管道介質的輸送壓力有逐漸增高的趨勢,在輸氣管線上尤為明顯。這是因為在一定範圍內提高輸送壓力會增加經濟效益,以輸氣管線為例,在輸量不(bú)變(biàn)的條件(jiàn)下,隨著輸送壓力的提高(gāo)氣體的密度(dù)增加而流速減小,從而使摩阻下降。 在一條輸氣管線的站(zhàn)間距內由進站到出戰壓(yā)力逐漸下降(jiàng),而流速逐漸增加,隨(suí)之摩阻也逐漸增加,故離進站口 3 / 4 長度消耗生出站壓差△ p 的一半,而後 1 / 4 長(zhǎng)度(dù)消耗另一半。輸氣管線與(yǔ)輸油管線最大的差(chà)別是由進站(zhàn)到出站(zhàn)流速是逐(zhú)漸(jiàn)增加的,這是介質的可壓縮性造成的。而油基本上是(shì)不可壓縮的,雖然輸送壓(yā)力沿管程逐步下降,但(dàn)流速是不變的,摩阻也是前後相同的。由此看出對於(yú)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(dōng)輸管線為例,該(gāi)管線輸送壓力 p : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管線長度為 4000KM ,粗略按經驗估計能耗大致為 12 億 m3 /年,而輸量的。 1/10 作為沿途的能源(yuán)消耗掉了。 由於對降低能耗的關(guān)切,輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四川省的天然氣管線輸送壓力(lì)為 2.5MPa ,以後增加到 4MPa ,陝京線提升為 6MPa ,西氣東輸增(zēng)至 10MPa ,國外經濟發(fā)達國家(jiā)近十氣輸氣管線多選取 12MPa 。 在(zài)輸(shū)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,壓比減少意味著全線(xiàn)均在較高的壓力下運行,這樣(yàng)也可使能耗減小。早(zǎo)期(qī)壓力多為 1.6 ,後來降至 1.4 ,近年國外有些輸氣(qì)管線取壓比為(wéi) 1.25 。當然,壓比減小,壓縮機站數要增加,從而投(tóu)資會增加。對於管徑、壓力、壓(yā)比均需(xū)進行(háng)優化計算和比選。 當輸量確定(dìng),通過優化確定管徑、壓(yā)力、壓比以後,如(rú)選取較高壓力而鋼材強度等級太低,則會造成壁厚過大,這給製管、現場焊接以及運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。 API 於 1926 年發(fā)布(bù) APl5L 標準,最初隻包括 A25 、 A 、 B 三(sān)種鋼級,最小屈服(fú)值(zhí)分別為 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(gāng)級,其最小屈服值分(fèn)別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始,先後發布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級,其最小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發布 U80 、 U100 標準,其最小屈(qū)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 年以前 X70 用量在 40 %左右, X65 、 X60 均在 30 %左(zuǒ)右徘(pái)徊,小口徑成(chéng)品(pǐn)油管(guǎn)線也有相當數量選用(yòng) X52 鋼(gāng)級,且多為 ERW 鋼管。 關於 X80 鋼(gāng)級,國(guó)內、外議論很多,國際(jì)上曾對 X80 研製已耗巨額投資的鋼鐵巨頭更是積極宣傳 X80 ,甚至 X100 ,但時至今日 X80 隻處(chù)於 " 試驗段階段,總長僅 400KM 左右。目前正(zhèng)在建設中的管線尚無采用 X80 鋼級的,計劃中或正在準備(bèi)中(zhōng)興建的管線尚無下定決(jué)心采用 X80 者,對此筆(bǐ)者曾與國外(wài)多家管道工(gōng)程(chéng)公司 ( 負責(zé)管道設計 ) 的技術人員交換(huàn)過意見,大家看(kàn)法基本相同, 大致可歸納如下: 1 、 X80 鋼級隨著操作壓力的提高及準備工(gōng)作的完善將來必定會(huì)得到發展; 2 、當前大石油(yóu)業主不願意首先選用 X80 大致出於以下原因: (1) 某(mǒu)一種新(xīn)鋼級 ( 包括煉鋼(gāng)、軋製、製管 ) 由開始生產至熟練的生(shēng)產要(yào)有一個不合格(gé)率由高至低的(de)過程,用同樣(yàng)的檢驗(yàn)手段其出廠的不合格(gé)率也會有一個由低至高的過程,首先采(cǎi)用者要(yào)承擔此風險(xiǎn); (2) 在現場焊接過(guò)程中,包括(kuò)預熱溫度(dù)、層間(jiān)溫度、熱入量等(děng)對新鋼級要有一個探索過程,在此期間不合格率也有一個由高至低(dī)的過程,首先采用者更多地承擔此風險;(3) 采用 X80 後,現場(chǎng)使用的冷彎機、焊絲、環縫(féng)自動焊機、熱彎頭工藝等可能需要改變,重新購置或研(yán)製,從而增加了工程(chéng)費用; (4) 采用 X80 後,同樣(yàng)直徑,當操作壓力不夠高的情況(kuàng)下,鋼材強度等級的提高意(yì)味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比 (t / D) 的減小,這也就意味著管線剛性的降(jiàng)低。從事故分(fèn)析及風險分析看,管線的(de)第(dì)三方破壞通常(cháng)占破壞原因的 40 %以上,而管線抵(dǐ)抗第三方破壞(huài)能力僅與 t / D 比有關而(ér)與強度等級無關。 從我國國情看,我國雖然經濟近十多年迅(xùn)速發展,但仍屬發展中國(guó)家,筆者建議(yì)在采用 X80 問題上(shàng)我們(men)不做 " 第一個吃螃蟹 " 的(de)人,采取 " 韜光養晦 " 的策略,這對業主單位有利對我國(guó)冶金行業也有(yǒu)利。 我國冶金行(háng)業在近十餘(yú)年來為發展管道鋼付出了極大的辛勞(láo),取(qǔ)得可喜的業績,目前正在全力攻關 X70 寬(kuān)板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 並積極為(wéi)能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如當前決定大量采用 X80 鋼級,因我國冶金業對此既無經驗又無業績而(ér)難與國外冶金行業競(jìng)爭,筆者對(duì)我國冶金業不僅有深厚(hòu)的感(gǎn)情(qíng),也(yě)深信我國(guó)冶金業的能力,但不宜操之過急,當然(rán)目前(qián)抽出少量(liàng)的力量對 X80 進行探索還是必要的,但必須抓住主要矛盾。,