管徑夏比沖擊功及落錘撕裂試驗(yàn)剪切面積百分率的具體要求。

鋼材中常見的缺陷：鋼在冶煉和軋制過程中，由于工藝不當(dāng)，成型之后，鋼材會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，常見的缺陷有重皮、分層、低熔點(diǎn)夾雜物（非金屬夾雜物），皮下氣泡、疏松、組織和成分的偏析、裂紋與白點(diǎn)等，這些缺陷不僅嚴(yán)重影響鋼材的機(jī)械性能和使用性能，而且給鋼材加工造成困難，根據(jù)情況可對(duì)鋼材進(jìn)行必要檢驗(yàn)，常用的有低倍組織檢查、斷口檢查及超聲波檢查。壓力管道常用的無損檢測(cè)有：射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、渦流檢測(cè)和滲透檢測(cè)。

石油化工裝置設(shè)備和管道的操作條件多處于高溫（低溫）、高壓狀態(tài)，使用和生產(chǎn)的物質(zhì)多為可燃易爆。為了減少和防止火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)，正確選擇設(shè)備和管道的材料是至關(guān)重要的。

（一）碳素鋼和合金鋼a)碳素鋼含碳量低于2.11%并含有少量硅、錳、硫和磷、銅、鉻、鎳等雜質(zhì)的鐵碳合金稱為碳素鋼。b)合金鋼為提高鋼的某些性能，必須向鋼中加入某一種或某幾種其它元素，這種鋼稱為合金鋼。加入的元素稱為合金元素。五、管道材料的選擇

（二）高溫用鋼管的材料溫度超過350℃謂之高溫。高溫用鋼是指具有較高強(qiáng)度的鋼材。高溫操作環(huán)境，可能會(huì)給使用的金屬材料帶來以下三種不利的變化：高溫——機(jī)械型破壞高溫——冶金不穩(wěn)定型破壞高溫——化學(xué)不穩(wěn)定型破壞

就腐蝕的動(dòng)力學(xué)來說，溫度是導(dǎo)致金屬腐蝕的一個(gè)重要因子，尤其是高溫下，金屬元素更加活潑，因此，金屬的高溫腐蝕更是嚴(yán)重。在石油化工裝置里，高溫并伴有腐蝕的管道必須使用耐腐蝕材料；高溫、不伴有腐蝕的管道則應(yīng)使用高溫、高壓鋼管。碳素鋼的上限使用溫度為450℃左右，碳素鋼在425℃左右會(huì)引起石墨化現(xiàn)象，致使強(qiáng)度下降，所以必須添加合金元素以改善碳素鋼的高溫強(qiáng)度。

（三）耐熱用鋼管的材料所謂耐熱用材料，是指具有耐氧化性，耐氣體腐蝕性、高溫強(qiáng)度，不發(fā)生高溫脆化，熱沖擊強(qiáng)度高等性能的材料。為了使鋼管具有良好的耐氧化性能，必須加入適當(dāng)?shù)腃r、A1、Si等金屬元素，這些元素能使鋼的表面產(chǎn)生難以剝離的氧化薄膜。鋼材牌號(hào)抗氧化極限溫度℃碳素鋼≤56012CrMo≤59015CrMo≤5901Cr5Mo≤6500Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2≤8500Cr25Ni20≤1100常用金屬材料的抗氧化極限溫度（四）低溫用鋼管的材料一般低溫系指-20～-196℃范圍內(nèi)。溫度再低就是深低溫、超低溫，在石化企業(yè)中應(yīng)用較少。對(duì)于鋼管材料的選擇，在-20～-196℃范圍內(nèi)有可以做如下劃分：-20～-40℃，不宜用碳素鋼管；-40～-70℃，不宜用低合金鋼管；-70～-196℃，不宜用一般合金鋼管；-196℃以下，不宜用低碳素普通不銹鋼管。在低溫情況下，材料因其原子周圍的自由電子活動(dòng)能力減弱和“粘結(jié)力”的增加而使金屬呈現(xiàn)脆性。一般情況下，對(duì)于每種材料，都有一個(gè)脆性轉(zhuǎn)變溫度。為了衡量材料在低溫下的韌性，常用低溫沖擊韌性（沖擊功）來衡量。

塑性材料在常溫或高溫下均呈塑性斷裂，斷裂前有較大的塑性變形及縮頸，斷裂過程較慢。在低溫下，塑性材料將呈現(xiàn)脆性斷裂，它在斷裂前沒有明顯的塑性變形及縮頸，斷裂常常是突然發(fā)生。為了保證材料的使用性能，不僅要求材料在常溫時(shí)具有足夠的強(qiáng)度，韌性和加工性能以及焊接性，而且要求材料在低溫時(shí)也具有抗脆化的能力。工程中解決低溫脆斷的方法是限制材料在脆性轉(zhuǎn)變溫度以上使用，或通過設(shè)計(jì)溫度下的沖擊試驗(yàn)證明材料在設(shè)計(jì)溫度下的沖擊功不低于某一值（對(duì)應(yīng)與脆性轉(zhuǎn)變溫度的沖擊功值）時(shí)方可應(yīng)用。

（五）鋼管類型選擇1焊接鋼管連續(xù)爐焊(鍛焊)鋼管在管道中僅用于低壓水和壓縮空氣系統(tǒng)。電阻焊鋼管由于接頭處難免有雜質(zhì)存在，所以接頭處的塑性和沖擊韌性較低，不宜用于高溫情況下和重要的場(chǎng)合。一般規(guī)定電阻焊鋼管應(yīng)使用在不超過200℃的情況下。電弧焊鋼管在經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗蜔o損檢查之后，電弧焊直縫鋼管的使用條件可以達(dá)到無縫鋼管的使用條件而取代無縫鋼管。螺旋縫焊接鋼管與直縫鋼管相比，其焊縫線度長(zhǎng)，相對(duì)焊接缺陷大，但焊縫的受力為二維拉應(yīng)力,其焊縫受力狀況優(yōu)于直縫鋼管。一般情況下，螺旋縫焊接鋼管適于設(shè)計(jì)溫度為0～200℃、設(shè)計(jì)壓力不超過1.0MPa的無毒介質(zhì)管道；直縫焊接鋼管不宜用于設(shè)計(jì)壓力大于5.0MPa的工況，當(dāng)其焊縫系數(shù)小于1.0時(shí)，不宜用于極度或高度危害介質(zhì)的輸送。2無縫鋼管

（1）碳素鋼無縫鋼管石油化工生產(chǎn)裝置中/常用的碳素鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T8163、GB9948、GB6479、GB3087、GB5310五種標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T8163《流體輸送用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)是應(yīng)用最多的一個(gè)鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，其制造方法有熱軋、冷拔、熱擴(kuò)三種方式，規(guī)格范圍為DN6～DN600，壁厚包括從0.25mm～75.0mm共66種規(guī)格，材料牌號(hào)有10、20、Q295、Q345共4種，適用于一般流體的輸送。

GB9948《石油裂化用無縫鋼管》是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為DN6～DB250，壁厚包括從1.0mm～20.0mm共16個(gè)規(guī)格，它包含的碳素鋼材料牌號(hào)有10、20共2種。一般情況下，它常用于不宜采用GB/T8163鋼管的場(chǎng)合。GB6479《高壓化肥設(shè)備用無縫鋼管》也是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為DN10～D400，壁厚≤40.0mm等多種規(guī)格，包含的碳素鋼材料牌號(hào)有10、20、16Mn共3種。一般情況下，它適用于設(shè)計(jì)溫度為-40℃～400℃，設(shè)計(jì)壓力為10.0MPa～32.0MPa的油品、油氣介質(zhì)。

GB3087《低中壓鍋爐用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)的鋼管制造方法有熱軋、冷拔兩種方式，規(guī)格范圍為DN6～DN600，壁厚包括從1.5mm～65.0mm等多種規(guī)格，材料牌號(hào)有10、20共兩種，適用于低中壓鍋爐的過熱蒸汽、沸水等介質(zhì)。

GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》是一個(gè)包括碳素鋼、合金鋼、不銹鋼等多種材質(zhì)的鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷拔兩種方式。其規(guī)格范圍為DN15～DN500，壁厚包括從2.0mm～70.0mm等多種規(guī)格，包含的碳素鋼材料牌號(hào)只有20G、20MnG、25MnG三種。適用于高壓蒸汽鍋爐、管道等用。

從檢查試驗(yàn)角度來講，一般流體輸送用鋼管必須進(jìn)行化學(xué)成分分析、拉力試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)和水壓試驗(yàn)。GB5310、GB6479、GB9948三種標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管必須進(jìn)行的試驗(yàn)外，還要求進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)。其中，GB6479標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)材料的低溫沖擊韌性做出了特殊要求。應(yīng)當(dāng)說這幾種鋼管的制造、檢驗(yàn)要求是比較嚴(yán)格的。對(duì)于GB3087標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管的一般試驗(yàn)要求外，還要求進(jìn)行冷彎試驗(yàn)。對(duì)于GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，除了流體輸送用鋼管的一般試驗(yàn)要求外，可根據(jù)協(xié)議要求進(jìn)行擴(kuò)口試驗(yàn)和冷彎試驗(yàn)。這兩種管子的制造、檢驗(yàn)要求不如前三種嚴(yán)格。從制造質(zhì)量角度來講，GB/T8163和GB3087標(biāo)準(zhǔn)的鋼管多采用平爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷相對(duì)較多。CB9948標(biāo)準(zhǔn)的鋼管多采用電爐冶煉。在一些無縫鋼管生產(chǎn)大廠，GB9948標(biāo)準(zhǔn)中雖然沒有要求必須進(jìn)行爐外精煉，但為了保證它在苛刻條件下的使用質(zhì)量，均超標(biāo)準(zhǔn)加入了爐外精煉工藝，因此其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷相對(duì)較少。GB6479和GB5310標(biāo)準(zhǔn)本身就規(guī)定了應(yīng)進(jìn)行爐外精煉的要求，故其雜質(zhì)成分和內(nèi)部缺陷最少，材料質(zhì)量最高。上述幾個(gè)鋼管標(biāo)準(zhǔn)的制造質(zhì)量等級(jí)從低到高的順序依次應(yīng)是GB/T8163＜GB3087＜GB9948＜GB5310＜GB6479。從使用角度來講，一般情況下，GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)的鋼管適用于設(shè)計(jì)溫度小于350℃、壓力低于4.0MPa的油品、油氣和壓力低于10.0MPa公用介質(zhì)條件下。對(duì)于油品、油氣介質(zhì)，當(dāng)其設(shè)計(jì)溫度超過350℃或設(shè)計(jì)壓力大于4.0MPa用時(shí)，宜選用GB9948或GB6479標(biāo)準(zhǔn)的鋼管。對(duì)于存在氫脆或氫腐蝕的管道，或者在有應(yīng)力腐蝕傾向環(huán)境中工作的管道，也宜使用GB9948或GB6479標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)?，氫脆或氫腐蝕環(huán)境存在時(shí)，會(huì)因它的內(nèi)部缺陷對(duì)介質(zhì)有破壞敏感作用而導(dǎo)致管子使用壽命下降，甚至過早的產(chǎn)生破壞。凡是低溫下(小于-20℃)使用的碳素鋼鋼管應(yīng)采用GB6479標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)橹挥兴?guī)定了能滿足對(duì)材料低溫沖擊韌性的要求。

GB3087和CB5310標(biāo)準(zhǔn)是專門為鍋爐用鋼管而設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)?！跺仩t安全監(jiān)察規(guī)程》強(qiáng)調(diào)指出，凡與鍋爐相連的管子都屬監(jiān)察范圍，其材料與標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用都應(yīng)符合《鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》的要求，故鍋爐、電站、供暖以及石化生產(chǎn)裝置中用到的公用蒸汽管道(由系統(tǒng)供給)等都應(yīng)采用GB3087或GB5310標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，質(zhì)量好的鋼管標(biāo)準(zhǔn)，鋼管的價(jià)格也比較高，如GB9948比GB/T8163同材料的價(jià)格高近1/5，因此，在選用鋼管材料標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)依據(jù)使用條件綜合考慮，既要可靠又要經(jīng)濟(jì)。（2）鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼無縫鋼管石油化工生產(chǎn)裝置中，常用的鉻鉬鋼和鉻鋁釩鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB9948、GB6479、GB5310共三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。GB9948標(biāo)準(zhǔn)包含的鉻鉬鋼材料牌號(hào)有l(wèi)2CrMo、l5CrMo、1Cr2Mo、1Cr5Mo共4種。GB6479標(biāo)準(zhǔn)包含的鉻鉬鋼材料牌號(hào)有l(wèi)2CrMo、l5CrMo、1CrMoaw共3種。GB5310標(biāo)準(zhǔn)包含的鉻鉑鋼和鉻鉑釩鋼材料牌號(hào)有l(wèi)5MoG、20MoG、l2CrMoG、l5CrMoG、l2Cr2MoG、12CrMoVG共6種。值得注意的是，同是l5CrMo材料。按GB5310標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的鋼管和按GB9948生產(chǎn)的鋼管相比，它們的許用應(yīng)力值相差近1/3(前者較高)。（3）不銹鋼無縫鋼管石油化工生產(chǎn)裝置中，常用的不銹鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)有GB/T14976、GBl3296、GB9948、GB6479、GB5310共五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中，后三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中僅列出了兩三個(gè)不銹鋼材料牌號(hào)，而且是不常用的材料牌號(hào)。因此，當(dāng)工程上選用不銹鋼無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，基本上都選用GB/T14976和GBl3296標(biāo)準(zhǔn)。GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)通用的不銹鋼鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，其制造方法有熱軋、冷撥兩種方式，規(guī)格范圍為：DN6~DN400，壁厚包括從1.0mm～28.0mm共33種規(guī)格，材料牌號(hào)有0CrI8Ni9(304)、lCrl8Ni9Ti(不推薦使用)、00Cr19Nil0(304L)、0Crl7Ni12Mo2(316)、00Crl7Ni4M02(316L)、0Crl8Ni10Ti(321)、0Crl8NillNb(347)、0Cr25Ni20(310)等共27種，適用于一般流體的輸送。

GBl3296《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》是一個(gè)鍋爐和熱交換器專用的不銹鋼鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)，制造方法有熱軋、冷撥兩種方式。其規(guī)格范圍為DN6～DN150，壁厚包括從1.2mm～13.0mm等多種規(guī)格，包含的不銹鋼材料牌號(hào)有0Crl8Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Crl7Nil2Mo2(316)、00Crl7Nil4M02(316L)、0Crl8Ni9Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347)、1Crl8Ni9Ti不推薦使用)、0Cr25Ni20(310)等31種。上述不銹鋼材料牌號(hào)中，超低碳不銹鋼(00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2)具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，在一定條件下，可代替穩(wěn)定型不銹鋼(0Crl8Ni10Ti、0Crl8NillNb)用于抗介質(zhì)的腐蝕。但超低碳不銹鋼高溫機(jī)械性能較低，一般僅用于溫度低于525℃的條件下。穩(wěn)定型奧氏體不銹鋼既具有較好的抗腐蝕性能，又有較高的高溫機(jī)械性能，但0Crl8Ni10Ti中的Ti在焊接過程中易被氧化而失掉，從而降低了其抗腐蝕性能，而0Crl8NillNb價(jià)格較高，因此這類材料一般用在較重要的場(chǎng)合。0Crl8Ni9和0Crl7Nil2Mo2具有一般的抗腐蝕性能，價(jià)格便宜，因此廣泛用在腐蝕環(huán)境不太惡劣尤其是沒有晶間腐蝕的環(huán)境中。

（六）石油天然氣輸送鋼管石油天然氣輸送鋼管應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T9711《石油天然氣工業(yè)-輸送鋼管交貨技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)等效采用ISO3138《石油天然氣工業(yè)-輸送鋼管交貨技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)，ISO3138標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)ANSI/APISpec5L(第41版)標(biāo)準(zhǔn)制定。該標(biāo)準(zhǔn)分三部分：第一部分：A級(jí)鋼管；第一部分：B級(jí)鋼管；第一部分：C級(jí)鋼管。A級(jí)鋼管是基本的質(zhì)量要求；B級(jí)鋼管是不同于基本標(biāo)準(zhǔn)的要求或在基本標(biāo)準(zhǔn)上增加了附加要求，在長(zhǎng)輸管線中較長(zhǎng)見；C級(jí)鋼管是有某些特殊用途，又增加了一些非常嚴(yán)格的質(zhì)量和試驗(yàn)要求。

A級(jí)鋼管是基本的質(zhì)量要求應(yīng)用最為廣泛，規(guī)定石油天然氣工業(yè)中用于輸送可燃流體和非可燃流體的非合金鋼和合金鋼無縫鋼管和焊接鋼管的交貨技術(shù)條件。鋼管外徑采用“小外徑”系列，管外徑范圍60.3～2032mm，壁厚范圍2.1～31.8mm，鋼級(jí)主要有L175,L210,L245,L290,L320,L360,L390,L415,L450,L485,L550。

GB/T9711與ANSI/APISpec5L(第44版)鋼級(jí)對(duì)比表

鋼級(jí)APISpec5LA25（Ⅰ、Ⅱ）ABX42X52X60X70X80鋼級(jí)GB/T9711.1L175（Ⅰ、Ⅱ）L210L245L290L360L450L485L555鋼級(jí)GB/T9711.2L175（Ⅰ、Ⅱ）L210…L245…L290…L360…L450…L485…L555…川氣東送管道工程西起川東北普光首站，東至上海末站，是繼西氣東輸管線之后又一條貫穿我國(guó)東西部地區(qū)的管道大動(dòng)脈。川氣東送管道包括1條干線、2條支線和1條專線，線路全長(zhǎng)約2174km，川氣東送管道輸送介質(zhì)主要有天然氣、放空天然氣、排污凝液與水等；根據(jù)輸送工藝確定采用2.0MPa、5.0MPa、8.0MPa、10.0MPa四種壓力等級(jí)。干線起點(diǎn)為普光首站，終點(diǎn)為上海末站，全長(zhǎng)約1700km，管徑Ф1016，設(shè)計(jì)壓力10MPa；支線管徑有Ф914，Ф813，Ф711，Ф508等?？梢钥闯?，川氣東送天然氣管道工程管道的主要特點(diǎn)就是高壓力，大口徑。六、川氣東送管道材料設(shè)計(jì)

1）大口徑油氣輸送鋼管的歷史與現(xiàn)狀輸送油、氣的大口徑鋼管，是20世紀(jì)初首先在美國(guó)發(fā)展起來。1926年，美國(guó)石油學(xué)會(huì)發(fā)布的API5L標(biāo)準(zhǔn)只包括三個(gè)碳素鋼級(jí)。第36版到現(xiàn)在的第43版包括A25、A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80共11個(gè)鋼級(jí)。作為管線鋼管國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的新版ISO3183標(biāo)準(zhǔn)則提出了供管線應(yīng)用的X90、X100、X120管鋼管標(biāo)準(zhǔn)。隨著輸氣管道輸送壓力的不斷提高，輸送鋼管迅速向高鋼級(jí)發(fā)展。60年代一般采用X52鋼級(jí)，70年代普遍采用X60-X65鋼級(jí)，近年來以X70鋼級(jí)為主，國(guó)外近幾年新建的管道基本上都是X70鋼級(jí)。從80年代中期開始研究和試驗(yàn)X80，1993年德國(guó)首次在工程上使用X80鋼級(jí)，此后X80鋼級(jí)在世界范圍內(nèi)得到了應(yīng)用，已批量用于管道建設(shè)中。X100管道鋼管已在日本NKK、新日鐵、住友、川崎和歐洲鋼管公司開發(fā)出來。2004年，加拿大進(jìn)行了X120鋼管1.6km試驗(yàn)段的鋪設(shè)。

我國(guó)的管線鋼發(fā)展可以用“起步晚，步子快”這六個(gè)字來形容。1995年以前，中國(guó)的輸氣管材用鋼基本停留在小口徑、低鋼級(jí)上。從1996年在陜京線上首次采用X60鋼，2001年在西氣東輸工程中應(yīng)用X70鋼，到2005年在冀寧支線上使用X80鋼，短短10年間，中國(guó)管線鋼已然跨越了三個(gè)臺(tái)階。西氣東輸工程是國(guó)內(nèi)首次采用X70鋼級(jí)，跟上了國(guó)外的發(fā)展水平。西氣東輸工程X70鋼級(jí)的螺旋縫焊管實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但直縫埋弧焊管大部分仍依賴進(jìn)口，21mm~30.4mm的厚鋼板及彎管用母管全部進(jìn)口。

在西氣東輸工程之后，川氣東送管道項(xiàng)目前，我國(guó)在大口徑、大壁厚、高鋼級(jí)鋼管和彎管生產(chǎn)方面存在以下不足：高鋼級(jí)、大口徑直縫埋弧焊管大部分從國(guó)外進(jìn)口；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)直縫埋弧焊鋼管所用鋼板也均從國(guó)外進(jìn)口。鋼管壁厚增加，鋼管焊縫質(zhì)量控制、尺寸精度及鋼管整體質(zhì)量控制需要進(jìn)行深入研究。高鋼級(jí)、大口徑彎管用母管全部從國(guó)外進(jìn)口。X70鋼級(jí)大口徑感應(yīng)加熱彎管的母管及其板材的成分設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等方面在國(guó)內(nèi)尚屬空白。國(guó)內(nèi)缺乏使用國(guó)產(chǎn)母管生產(chǎn)X70鋼級(jí)大口徑感應(yīng)加熱彎管的成熟工藝和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

川氣東送管道工程，通過鋼廠（如寶鋼、鞍鋼）、管廠、彎管廠與西安管材研究所、勝利工程設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司等單位的通力合作和研究，通過大量的試制和改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了X70鋼級(jí)大口徑直縫埋弧焊管、21mm~30.4mm的X70鋼級(jí)厚鋼板及X70鋼級(jí)彎管用母管的全線國(guó)產(chǎn)化，使用國(guó)產(chǎn)母管也生產(chǎn)出合格的X70鋼級(jí)大口徑感應(yīng)加熱彎管，這標(biāo)志著我國(guó)天然氣管道工業(yè)發(fā)展到一個(gè)新的水平。

2）線路用管選材原則管道用管的選擇不僅關(guān)系到建設(shè)的投資成本，而且關(guān)系到以后的安全可靠運(yùn)營(yíng)。線路用管選用的基本原則是：a）保證鋼管安全可靠、生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格經(jīng)濟(jì)合理。b）應(yīng)滿足介質(zhì)的特性、設(shè)計(jì)壓力、環(huán)境溫度、鋪設(shè)方式以及所在地區(qū)等級(jí)的要求。c）保證鋼管具有滿足管道要求的剛性、強(qiáng)度、韌性和可焊性，并盡量減少耗鋼量。d）氫致開裂（HIC）是輸氣管道失效原因之一，HIC主要與H2S分壓等因素有關(guān)。由于從鋼材冶煉上考慮抗HIC性能將增加鋼板的生產(chǎn)難度和投資費(fèi)用，因此，川氣東送管道工程應(yīng)以控制氣質(zhì)指標(biāo)為主，含硫量和介質(zhì)PH值必須滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，不合格的氣體不允許進(jìn)入輸氣管道。

3）管材鋼級(jí)選擇在保證安全性的前提下，高壓輸氣管道使用高強(qiáng)度鋼級(jí)的管材可以減小壁厚，從而減少管材耗鋼量，大大降低管道的建設(shè)成本。九十年代以來，國(guó)外長(zhǎng)距離大口徑輸氣管道所用管材以X65和X70為主，這兩種鋼級(jí)的使用量占了主導(dǎo)地位。根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，輸氣壓力在7～10MPa時(shí)X70和X65是大口徑輸氣管道用管比較理想和應(yīng)用較為成熟的鋼級(jí)。雖然世界上已有10條輸氣管道采用X80級(jí)鋼管，共鋪設(shè)了約500km管道，但由于X80級(jí)焊管在生產(chǎn)、焊接等方面的技術(shù)不夠成熟可靠，因此X80級(jí)焊管的應(yīng)用還比較有限。

在選用管道材質(zhì)時(shí)既要考慮經(jīng)濟(jì)性，更要考慮安全性。結(jié)合川氣東送工程的工藝條件和自然條件，以及保證線路用管的可靠性，本輸氣管道鋼管的制造標(biāo)準(zhǔn)采用APISPEC5L（43版），管道材質(zhì)應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、良好的韌性和可焊性，線路用管鋼級(jí)應(yīng)按X70、X65選取，其化學(xué)成分和機(jī)械性能均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)過西氣東輸和陜京二線工程的建設(shè)，國(guó)內(nèi)制管廠、鋼板生產(chǎn)廠和施工企業(yè)已經(jīng)對(duì)X70焊管有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)和施工經(jīng)驗(yàn)，采用X70鋼級(jí)的整體經(jīng)濟(jì)性比X65更好。因此，川氣東送輸氣管道干線推薦選用X70鋼級(jí)。部分支線推薦選用X70鋼級(jí)、X65鋼級(jí)和X60鋼級(jí)。

4）鋼管類型選擇與比較APISPEC5L規(guī)定油氣輸送管按生產(chǎn)工藝不同分為無縫鋼管、電阻焊鋼管、埋弧焊鋼管等8種。但主要使用的有無縫鋼管(Seamless)、直縫高頻電阻焊管(簡(jiǎn)寫為ERW)、直縫埋弧焊管(簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)SAW)、螺旋縫埋弧焊管(簡(jiǎn)寫為SSAW)等4種。其中LSAW按成型方式的不同分為UOE、JCOE等10余種。由于無縫鋼管和ERW鋼管尺寸的限制（一般用于公稱直徑小于500mm的管道），主干線(一般管徑較大)主要采用LSAW焊管和SSAW焊管。而對(duì)于LSAW焊管和SSAW焊管的選用,國(guó)外一直有截然不同的意見。

美國(guó)、日本總體上是否定SSAW焊管的，認(rèn)為主干線不宜使用SSAW焊管。美國(guó)本土近20年建造的油氣輸送主干線，幾乎100%為UOE管。俄羅斯總體上是肯定SSAW焊管的。德國(guó)、意大利則有兩派不同的意見。在加拿大,SSAW焊管與LSAW焊管完全處于同等位置,但主干線實(shí)際使用量中，SSAW焊管占70%左右。SSAW焊管和LSAW焊管都采用雙面埋弧焊，焊接接頭質(zhì)量應(yīng)可達(dá)到同樣水平。SSAW焊管和LSAW焊管的主要區(qū)別是焊縫的長(zhǎng)度和走向：SSAW焊管的焊縫較LSAW焊管長(zhǎng)，焊縫缺陷發(fā)生的幾率較高，這是SSAW焊管的劣勢(shì)；SSAW焊管焊縫與管道主應(yīng)力方向有一定角度，使焊縫缺陷當(dāng)量長(zhǎng)度縮短(對(duì)單個(gè)缺陷而言，危險(xiǎn)性減小)，這是SSAW焊管的優(yōu)勢(shì)；上述劣勢(shì)與優(yōu)勢(shì)大體上可以抵消。SSAW焊管的焊縫走向及母材的特殊方向性,對(duì)止裂是有利的。

為能全面掌握進(jìn)口UOE直縫埋弧焊鋼管（LSAW鋼管）的質(zhì)量水平，中石油管材研究所和石油規(guī)劃設(shè)計(jì)總院共同對(duì)國(guó)產(chǎn)SSAW和進(jìn)口LSAW焊管進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)研究，得出了如下結(jié)論：一是國(guó)產(chǎn)SSAW焊管母材、焊縫、熱影響區(qū)的強(qiáng)度、韌性（包括低溫韌性、斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度FATT、落錘撕裂試驗(yàn)DWTT）和疲勞性能均達(dá)到了進(jìn)口UOE焊管水平；二是國(guó)產(chǎn)SSAW焊管的殘余拉應(yīng)力總體上比進(jìn)口UOE焊管高，表面質(zhì)量與尺寸精度也較UOE焊管差，需要采取相應(yīng)措施加以改進(jìn)；三是經(jīng)過嚴(yán)格質(zhì)量控制的國(guó)產(chǎn)SSAW焊管可以用于油氣輸送主干線。根據(jù)國(guó)內(nèi)鋼廠和鋼管廠的實(shí)際情況，建議一、二類地區(qū)采用SSAW焊管，三、四類地區(qū)采用LSAW焊管。四是國(guó)產(chǎn)SSAW焊管若能采用預(yù)精焊及機(jī)械擴(kuò)徑工藝,其質(zhì)量水平和安全可靠性可以全面達(dá)到進(jìn)口UOE焊管水平。

自2000年以來，中石油管材研究所對(duì)進(jìn)口UOE管又進(jìn)行了系統(tǒng)的解剖分析并與國(guó)產(chǎn)SSAW鋼管和LSAW鋼管進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：普通大口徑F+P型(鐵素體＋珠光體)X70管線鋼強(qiáng)度、韌性較低，呈明顯F+P帶狀組織，有嚴(yán)重?cái)嗫诜蛛x現(xiàn)象，抗HIC性能差。歐洲鋼管加Mo型、日本進(jìn)口X70UOE管具有良好的以針狀鐵素體為主的顯微組織，強(qiáng)度、韌性水平較高，綜合性能較好。國(guó)產(chǎn)X70直縫埋弧焊鋼管的組織和性能與進(jìn)口AF型(針狀鐵素體鋼)焊管屬于同一水平，但在焊縫質(zhì)量方面尚需進(jìn)一步改進(jìn)。國(guó)產(chǎn)X70螺旋縫埋弧焊鋼管的性能可以達(dá)到進(jìn)口UOE管的水平，但在殘余應(yīng)力和焊縫表面質(zhì)量方面仍需進(jìn)一步努力改進(jìn)。在一般情況下，SSAW和LSAW焊管可等同選用。在微酸性和弱酸性環(huán)境中，通過采取一定的工藝措施可進(jìn)一步擴(kuò)大SSAW焊管的使用范圍。

川氣東送天然氣管道工程輸氣主要管道直徑為1016mm、813mm和711mm，所以主要考慮直縫埋弧焊管和螺旋縫埋弧焊管的選型。直縫埋弧焊管與螺旋縫埋弧焊管相比：直縫埋弧焊管殘余應(yīng)力小、焊縫長(zhǎng)度短、焊縫質(zhì)量容易保證、成型質(zhì)量好，所以一般來講，直縫埋弧焊管的質(zhì)量要優(yōu)于螺旋縫埋弧焊管；此外，直縫埋弧焊管能夠生產(chǎn)厚壁鋼管、彎管性能較好、生產(chǎn)效率也較高。但是從使用的角度看，螺旋縫埋弧焊管的焊縫與管道軸線方向成一定的角度，焊縫避開了主應(yīng)力方向，焊縫的止裂能力較直縫管好，同時(shí)，螺旋縫埋弧焊管韌性的薄弱處避開了主應(yīng)力，整體剛度好于直縫埋弧焊管。另外，螺旋縫埋弧焊管制造工藝簡(jiǎn)單、成本低。

在高壓輸氣管道上，使用何種鋼管主要取決于鋼管是否滿足管道的技術(shù)要求，同時(shí)還要考慮經(jīng)濟(jì)性以及國(guó)家制管業(yè)的現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)螺旋縫埋弧焊管生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，螺旋縫埋弧焊管的質(zhì)量在許多方面已達(dá)到或接近進(jìn)口直縫埋弧焊管（UOE）的水平，因此在通常條件下螺旋縫埋弧焊管可以與直縫埋弧焊管等同使用，但要根據(jù)使用情況制定技術(shù)條件，并加強(qiáng)檢驗(yàn)；直縫埋弧焊鋼管在國(guó)外應(yīng)用廣泛且技術(shù)成熟，我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)該類鋼管生產(chǎn)線，并逐步形成生產(chǎn)規(guī)模，對(duì)于安全性要求較高的地段如3、4級(jí)地區(qū)，建議采用直縫埋弧焊管。

綜合以上分析，根據(jù)國(guó)內(nèi)外輸氣管道建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，川氣東送天然氣管道工程項(xiàng)目確定以下用管類型：a）管線所處1級(jí)地區(qū)，直管段采用螺旋縫埋弧焊管；b）管線所處2級(jí)地區(qū)，φ1016鋼管直管段一半采用直縫埋弧焊管，一半采用螺旋埋弧焊管，其中山區(qū)全部采用直縫埋弧焊管；φ813及以下口徑鋼管直管段采用螺旋縫埋弧焊管；c）管線所處3、4級(jí)地區(qū)及穿跨越等特殊地段，直管段采用直縫埋弧焊管；d）川氣東送管道工程所用彎管，一律采用直縫埋弧焊管進(jìn)行煨制。

5）高強(qiáng)度鋼級(jí)的組織與性能采用針狀鐵素體型管道鋼是國(guó)際上高性能管道鋼的發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)的鐵素體和珠光體型管道鋼相比，針狀鐵素體型管道鋼具有以下性能特點(diǎn)：a）優(yōu)良的強(qiáng)韌性；b）較高的形變強(qiáng)化抗力和小的包辛格效應(yīng)；c）良好的焊接性和耐腐蝕性能。

6）供管方案分析焊管供貨能力分析：(1)管線鋼卷板的生產(chǎn)西氣東輸工程線路用管提出使用以針狀鐵素體金相組織為主的X70鋼級(jí)管線鋼，國(guó)內(nèi)主要供貨者是寶鋼、武鋼、鞍鋼、南鋼等，其所供卷板經(jīng)過試驗(yàn)分析，可基本滿足工程訂貨技術(shù)條件的要求，其中寶鋼生產(chǎn)的X70管線鋼批量大、性能較穩(wěn)定。目前武鋼能夠生產(chǎn)最大壁厚17.5mm的卷板，最大能力為5萬噸/月。寶鋼目前能夠提供最大壁厚為15mm的X70卷板，鞍鋼能夠生產(chǎn)最大壁厚17.5mm的卷板，最大能力為2萬噸/月。國(guó)外可以供應(yīng)17.5mm厚的管線鋼卷板的廠家主要有韓國(guó)POSCO、法國(guó)SOLAC、加拿大IPSCO。由上述分析可知，目前國(guó)內(nèi)武鋼、鞍鋼能夠?yàn)楣こ烫峁70級(jí)、最大壁厚為17.5mm的卷板。

(2)管線鋼寬厚板的生產(chǎn)國(guó)內(nèi)X70鋼級(jí)管線鋼寬厚板正處于起步階段，目前寶鋼能夠生產(chǎn)最大壁厚26.2mm的寬厚板，鞍鋼能夠生產(chǎn)最大壁厚30.4mm的寬厚板，南鋼能夠生產(chǎn)最大壁厚21mm的寬厚板，國(guó)內(nèi)規(guī)格厚度≤21mm的寬厚板生產(chǎn)能力較大。國(guó)外可以供應(yīng)寬厚管線鋼板的廠家較多，如日本、韓國(guó)、德國(guó)、加拿大等國(guó)的鋼鐵生產(chǎn)廠家。

(3)螺旋縫埋弧焊管的生產(chǎn)國(guó)內(nèi)螺旋焊管有能力供貨的廠家主要有：寶雞石油鋼管廠、遼陽(yáng)鋼管廠、華北石油鋼管廠、淄博制管有限公司、資陽(yáng)鋼管廠、沙市鋼管廠等，并均已通過了API標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證和ISO9000質(zhì)量體系認(rèn)證。這些管廠都已對(duì)原有螺旋縫埋弧焊管生產(chǎn)線進(jìn)行了改造或擴(kuò)建，經(jīng)過不斷完善和穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，國(guó)內(nèi)制管廠已具備了大批量生產(chǎn)X70及以下鋼級(jí)大直徑螺旋縫埋弧焊管的能力，這些廠的具體生產(chǎn)情況見下表。

制管企業(yè)名稱寶雞石油鋼管廠華北石油鋼管廠沙市鋼管廠資陽(yáng)鋼管廠淄博制管有限公司遼陽(yáng)鋼管廠技術(shù)認(rèn)證APISPEC5L和ISO9002生產(chǎn)機(jī)組螺旋焊管機(jī)組3條螺旋焊管機(jī)組3條螺旋焊管機(jī)組2條螺旋焊管機(jī)組2條螺旋焊管機(jī)組2條螺旋焊管機(jī)組3條生產(chǎn)能(104t/a)201712161513焊管直徑(mm)219-2400219-2020273-1620273-1620273-2000508-1420加工厚度(mm)5.2-20.66-186-206-206-206-20焊管長(zhǎng)度(m)10.5～1210.5～1210.5～1210.5～1210.5～1210.5～12焊管材質(zhì)X70X70X70X70X70X70國(guó)內(nèi)螺旋埋弧焊鋼管生產(chǎn)廠基本情況

目前國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)的螺旋焊管最高鋼級(jí)為X70級(jí)，壁厚達(dá)到17.5mm，西氣東輸工程所用x70級(jí)螺旋縫焊管均由以上管廠提供，其中寶雞石油鋼管廠為西氣東輸試制生產(chǎn)了1000噸ф1016×17.5mm的X70級(jí)螺旋縫埋弧焊管,另外，寶雞石油鋼管廠、華北石油鋼管廠為陜京二線工程生產(chǎn)了ф1016×17.5mm的X70級(jí)螺旋縫埋弧焊管。國(guó)外可以供應(yīng)螺旋縫埋弧焊管的國(guó)家有韓國(guó)、加拿大和德國(guó)，在價(jià)格上具有優(yōu)勢(shì)的是韓國(guó)。由上述分析可知，國(guó)內(nèi)螺旋焊管的生產(chǎn)能力是較大的。

(4)直縫埋弧焊管的生產(chǎn)國(guó)內(nèi)直縫埋弧焊管多家鋼管廠具有生產(chǎn)ф1016規(guī)格以下焊管的業(yè)績(jī)，對(duì)于ф1016規(guī)格的焊管，河北巨龍鋼管有限公司為西氣東輸供管9×104t。其生產(chǎn)的直縫埋弧焊管鋼管直徑：Ф406.4~Ф1422.4mm（16-56in），鋼級(jí)為X70時(shí)，壁厚范圍6.4～27mm，目前年生產(chǎn)能力20×104t～30×104t。另外，番禺鋼管廠試制生產(chǎn)的大管徑直縫埋弧焊管也通過了有關(guān)部門的質(zhì)量鑒定，能夠生產(chǎn)的直縫埋弧焊管最大壁厚為25.4mm，最高鋼級(jí)X70。沙市鋼管廠生產(chǎn)的直縫埋弧焊管鋼管直徑：Ф406.4~Ф1422mm，壁厚范圍6～32mm，最高鋼級(jí)X70。配有一條于2002年從德國(guó)SMSMEER公司引進(jìn)的直縫埋弧焊管生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力20×104t。

7)技術(shù)規(guī)格書制定川氣東送管道工程編制了直縫埋弧焊鋼管（X70）、制管用熱軋鋼板（X70）、螺旋縫埋弧焊鋼管（X70）、制管用熱軋板卷（X70）、制管用直縫彎管（X70）、制彎管用直縫埋弧焊鋼管（X70）、制彎管用熱軋鋼板（X70）等技術(shù)規(guī)格書。內(nèi)容主要包括材料；制造工藝要求；材料化學(xué)成分要求；力學(xué)性能（包括焊縫）要求；尺寸、重量、長(zhǎng)度和缺陷的檢查要求、檢驗(yàn)與試驗(yàn)要求、運(yùn)輸保護(hù)要求等，規(guī)定了焊接工藝評(píng)定要求；補(bǔ)焊工藝；首批檢驗(yàn)項(xiàng)目；鋼管生產(chǎn)工藝評(píng)定；DWTT異常斷口評(píng)判補(bǔ)充規(guī)定；針狀鐵素體型管線鋼帶狀組織評(píng)定方法和鐵素體晶粒度測(cè)定法等。

技術(shù)規(guī)格書特點(diǎn):該系列規(guī)格書對(duì)材料的化學(xué)成分，提出了符合當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)煉鋼水平的成分控制要求，操作性強(qiáng)。該系列規(guī)格書補(bǔ)充了DWTT異常斷口評(píng)判補(bǔ)充規(guī)定；針狀鐵素體型管線鋼帶狀組織評(píng)定方法和鐵素體晶粒度測(cè)定法等要求，對(duì)工程上出現(xiàn)的異常情況規(guī)定了判別標(biāo)準(zhǔn)。該系列規(guī)格書是根據(jù)川氣東送管道工程的特點(diǎn)編制而成的，各種質(zhì)量控制指標(biāo)力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理，合格標(biāo)準(zhǔn)明確具體。該系列規(guī)格書參考了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的制管工藝和技術(shù)要求，科學(xué)性強(qiáng)。該系列規(guī)格書采用了API標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際接軌。該系列規(guī)格書通過各鋼廠、鋼管廠的試制，將現(xiàn)今先進(jìn)的煉鋼技術(shù)和制管技術(shù)能夠達(dá)到的水平在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)出來，體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步。該系列規(guī)格書在編制過程中，集中了國(guó)內(nèi)有關(guān)鋼廠、鋼管廠、彎管廠的制造和生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)效益較好，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)民族工業(yè)水平的進(jìn)一步提升。同時(shí)為我國(guó)在今后開展大口徑管道國(guó)產(chǎn)化建設(shè)提供更多的技術(shù)依據(jù)，積累更多的經(jīng)驗(yàn)。

8)管件及法蘭的選用管件：川氣東送管道工程管件的設(shè)計(jì)要求采用GB50251、ASTMB31.8或國(guó)家認(rèn)可的壓力容器、壓力管道規(guī)范確定的數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)，也可使用驗(yàn)證試驗(yàn)方法確定壁厚。管件的標(biāo)準(zhǔn)按管件的口徑，DN400及以上為大口徑管件，執(zhí)行MSSSP-75標(biāo)準(zhǔn)，材料與管道材料相對(duì)應(yīng)，選用WPHY-70（X70）及WPHY-65（X65）；DN400以下為小口徑，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為ASMEB16.9。

法蘭:川氣東送管道工程站場(chǎng)用法蘭標(biāo)準(zhǔn)均按美州體系法蘭設(shè)計(jì)和選用,即按ASMEB16.5。法蘭形式均為帶頸對(duì)焊法蘭(WN)密封面形式根據(jù)壓力不同選用,CL600及以下選用突面(RF),CL900及以上選用環(huán)連接面(RJ)；法蘭材料按使用介質(zhì)、溫度情況選擇適合的材料。墊片選用半金屬纏繞式墊片或八角形金屬環(huán)墊。螺栓選用雙頭螺栓或全螺紋螺柱。

1）熱軋卷板雖然全國(guó)全年熱軋卷板產(chǎn)量超過5000萬噸，但只有不足10%的資源可用于生產(chǎn)管線鋼，同時(shí)，中石油、中石化管線壓力大、安全性要求高，滿足石油石化技術(shù)條件的則不足5%，也就是說只有寶鋼、武鋼、鞍鋼、太鋼等少數(shù)幾家能夠生產(chǎn)，全年產(chǎn)量在200～230萬噸。七、川氣東送國(guó)內(nèi)鋼板資源情況

鋼材品種全年產(chǎn)能（萬噸/年）川氣東送17.5mmX70（萬噸/年）鞍鋼熱軋卷板6024寶鋼熱軋卷板500武鋼熱軋卷板7056太鋼熱軋卷板50目前無業(yè)績(jī)合計(jì)23080當(dāng)前國(guó)內(nèi)熱軋卷板管線鋼生產(chǎn)能力

2）寬厚板雖然我國(guó)中厚鋼板產(chǎn)量超過3200萬噸，但滿足石油石化要求的高鋼級(jí)管線寬厚板只有鞍鋼、寶鋼、南鋼、舞陽(yáng)能生產(chǎn)，全年產(chǎn)能82萬噸。按照川氣東送鋼材技術(shù)條件，只有鞍鋼、寶鋼具備批量生產(chǎn)21mm以上厚度鋼板的能力，南鋼、舞陽(yáng)具備生產(chǎn)17.5mm厚度以下鋼板的能力，X80寬厚板尚未大批量生產(chǎn)，屬于試驗(yàn)階段。具體情況如下：厚度規(guī)格（mm）全年產(chǎn)能（萬噸/年）川氣東送技術(shù)條件（萬噸/年）鞍鋼≤30.4mm99寶鋼≤26.2mm2720南鋼≤17.5mm3630舞陽(yáng)≤17.5mm104合計(jì)8263a熱軋卷板3）國(guó)內(nèi)各鋼廠2007年訂貨排產(chǎn)情況2007年一季度，已有大量的國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目訂貨，因此，各大鋼廠排產(chǎn)都非常飽滿。有的鋼廠已經(jīng)排產(chǎn)到07年底，全年訂貨都已完成。鋼材品種排產(chǎn)日期2007年計(jì)劃產(chǎn)能余量17.5mmX70產(chǎn)能余量鞍鋼熱軋卷板2007年9月15萬噸8萬噸寶鋼熱軋卷板2007年10月10萬噸0武鋼熱軋卷板2007年11月5萬噸3萬噸合計(jì)50萬噸11萬噸鋼材品種排產(chǎn)日期2007年計(jì)劃產(chǎn)能余量鞍鋼寬厚板2007年12月0寶鋼寬厚板2007年11月2萬噸南鋼寬厚板2007年10月5萬噸舞陽(yáng)寬厚板2007年11月0.1萬噸合計(jì)7.2萬噸b寬厚板4）國(guó)外管線鋼材市場(chǎng)情況

根據(jù)了解韓國(guó)、日本、歐洲等國(guó)外鋼廠2007年排產(chǎn)已經(jīng)飽滿，多數(shù)鋼廠2007年一季度就已經(jīng)排產(chǎn)到2008年一季度，有的如新日鐵2007年一季度的訂貨也基本安排完，國(guó)外價(jià)格比國(guó)內(nèi)高100-200美元/噸，并且由于資源緊張，國(guó)外很多項(xiàng)目都到中國(guó)來采購(gòu)鋼板，比如俄羅斯、印度、中東等地區(qū)管線項(xiàng)目都到國(guó)內(nèi)采購(gòu)管線鋼板，韓國(guó)造船業(yè)到中國(guó)采購(gòu)寬厚板，因此，國(guó)外的資源比國(guó)內(nèi)更加緊張。

以南鋼為例，說明國(guó)產(chǎn)X70鋼與標(biāo)準(zhǔn)要求的對(duì)比和與國(guó)外產(chǎn)品的對(duì)比。1）與川氣東送項(xiàng)目要求的對(duì)比a)X70鋼的主要化學(xué)成分對(duì)比八、川氣東送鋼板的試制與生產(chǎn)

成分CMnSiPSAltNbMoTi標(biāo)準(zhǔn)要求≤0.09≤1.60≤0.30≤0.018≤0.005≤0.06≤0.08≤0.30≤0.025南鋼實(shí)際0.0491.560.180.0070.00080.020.0550.210.012b)鑄坯質(zhì)量及鋼中非金屬夾雜物鑄坯中心疏松缺陷評(píng)級(jí)均為0.5級(jí),夾雜物評(píng)級(jí)B類為0.5級(jí),較少發(fā)現(xiàn)其它類夾雜，沒有發(fā)現(xiàn)中間裂紋、角裂、三角區(qū)裂紋、針狀及蜂窩狀氣孔。鑄坯細(xì)等軸晶區(qū)平均長(zhǎng)6.8mm，柱狀晶區(qū)平均長(zhǎng)64.5mm,粗等軸晶區(qū)平均長(zhǎng)5.8mm。均比標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。c)機(jī)械性能對(duì)比以下對(duì)南鋼生產(chǎn)的厚度為17.5和21mmX70鋼板拉伸、沖擊和DWTT性能指標(biāo)與川氣東送項(xiàng)目和西氣東輸項(xiàng)目要求的性能指標(biāo)對(duì)比：X70屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度屈強(qiáng)比伸長(zhǎng)率%Rt0.5（MPa）Rm(MPa)Rt0.5/RmδMinMaxMinMax

Min西氣東輸530630570

＜0.92API5L川氣東送500620570

＜0.92API5L南

鋼5305606106300.84~0.88>API5L南鋼產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比――拉伸性能

X70夏比沖擊功夏比沖擊斷口剪切面積（10×10×55mm）JSA%單個(gè)試樣最小值三個(gè)試樣平均值單個(gè)試樣最小值三個(gè)試樣平均值西氣東輸≥170≥220≥80≥90川氣東送≥170≥220≥80≥90南

鋼280360100100南鋼產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比――沖擊性能

南鋼產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比――DWTT性能X70DWTT剪切面積試驗(yàn)溫度單個(gè)試樣最小值兩個(gè)試樣平均值西氣東輸-15℃≥70≥85川氣東送-15℃≥70≥85南

鋼-15℃≥70≥902)與國(guó)外同類技術(shù)要求的對(duì)比a)化學(xué)成分比較這里主要統(tǒng)計(jì)了韓國(guó)H鋼廠、日本J鋼廠的化學(xué)成分。其中H鋼廠統(tǒng)計(jì)了17個(gè)試樣，J鋼廠12個(gè)試樣、南鋼500個(gè)試樣，具體數(shù)據(jù)對(duì)比見下表：鋼廠CMnSiPSMoNiCrH0.0691.480.240.0060.0020.2410.1870.025J0.0551.590.230.0080.0030.1740.0260.022南鋼0.0491.560.180.0070.00080.210――――鋼廠CuVNbTiAlCeqPcmH0.1100.0280.0810.0100.0350.390.18J0.0060.0280.0480.0100.0280.370.16南鋼――0.0020.0550.0120.0200.360.15

由上表可以看出，南鋼X70鋼的冶金成分最大的特點(diǎn)就是低C、低P和超低S，沒有添加Ni、Cr、Cu這三種合金元素，而國(guó)外兩個(gè)鋼廠普遍都采用了傳統(tǒng)的添加Ni、Cr、Cu的成分增加耐蝕性。其中H鋼廠的合金元素加入量比較大，Ni、Nb含量分別高達(dá)0.187%和0.081%，因此Ceq和Pcm分別為0.39和0.18。總體上來講，南鋼合金元素的加入量是最少的，形成了冶金成分簡(jiǎn)單化、節(jié)約資源、提高焊接性能等特點(diǎn)。

b)主要力學(xué)性能指標(biāo)的比較