管道介質的輸送壓力有逐漸增高(gāo)的趨(qū)勢,在輸氣管(guǎn)線(xiàn)上尤為明顯。這是因為在一定(dìng)範圍內提高輸送壓力會增加經濟效益,以輸氣(qì)管線為例,在輸量不變的條(tiáo)件下,隨著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小,從而使摩阻下降。 在一條輸氣管線的站間(jiān)距內由進站到出戰壓力逐漸(jiàn)下降,而流速逐漸增加,隨之摩阻也逐漸增加,故離進站口 3 / 4 長度消耗生出站壓差△ p 的一半,而後 1 / 4 長度消耗另一半。輸氣管線(xiàn)與輸油管線最(zuì)大的差別是(shì)由進站到出站流速是逐漸增加的,這是介質的可壓縮(suō)性造成的。而油基本上是不(bú)可壓縮的,雖然輸送壓力沿管程逐步下(xià)降(jiàng),但流速(sù)是不變的(de),摩阻也是前後相(xiàng)同的。由此看出對於輸氣管線壓力的提高可使摩阻下降,而輸送能耗下降。 還(hái)應指出,輸氣管線的(de)能耗(hào)遠比(bǐ)輸油為大,僅以西氣東輸管線為例,該管線輸送(sòng)壓力 p : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管(guǎn)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(wéi)沿途的能源消耗掉了(le)。 由於對降低能耗的(de)關切,輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國(guó)四川省的(de)天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以後增加到 4MPa ,陝京線提升為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國外經濟發達國家近十氣輸氣管線多選取(qǔ) 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(zhàn)壓力(lì)與出站壓力之(zhī)比,壓比(bǐ)減少意味著全線均在較高的壓(yā)力下運(yùn)行,這樣也可使能(néng)耗(hào)減小。早期壓力多(duō)為 1.6 ,後來(lái)降至 1.4 ,近(jìn)年國外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當然,壓(yā)比減(jiǎn)小,壓縮機(jī)站數要增加,從而投資會增加。對於(yú)管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優化計算和(hé)比選。 當輸量確定(dìng),通過優化確定管徑、壓力、壓比以後(hòu),如選取較高壓力而鋼材強度等級(jí)太低,則會造成壁厚過大,這給製(zhì)管、現場焊接以及運輸等諸多(duō)環節(jiē)帶來困難,甚至難以實現。生產的需求促(cù)進了鋼材等級的提高。 API 於 1926 年發布 APl5L 標準(zhǔn),最初(chū)隻包括 A25 、 A 、 B 三種鋼(gāng)級,最(zuì)小屈服值分別(bié)為 172 、 207 、 251MPa 。 API 於 1947 年發布 APl5LX 標準,該標準中增(zēng)加了(le) X42 , X46 , X52 三種鋼(gāng)級,其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始,先後發布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼(gāng)級,其最(zuì)小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發布 U80 、 U100 標準,其最(zuì)小屈服值分別為 551 、 691Mpa ,以後(hòu) API 又將 U80 、 U100 改為(wéi) X80 、 X100 。 粗略(luè)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,小口徑成品油管線也有相當數量選用 X52 鋼級,且多為 ERW 鋼管。 關於 X80 鋼級,國內、外議論很(hěn)多,國際上曾對 X80 研製已耗巨額(é)投資的(de)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(jǐn) 400KM 左右。目前正在建設中的管線尚無采用 X80 鋼級的,計劃中或正(zhèng)在準備中興建的管線尚無下(xià)定決(jué)心采(cǎi)用 X80 者,對此筆(bǐ)者(zhě)曾與國外(wài)多家管道工程公司 ( 負責管道設計 ) 的技術人員交換過意見,大(dà)家看法基本相同, 大致可歸納如下: 1 、 X80 鋼級隨著操作壓力的提高(gāo)及準備工作的完善將來必定會得到發(fā)展; 2 、當前大石油業主不願(yuàn)意首先選用 X80 大致出於以(yǐ)下原(yuán)因(yīn): (1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼(gāng)、軋製、製管 ) 由開始(shǐ)生產(chǎn)至熟練的生產要有一個不合格率由高至(zhì)低的過程,用同(tóng)樣的(de)檢驗手段其出廠的不合(hé)格率也會有一個由低至高的過程,首先采用者要承擔此風險; (2) 在現場焊接過程中,包括預熱溫度、層間溫度、熱入量等對新鋼級要有一個探索過程,在此期間不合格率也有一(yī)個由高至低的過(guò)程,首先采用者更多地承擔此風險(xiǎn);(3) 采用 X80 後,現場使用的冷彎機、焊絲、環縫(féng)自動焊機、熱彎頭工藝等可能需要改(gǎi)變,重新購置或研製,從而增加了工程費用(yòng); (4) 采用(yòng) X80 後(hòu),同樣(yàng)直徑,當操作壓力不(bú)夠高的情況下,鋼材強度(dù)等級的提高意味著(zhe)厚度的減薄,亦即厚度(dù)直徑比 (t / D) 的減小,這(zhè)也就意味著管線剛性的降低。從事故分析及風險分析看,管線的第三方破壞通常占破壞原因的 40 %以(yǐ)上,而管線抵抗第三方破壞能力僅與 t / D 比有關而與強度等級無關。 從我國國情看,我國雖然經濟近十多年迅速發(fā)展,但仍屬發展中國(guó)家,筆者(zhě)建議在(zài)采用 X80 問題上我們不(bú)做 " 第一個吃螃蟹 " 的人,采取 " 韜(tāo)光養晦 " 的策略,這對業主單位有利對我國冶金行業也有利。 我國冶金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(guān) X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 並積極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如(rú)當前決定大量采用(yòng) X80 鋼級,因我國冶(yě)金業對此既無經(jīng)驗又無業(yè)績而難(nán)與國外冶金行業競爭,筆者對我國冶金業不僅有深厚的感情,也深信我國(guó)冶金(jīn)業的能力,但不宜操之過急,當然目(mù)前抽出少量的力量對 X80 進行探索還(hái)是必要的,但必須抓住主要矛(máo)盾。,