管道介質的輸送壓力有逐漸增高的(de)趨勢,在輸氣管線(xiàn)上尤為明顯(xiǎn)。這(zhè)是因為在一定範圍內提高輸送壓力會增加經濟效益,以(yǐ)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(qì)體的密(mì)度增加而流速減(jiǎn)小,從而使摩阻下降。 在一條輸氣管線的站間距內由進站到出(chū)戰壓力逐漸下降,而流(liú)速逐(zhú)漸(jiàn)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(chà)△ p 的一半,而後 1 / 4 長度消耗另一半。輸氣管線與輸油管線最大的差別是由進站到出站流速是逐漸增加的,這是介質的可(kě)壓縮性造(zào)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(xià)降,但流速是不變的,摩(mó)阻也是前後相同的。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(néng)耗下(xià)降。 還應指出,輸氣(qì)管線的能耗遠(yuǎn)比輸油為大,僅以(yǐ)西氣東輸管線為(wéi)例,該管線輸送壓力 p : 10MPa ,輸量為(wéi) 120 億 m3 /年,管線長度為(wéi) 4000KM ,粗略按經驗估計能耗大致為 12 億 m3 /年,而輸(shū)量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。 由於對降低能(néng)耗的關切(qiē),輸送壓(yā)力有逐步增加的趨勢。早期我國(guó)四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以(yǐ)後增加到 4MPa ,陝京(jīng)線提升為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國外經濟(jì)發(fā)達國家近十(shí)氣(qì)輸氣管線(xiàn)多選取 12MPa 。 在輸氣管線上(shàng)壓(yā)比亦(yì)有逐(zhú)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均在較高的壓力下運行,這樣也可使(shǐ)能耗減(jiǎn)小。早期壓力多為 1.6 ,後來降至 1.4 ,近年國外有些(xiē)輸氣管線取壓比為 1.25 。當然(rán),壓比減小,壓縮機站數要增加,從而投資會增加。對於管徑、壓力、壓(yā)比(bǐ)均需進行優化計算和比選。 當輸量確定,通過優化確定管徑、壓力、壓比(bǐ)以(yǐ)後,如選取較高壓力而鋼材強度(dù)等級太(tài)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(dài)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 年發布 APl5L 標準,最初隻包(bāo)括(kuò) A25 、 A 、 B 三種鋼級,最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 於 1947 年發布 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(kāi)始,先後發布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼(gāng)級,其最小屈服值分別(bié)為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發(fā)布(bù) 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(jì),全世界 2000 年以前 X70 用量(liàng)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,且多為 ERW 鋼管。 關於 X80 鋼級,國內、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 ,但時至今日 X80 隻處於 " 試驗段階段,總長僅 400KM 左(zuǒ)右。目前正在建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(shàng)無下定決心采用 X80 者,對此筆者曾與國外多(duō)家管道工程(chéng)公司 ( 負責管道設計 ) 的技術人員交換過意見,大家看法基本相同, 大(dà)致可歸納如下: 1 、 X80 鋼級隨著操作壓力的提高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(yè)主不願意首先選用 X80 大致出於以(yǐ)下原因: (1) 某一種新鋼(gāng)級 ( 包括煉鋼、軋製、製管 ) 由開始生產至熟練的生產要有一個不合格率由高至低的過程,用同樣的檢驗手段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風險; (2) 在現場焊接過程中,包(bāo)括預熱溫度、層間溫(wēn)度、熱入量等對新(xīn)鋼(gāng)級要(yào)有一(yī)個探索(suǒ)過程,在此期間不合(hé)格率也有一(yī)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,現場使用的冷彎機(jī)、焊絲、環縫自動焊機、熱彎頭工藝等可能需(xū)要改變,重新購置或研製,從而增加了工程(chéng)費用; (4) 采用 X80 後,同樣直徑,當操作壓力不夠高的情況下,鋼材強度(dù)等級的提高意味著厚度的減薄,亦即厚度直徑比 (t / D) 的減小,這也就意味著管(guǎn)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 %以上,而管線抵抗第三(sān)方(fāng)破(pò)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(wǒ)國雖然(rán)經濟近十多(duō)年迅速發展,但仍屬(shǔ)發展中國家,筆者建議在采用 X80 問題上我們不做 " 第一個吃螃(páng)蟹(xiè) " 的人,采取 " 韜光養晦(huì) " 的策略,這對業主單位有利對我國冶金行業(yè)也有(yǒu)利。 我國(guó)冶金行業在近十餘年來為發展管道鋼付出了(le)極大的辛勞,取得可喜的業績,目前正在全力攻關 X70 寬(kuān)板 ( 做直縫埋弧焊焊管用(yòng) ) 並積(jī)極為能穩定 X70 熱軋卷板的質量做努力,如當前(qián)決定大量采用 X80 鋼級,因我(wǒ)國冶金業對此既無經驗又無業績而難與國外冶金行業競爭,筆者(zhě)對我國冶金業不僅有深(shēn)厚的(de)感情,也深信我國冶金業的能力,但不宜操之過急,當然目(mù)前抽出少(shǎo)量的(de)力量對 X80 進行探索還是必要的,但必須抓住主(zhǔ)要矛盾。,