流體管鋼管鋼級(jí)
　　管道介質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢(shì)，在輸氣管線上尤為明顯。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)提高輸送壓力會(huì)增加經(jīng)濟(jì)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密度增加而流速減小，從而使摩阻下降。

20號(hào)鋼無(wú)縫鋼管介紹 20號(hào)無(wú)縫鋼管在我國(guó)鋼管業(yè)中具有重要的地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有20號(hào)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)約240多家，無(wú)縫鋼管機(jī)組約250多套，年產(chǎn)能力約450多萬(wàn)噸。從口徑看，<φ76的，占35%，<φ 苗宗輝 苗宗輝 159-650的，占25%。從品種看，一般用途管190萬(wàn)噸，占54%；石油管76萬(wàn)噸，占5.7%；液壓支柱、精密管15萬(wàn)噸，占4.3%；不銹管、軸承管、汽車管共5萬(wàn)噸，占1.4%。 生產(chǎn)流程 軋制無(wú)縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過(guò)切割機(jī)的切割加工成長(zhǎng)度約為1米的坯料，并經(jīng)傳送帶送到熔爐內(nèi)加熱。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為1200攝氏度。燃料為氫氣或乙炔。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問(wèn)題。 接下來(lái)是定心過(guò)程。由于管坯加熱，并且是毛坯，尺寸不規(guī)則，所以要確定圓柱中心線，即為定心過(guò)程。 圓管坯出爐后要經(jīng)過(guò)壓力穿孔機(jī)進(jìn)行穿空。一般較常見的穿孔機(jī)是錐形輥穿孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔過(guò)程的機(jī)械受力情況現(xiàn)在依然沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的結(jié)論說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。 穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。鋼管中間的輔助棒材叫做芯棒。芯棒在軋制過(guò)程中有三種情況，即運(yùn)動(dòng)形態(tài)，分別是固定芯棒，浮動(dòng)芯棒，半浮動(dòng)芯棒。固定芯棒指芯棒不動(dòng)，浮動(dòng)芯棒指芯棒在軋制過(guò)程中自由運(yùn)動(dòng)，半浮動(dòng)芯棒指芯棒先不動(dòng)，等軋制過(guò)程接近結(jié)束的時(shí)候開時(shí)自由運(yùn)動(dòng)。每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。 軋制之后再加熱，上面所示生產(chǎn)過(guò)程的圖片中加熱爐是一個(gè)步進(jìn)式加熱爐。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是圖上的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)鋼管做循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 隨后進(jìn)行減徑，脫管定徑。其實(shí)定徑和減徑生產(chǎn)過(guò)程和工藝基本相同，只是鋼管直徑變化程度一個(gè)大一個(gè)小。定徑機(jī)通過(guò)錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管內(nèi)徑由定徑機(jī)鉆頭的外徑尺寸來(lái)確定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過(guò)噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。矯直用矯直機(jī)矯直。 鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問(wèn)題，將被探測(cè)出。鋼管質(zhì)檢后還要通過(guò)嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車吊入倉(cāng)庫(kù)中。　

　在一條輸氣管線的站間距內(nèi)由進(jìn)站到出戰(zhàn)壓力逐漸下降，而流速逐漸增加，隨之摩阻也逐漸增加，故離進(jìn)站口 3 ／ 4 長(zhǎng)度消耗生出站壓差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 長(zhǎng)度消耗另一半。輸氣管線與輸油管線*大的差別是由進(jìn)站到出站流速是逐漸增加的，這是介質(zhì)的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的，雖然輸送壓力沿管程逐步下降，但流速是不變的，摩阻也是前后相同的。由此看出對(duì)于輸氣管線壓力的提高可使摩阻下降，而輸送能耗下降。
　　還應(yīng)指出，輸氣管線的能耗遠(yuǎn)比輸油為大，僅以西氣東輸管線為例，該管線輸送壓力 p ： 10MPa ，輸量為 120 億 m3 ／年，管線長(zhǎng)度為 4000KM ，粗略按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)能耗大致為 12 億 m3 ／年，而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。
　　由于對(duì)降低能耗的關(guān)切，輸送壓力有逐步增加的趨勢(shì)。早期我國(guó)四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陜京線提升為 6MPa ，西氣東輸增至 10MPa ，國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家近十氣輸氣管線多選取 12MPa 。
　　在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢(shì)。所謂壓比指進(jìn)站壓力與出站壓力之比，壓比減少意味著全線均在較高的壓力下運(yùn)行，這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ，后來(lái)降至 1.4 ，近年國(guó)外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當(dāng)然，壓比減小，壓縮機(jī)站數(shù)要增加，從而投資會(huì)增加。對(duì)于管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和比選。
　　當(dāng)輸量確定，通過(guò)優(yōu)化確定管徑、壓力、壓比以后，如選取較高壓力而鋼材強(qiáng)度等級(jí)太低，則會(huì)造成壁厚過(guò)大，這給制管、現(xiàn)場(chǎng)焊接以及運(yùn)輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)帶來(lái)困難，甚至難以實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)的需求促進(jìn)了鋼材等級(jí)的提高。
　　API 于 1926 年發(fā)布 APl5L 標(biāo)準(zhǔn)，*初只包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級(jí)，*小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年發(fā)布 APl5LX 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中增加了 X42 ， X46 ， X52 三種鋼級(jí)，其*小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始，先后發(fā)布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級(jí)，其*小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發(fā)布 U80 、 U100 標(biāo)準(zhǔn)，其*小屈服值分別為 551 、 691Mpa ，以后 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。 粗略統(tǒng)計(jì)，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(dāng)數(shù)量選用 X52 鋼級(jí)，且多為 ERW 鋼管。
　　關(guān)于 X80 鋼級(jí)，國(guó)內(nèi)、外議論很多，國(guó)際上曾對(duì) X80 研制已耗巨額投資的鋼鐵巨頭更是積極宣傳 X80 ，甚至 X100 ，但時(shí)至今日 X80 只處于 " 試驗(yàn)段階段，總長(zhǎng)僅 400KM 左右。目前正在建設(shè)中的管線尚無(wú)采用 X80 鋼級(jí)的，計(jì)劃中或正在準(zhǔn)備中興建的管線尚無(wú)下定決心采用 X80 者，對(duì)此筆者曾與國(guó)外多家管道工程公司 的技術(shù)人員交換過(guò)意見，大家看法基本相同， 大致可歸納如下：
　　1 、 X80 鋼級(jí)隨著操作壓力的提高及準(zhǔn)備工作的完善將來(lái)必定會(huì)得到發(fā)展；
　　2 、當(dāng)前大石油業(yè)主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因：
　　 某一種新鋼級(jí) 由開始生產(chǎn)至熟練的生產(chǎn)要有一個(gè)不合格率由高至低的過(guò)程，用同樣的檢驗(yàn)手段其出廠的不合格率也會(huì)有一個(gè)由低至高的過(guò)程，首先采用者要承擔(dān)此風(fēng)險(xiǎn)；
　　 在現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中，包括預(yù)熱溫度、層間溫度、熱入量等對(duì)新鋼級(jí)要有一個(gè)探索過(guò)程，在此期間不合格率也有一個(gè)由高至低的過(guò)程，首先采用者更多地承擔(dān)此風(fēng)險(xiǎn)；
　　 采用 X80 后，現(xiàn)場(chǎng)使用的冷彎?rùn)C(jī)、焊絲、環(huán)縫自動(dòng)焊機(jī)、熱彎頭工藝等可能需要改變，重新購(gòu)置或研制，從而增加了工程費(fèi)用；
　　 采用 X80 后，同樣直徑，當(dāng)操作壓力不夠高的情況下，鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高意味著厚度的減薄，亦即厚度直徑比 的減小，這也就意味著管線剛性的降低。從事故分析及風(fēng)險(xiǎn)分析看，管線的第三方破壞通常占破壞原因的 40 ％以上，而管線抵抗第三方破壞能力僅與 t ／ D 比有關(guān)而與強(qiáng)度等級(jí)無(wú)關(guān)。

　從我國(guó)國(guó)情看，我國(guó)雖然經(jīng)濟(jì)近十多年迅速發(fā)展，但仍屬發(fā)展中國(guó)家，筆者建議在采用 X80 問(wèn)題上我們不做 " 第一個(gè)吃螃蟹 " 的人，采取 " 韜光養(yǎng)晦 " 的策略，這對(duì)業(yè)主單位有利對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)也有利。
　　我國(guó)冶金行業(yè)在近十余年來(lái)為發(fā)展管道鋼付出了極大的辛勞，取得可喜的業(yè)績(jī)，目前正在全力攻關(guān) X70 寬板 并積極為能穩(wěn)定 X70 熱軋卷板的質(zhì)量做努力，如當(dāng)前決定大量采用 X80 鋼級(jí)，因我國(guó)冶金業(yè)對(duì)此既無(wú)經(jīng)驗(yàn)又無(wú)業(yè)績(jī)而難與國(guó)外冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，筆者對(duì)我國(guó)冶金業(yè)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(guò)急，當(dāng)然目前抽出少量的力量對(duì) X80 進(jìn)行探索還是必要的，但必須抓住主要矛盾　

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