管道介質的輸送壓力有逐(zhú)漸增高的趨(qū)勢,在輸氣管線上尤為明顯。這是因為在一定(dìng)範圍內提高輸送壓力會(huì)增加經濟效益,以輸氣管線為例,在輸量不變的條件下,隨著輸送壓力的提高氣體的(de)密度增(zēng)加而流速減小,從(cóng)而使摩阻下降(jiàng)。 在一條輸(shū)氣管線的站間距內由進站(zhàn)到出戰壓力逐漸下降,而流速逐漸增加,隨之摩阻也逐漸增加,故離(lí)進(jìn)站口 3 / 4 長度消耗(hào)生出站(zhàn)壓差△ p 的一半,而後 1 / 4 長度消耗另一(yī)半。輸(shū)氣管線與輸油管(guǎn)線最大(dà)的(de)差別是由進站到出站流速是(shì)逐漸增加的(de),這是介質(zhì)的(de)可壓縮性造成的。而油(yóu)基(jī)本上是不可壓縮的,雖然輸送壓力沿管程逐步(bù)下降,但流速是不變的,摩阻也是前後相同的。由此看出對於輸氣管線壓力的提(tí)高可(kě)使摩阻下降,而輸送能耗下降。 還應指出,輸氣管線的能耗遠比(bǐ)輸油為大,僅以西(xī)氣東輸管線為(wéi)例,該管線(xiàn)輸送壓力 p : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管(guǎn)線長度為 4000KM ,粗略(luè)按經驗估計能(néng)耗大致為 12 億 m3 /年,而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。 由(yóu)於對降低能耗的關切,輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四川省的天然氣管線輸送(sòng)壓力為 2.5MPa ,以後增(zēng)加到 4MPa ,陝京線提升為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國外經濟發達國家近(jìn)十氣輸氣管線多選取 12MPa 。 在輸氣管線上壓比(bǐ)亦有逐漸下降的(de)趨勢。所謂壓比指進站壓力與出站壓(yā)力之比,壓(yā)比減少意味著全線均在較(jiào)高的壓力下運行,這樣也可使(shǐ)能耗減小。早(zǎo)期壓力多為 1.6 ,後來降至 1.4 ,近年國(guó)外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當然,壓比減小,壓縮機站數要增加,從而(ér)投資會增加。對於管徑(jìng)、壓力、壓比均需進行(háng)優化計算和(hé)比選。 當輸量確定(dìng),通過優化確定管徑、壓力、壓比以後,如選取較高壓力而鋼材強度等級太低,則會造(zào)成(chéng)壁厚過大,這給製(zhì)管、現場焊接以及運輸等諸多環節帶來困難,甚至(zhì)難以實現。生產的需求促進了鋼材等(děng)級的(de)提高。 API 於 1926 年發布 APl5L 標準,最初隻包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級,最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 於 1947 年發布(bù) APl5LX 標準,該標準中(zhōng)增加了 X42 , X46 , X52 三種鋼級,其最小屈服值(zhí)分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始(shǐ),先後(hòu)發布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種(zhǒng)鋼級,其最(zuì)小(xiǎo)屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發布 U80 、 U100 標準,其最小屈服值分別為 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(jí),且多(duō)為 ERW 鋼管。 關於 X80 鋼級,國(guó)內(nèi)、外議論很多,國際上曾對 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 隻處於 " 試驗段階段,總長僅 400KM 左右。目前正在建設(shè)中的管線尚(shàng)無采用 X80 鋼(gāng)級(jí)的,計劃中或正在準備中(zhōng)興建的管線尚無下定決心采用 X80 者,對此筆者曾與國外多家管道工程公司 ( 負責管道(dào)設計 ) 的(de)技術人員交換過意見,大家(jiā)看法基本相同(tóng), 大致可(kě)歸納如下: 1 、 X80 鋼級隨(suí)著操(cāo)作壓力的提高及準備工作的完善將來(lái)必定會得到(dào)發展; 2 、當前大石油(yóu)業主不願意首先(xiān)選用 X80 大致出(chū)於以下原因: (1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼、軋製、製管 ) 由(yóu)開始生產至熟練的生(shēng)產要有一個不合格率由(yóu)高至低的過(guò)程,用同樣的檢驗手段其出廠的不合格率也會有一個(gè)由(yóu)低至高(gāo)的過程,首先采用(yòng)者要承擔此風險; (2) 在現場焊接過程(chéng)中,包括預熱溫(wēn)度、層間溫度、熱(rè)入量等對新鋼級要有一個(gè)探索過程,在此期間不合格率也有一個由高至低的過程,首先采用者(zhě)更多地承擔此風險;(3) 采用 X80 後,現場使用的冷彎機、焊絲(sī)、環(huán)縫自動焊機、熱(rè)彎頭工藝等可能需要改變,重(chóng)新購置或研製(zhì),從(cóng)而增(zēng)加了工程費(fèi)用(yòng); (4) 采用 X80 後,同樣直徑,當操作壓力不夠高的(de)情況下,鋼材強度(dù)等級的提高(gāo)意味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比(bǐ) (t / D) 的減小,這也(yě)就意味(wèi)著管線(xiàn)剛性的降低(dī)。從事故分析及風險分析看,管線的(de)第三方(fāng)破壞(huài)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(yǔ) t / D 比有關而與強度等級無關。 從我國國情看,我國雖然經(jīng)濟近十多年迅速發展,但仍屬發展中國家(jiā),筆者建議在(zài)采用(yòng) X80 問題上(shàng)我們不做(zuò) " 第一個吃螃蟹 " 的人,采取 " 韜光養晦 " 的策略,這對業主單位有利對我國冶(yě)金行業也有利。 我國冶金(jīn)行業在近十餘年來為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 X70 寬板 ( 做直縫埋(mái)弧焊焊管用 ) 並積(jī)極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如(rú)當前決(jué)定大量采用 X80 鋼級,因我國冶金業對此(cǐ)既無經(jīng)驗又無業績而難與國外冶金行業(yè)競爭(zhēng),筆者(zhě)對我國冶金業不僅有深厚的感情,也深信我國(guó)冶金業(yè)的能力,但不宜操之過急,當然目前抽出少量的力量(liàng)對 X80 進行探索還是必要的(de),但必須抓住主要矛盾。,