管道介(jiè)質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢,在輸氣管(guǎn)線上尤為明顯。這是因為在一定範(fàn)圍內提高輸送壓力會增加經濟效益,以輸(shū)氣管(guǎn)線為例,在輸量不變的(de)條件(jiàn)下,隨著輸送(sòng)壓力的提高氣體的密度增加而流速減小,從而使摩阻下降(jiàng)。 在一條(tiáo)輸氣管線的站間距內由進站(zhàn)到出戰壓力逐漸下降,而(ér)流速逐漸增加,隨(suí)之摩阻也逐(zhú)漸增加,故離進站口 3 / 4 長度消耗生出站(zhàn)壓差△ p 的一半,而後 1 / 4 長度消耗另一半。輸氣管線與(yǔ)輸油管線最大(dà)的差別是由進站到(dào)出站流速是逐漸增加的,這是介質的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的,雖然輸送壓力沿管程逐步(bù)下降,但流速是(shì)不(bú)變的,摩阻也是前後相(xiàng)同的。由此看出對於輸(shū)氣管(guǎn)線壓(yā)力的提高可使摩阻下降,而輸送能耗下降。 還應指出,輸氣(qì)管線的能耗遠(yuǎn)比輸(shū)油為大,僅以(yǐ)西氣東輸(shū)管線為例,該管線輸送壓力(lì) p : 10MPa ,輸量為(wéi) 120 億 m3 /年,管線長度為 4000KM ,粗(cū)略按經驗估計能耗大(dà)致為 12 億 m3 /年,而輸量的(de)。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。 由於對(duì)降(jiàng)低能耗的關切,輸送(sòng)壓力有逐步增加的(de)趨勢。早期我國四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以後增加到 4MPa ,陝(shǎn)京線提升(shēng)為(wéi) 6MPa ,西氣東輸增至(zhì) 10MPa ,國外經濟發達國家近十氣(qì)輸氣(qì)管線多(duō)選取 12MPa 。 在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢。所謂壓比指進站壓力與出站壓力之(zhī)比,壓比減少意味著全線均在較高的壓(yā)力下運行,這樣也可使能耗減小。早期(qī)壓力多為 1.6 ,後來(lái)降至 1.4 ,近年國外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當然,壓比減(jiǎn)小,壓縮機站數要增(zēng)加,從而投資會增加(jiā)。對於管徑、壓力(lì)、壓比均(jun1)需進行優化計算和比選。 當輸量(liàng)確定,通過優化確定管徑、壓力、壓比以後,如選(xuǎn)取較高壓力而鋼材強度等(děng)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(duō)環節帶來困難,甚至難以實現。生產的需求(qiú)促進(jìn)了鋼材等級的提高。 API 於 1926 年發布(bù) APl5L 標準,最初隻包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級(jí),最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 於 1947 年發(fā)布 APl5LX 標準,該標準(zhǔn)中增加了 X42 , X46 , X52 三種鋼級,其最小屈服值分別為(wéi) 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開始,先後發布(bù)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(fā)布(bù) U80 、 U100 標準,其最小(xiǎo)屈服(fú)值分別為(wéi) 551 、 691Mpa ,以後 API 又(yòu)將 U80 、 U100 改為(wéi) X80 、 X100 。 粗(cū)略統計,全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 %左右, X65 、 X60 均(jun1)在(zài) 30 %左右徘徊,小口徑(jìng)成品油管線也有相當數(shù)量選用 X52 鋼級,且(qiě)多為 ERW 鋼(gāng)管。 關於 X80 鋼級,國(guó)內、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(dàn)時至今日 X80 隻處於 " 試驗段階段,總長僅 400KM 左右。目前正在建(jiàn)設中的管線尚無采用 X80 鋼級的,計劃中或正在準備中興建的管線尚無下定決心采用(yòng) X80 者,對此筆者曾與國(guó)外多家管道工程公司 ( 負責管道設計 ) 的技術人員交換過意(yì)見,大家看法基本相同, 大致可歸納如下(xià): 1 、 X80 鋼級隨著操作(zuò)壓力的提高及(jí)準備工作(zuò)的完善將來必定會得到發展; 2 、當前大石油業主不願意首先(xiān)選用 X80 大致出於以下原因: (1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼、軋製、製管 ) 由開始(shǐ)生產至(zhì)熟練的生產要有一個不合格率(lǜ)由高至低的過程,用同樣的檢驗手段(duàn)其出廠的不合格率也會有一個由低至高的過程,首先采用者要承擔此(cǐ)風險; (2) 在現場焊接過程中,包(bāo)括預熱溫度、層間溫度、熱入量等對新鋼級要(yào)有一個(gè)探索過程,在此期間(jiān)不合格率也有一個由高至低(dī)的過程,首先(xiān)采用者更多(duō)地承擔此風險;(3) 采用 X80 後,現場使用的冷彎機(jī)、焊(hàn)絲、環縫自動焊機、熱彎頭工藝等可(kě)能需要(yào)改變,重新購置或研製,從而增加了工程費用; (4) 采用 X80 後,同樣直徑,當操作(zuò)壓力不夠高的情況下(xià),鋼材強度等級(jí)的提高意味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比 (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(pò)壞原因的 40 %以上,而管線抵抗第三方破壞(huài)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(jīng)濟近(jìn)十多年迅速發展,但仍屬發展中國(guó)家,筆者建議在采用 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金行業也有利。 我國冶金行業在近十餘年來為發展管道(dào)鋼付(fù)出了極大的辛(xīn)勞,取得可喜的(de)業績,目(mù)前正在全力(lì)攻關 X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊(hàn)焊管(guǎn)用 ) 並積極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力(lì),如當前(qián)決定大(dà)量采用 X80 鋼級,因我國冶(yě)金業對此既無經驗又無業績而難與國外冶金行業(yè)競爭,筆者對我國冶金業不僅有深厚的(de)感情,也深信我國冶金業的能力,但不宜操(cāo)之(zhī)過急,當然目前抽出少量的(de)力量對 X80 進行探索還是必要(yào)的,但必須(xū)抓住主要矛盾(dùn)。,