|
如果国内的冶金企业能保证西气东输二线工程所需的X80管道钢的供应,那么我国的冶金技术将出现一个质的跨越,一举跻身全球冶金大国行列。
——编者
首钢研制X80级别钢板获得成功。
西气东输二线(简称西二线)干线管道建设为4945公里,管道采用X80高等级材质钢管,与西气东输一线采用的X70管道钢相比,其强度增加14%,投资可降低10%,节约钢材14%以上,从而使这条举世瞩目的天然气管道成为中国石油履行社会责任的节约工程、高效工程和责任工程。而且,在口径、压力、输送距离、钢级等技术指标方面均填补国内外空白。作为国家十一五规划的重点工程,是“世界上输气线路最长,输气管压力最大,口径最大和钢级最高的一条输气管道”,给我国钢铁、制管工业的发展带来了新机遇。
我国重点钢铁企业具备X80板材生产能力
据专家介绍,西二线国内部分管道全长为8794公里,其中,干线全长4945公里,采用X80钢级管材;支干线全长3849公里,采用X70钢级管材。全线用钢量440万吨,其中X80钢材量为278万吨。
国内几乎所有大钢厂均参与了X80钢的冶炼和研制。目前,宝钢、鞍钢、武钢、首钢、沙钢等7家钢厂提供的X80板材,在华北油田一机厂、宝鸡钢管厂、巨龙钢管厂等制管企业进行了多批次、多回合的钢管单炉试制,继而又完成了千吨级钢管批量生产,并运抵西二线开工现场,成功完成了西二线板材和钢管的科研项目,确保西二线能够按期开工建设。
2007年,全国全年钢产量达4.6亿吨,但高技术、高等级的特种钢材的产量不足。2002年,西气东输一线建设1060毫米口径管道,采用了X70钢材,在各大钢厂的努力攻关下,实现了大部分用钢的国产化,同时也提升了国内钢铁企业的产品技术水平。西二线干线口径为1219毫米,选用X80钢材用于干线管道建设。围绕X80钢材,国家几乎所有的重点钢厂都参与了攻关科研,加班加点生产出了符合要求的X80级别钢板。同时,几乎所有的相关石油设备厂也都参与了钢管的试制和生产,而且基本实现了量产。
西二线选择高压力、大口径管道输送技术
目前,世界上采用X80钢材建设的天然气管道只有2000公里,而且基本上都属于短距离输气管道。中国石油以敢为天下先的姿态,在西气东输二线采用X80管材钢建设大口径、大输量的近5000公里长输干线管道,一是因为我国的管材研究和生产通过西气东输一线等大型管道的建设积累了丰富的经验,并且步入世界先进行列;二是X80钢级管道钢在我国也已经进行了若干年的前期研究并建设了7.8公里的试验管道,为西气东输二线采用X80管线钢打下了坚实的基础。
据中国石油管道建设有限公司的设计专家介绍,世界各国对油气管道钢材使用的理念存在差异。
欧美国家主张高刚性、高压力、较小口径管道输送。通常是几百毫米的口径,12兆帕的输送压力(相当于120米的水位静压力),这对管道的板材要求很高。好处是压力高,中途所需加压站少,节约投资。
俄罗斯和前苏联却偏爱大口径、低压力。俄罗斯的油气管道动辄就是1米多的直径,但是普遍使用低压力输送,好处是输量很高,但是中途需要加压站,投资偏高。
中国的西二线这次是选取两者的优点走第三条路线。西气东输二线使用1219毫米的管径配12兆帕的输送压力。所以,在大口径管道里它的压力最高,在高压管道里它的口径最大,放在一起就是“世界上输气线路最长,输气管压力最大,口径最大和钢级最高的一条输气管线”。
钢铁企业与制管企业联合攻关
西二线最终之所以选择了X80钢材作为主干管道用钢,中国石油天然气集团公司管材研究所功不可没。这里的专家告诉记者,在西二线设计前期,对采用哪种钢级的争论一直在继续。经过分析,管材所认为,如果采用X70管线钢,那么管壁的厚度将比西气东输一线多三分之一,如此厚的钢板将使钢板生产企业的制造难度加大,同时生产质量控制的难度也将加大,而且相应的对钢管生产设备要求和能力也要增加,不利于实现钢管的国产化。同时,钢板壁厚的增加会带来其他诸如管件和弯管等制造难度的加大。如果采用X70钢,在达到同样强度的前提下,整个管道耗费的钢材将比采用X80高强度管线钢增加14%,投资也将随之增加,这与国家“节约能源资源”的基本国策相悖。
采用X80高强度管线钢,可以节约大量钢材,节约投资效果明显。而要向决策层提供采用X80钢的强有力技术依据,管材所则面临巨大压力。
首先,国际上无先例可借鉴。此前,德国于1992年建设了世界上首条长度只有260公里的鲁尔管道,采用了X80钢。2004年,美国608公里的夏延管道也成功地采用了X80钢。除此之外,采用X80钢都是一些十几公里、几十公里的近距离管道。作为试验和技术储备,我国也曾在西气东输与陕京二线的联络线上,使用了7.9公里的X80钢。但要在总长度近5000公里的西气东输二线主管道上采用X80钢,这些经验显然不足以说明问题。
其次,在提供决策支持的过程中,西气东输二线处于保密论证阶段,大量的试验研究需要钢铁企业和制管企业的配合,这给研究带来一定的困难。最关键的是技术本身。虽然管材所是国内权威的石油管研究机构,但此前国内的天然气长输管道最高使用的钢级是X70,要在短时间内拿出X80的相关研究结果、一整套标准和技术措施,谈何容易?
十五期间,管材所就开展了高强度管道钢研究开发工作,在完成冀宁联络线X80工程试验段相关工作的基础上,十一五规划中更是将X80管线钢管应用研究列为重点方向。2006年,该所申请了中国石油集团公司技术开发项目《X80管线钢管在大口径高压大输量长输天然气管线的应用研究》,并取得一系列重要进展,这些成果为中国石油集团公司决策西气东输二线采用X80管道钢提供了可靠依据。
创新标准体系,填补国内空白
西气东输二线在确定选用X80钢之后,管材所迅速制定了《西气东输二线工程建设用X80钢管评价方案》、《西气东输二线项目驻厂监造组工作流程》和《西气东输二线项目驻厂监造组监造流程》,明确了试制评价方法、程序及驻厂监造流程,以保证试制和评价工作的顺利进行。
在管材所紧张而有条不紊的研究评价工作中,一项项研究成果相继诞生,“高性能管线管性能综合评价及应用技术”、“高性能管线钢的组织鉴别和性能评估技术”、“高性能管线钢管关键性能指标的确定技术”、“基于应变的管道设计和基于可靠性的管道设计技术”等重大成果取得了较大进展,已经写入西气东输二线相关标准之中,并在检测评价中发挥着重要作用。
西气东输二线工程(包括中亚管道)需要建立相应的标准体系,该标准体系中的全部管材技术标准均由管材所负责制订。目前,《西气东输二线天然气管道用热轧板卷技术条件》等14项技术标准已提交中国石油管道建设项目部发布实施,保证了试制、评价工作和国外订货工作的顺利进行。
《西气东输二线工程技术标准及关键技术指标研究》的全部3个专题、《抗大变形钢管关键技术指标和产品研究》以及《高钢级管线钢及其大口径焊管与管件研究》、《西气东输二线管道完整性管理技术研究》等关键研究项目也已取得阶段性成果,并发挥核心作用。该所参加的国家科技支撑计划项目《西气东输二线管道工程关键技术研究》也取得重要进展。通过《X80管线钢管在大口径高压大输量长输天然气管线上的应用研究》项目,该所掌握了抗变形能力主要指标和参数,并成功进行了X80钢管的试验测试,在此基础上提出了基于应变地区使用的直缝埋弧焊管补充要求和西气东输二线断裂控制方案,断裂控制方案已通过专家审查。
西二线建设已经扬帆,只待东风!
|