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管道介質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢，在輸氣管線(xiàn)上尤為明顯。這是因為在一定范圍內提高輸送壓力會(huì )增加經(jīng)濟效益，以輸氣管線(xiàn)為例，在輸量不變的條件下，隨著(zhù)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(xiàn)的站間距內由進(jìn)站到出戰壓力逐漸下降，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(cháng)度消耗生出站壓差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 長(cháng)度消耗另一半。輸氣管線(xiàn)與輸油管線(xiàn)最大的差別是由進(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。由此看出對于輸氣管線(xiàn)壓力的提高可使摩阻下降，而輸送能耗下降。 還應指出，輸氣管線(xiàn)的能耗遠比輸油為大，僅以西氣東輸管線(xiàn)為例，該管線(xiàn)輸送壓力 p ： 10MPa ，輸量為 120 億 m3 ／年，管線(xiàn)長(cháng)度為 4000KM ，粗略按經(jīng)驗估計能耗大致為 12 億 m3 ／年，而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。 由于對降低能耗的關(guān)切，輸送壓力有逐步增加的趨勢。早期我國四川省的天然氣管線(xiàn)輸送壓力為 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陜京線(xiàn)提升為 6MPa ，西氣東輸增至 10MPa ，國外經(jīng)濟發(fā)達國家近十氣輸氣管線(xiàn)多選取 12MPa 。 在輸氣管線(xiàn)上壓比亦有逐漸下降的趨勢。所謂壓比指進(jìn)站壓力與出站壓力之比，壓比減少意味著(zhù)全線(xiàn)均在較高的壓力下運行，這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ，后來(lái)降至 1.4 ，近年國外有些輸氣管線(xiàn)取壓比為 1.25 。當然，壓比減小，壓縮機站數要增加，從而投資會(huì )增加。對于管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優(yōu)化計算和比選。 當輸量確定，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度等級太低，則會(huì )造成壁厚過(guò)大，這給制管、現場(chǎng)焊接以及運輸等諸多環(huán)節帶來(lái)困難，甚至難以實(shí)現。生產(chǎn)的需求促進(jìn)了鋼材等級的提高。 API 于 1926 年發(fā)布 APl5L 標準，最初只包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級，最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年發(fā)布 APl5LX 標準，該標準中增加了 X42 ， X46 ， X52 三種鋼級，其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開(kāi)始，先后發(fā)布了 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 U80 、 U100 標準，其最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ，以后 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。 粗略統計，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(xiàn)也有相當數量選用 X52 鋼級，且多為 ERW 鋼管。 關(guān)于 X80 鋼級，國內、外議論很多，國際上曾對 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 " 試驗段階段，總長(cháng)僅 400KM 左右。目前正在建設中的管線(xiàn)尚無(wú)采用 X80 鋼級的，計劃中或正在準備中興建的管線(xiàn)尚無(wú)下定決心采用 X80 者，對此筆者曾與國外多家管道工程公司 ( 負責管道設計 ) 的技術(shù)人員交換過(guò)意見(jiàn)，大家看法基本相同， 大致可歸納如下： 1 、 X80 鋼級隨著(zhù)操作壓力的提高及準備工作的完善將來(lái)必定會(huì )得到發(fā)展； 2 、當前大石油業(yè)主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因： (1) 某一種新鋼級 ( 包括煉鋼、軋制、制管 ) 由開(kāi)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，用同樣的檢驗手段其出廠(chǎng)的不合格率也會(huì )有一個(gè)由低至高的過(guò)程，首先采用者要承擔此風(fēng)險； (2) 在現場(chǎng)焊接過(guò)程中，包括預熱溫度、層間溫度、熱入量等對新鋼級要有一個(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此風(fēng)險； (3) 采用 X80 后，現場(chǎng)使用的冷彎機、焊絲、環(huán)縫自動(dòng)焊機、熱彎頭工藝等可能需要改變，重新購置或研制，從而增加了工程費用； (4) 采用 X80 后，同樣直徑，當操作壓力不夠高的情況下，鋼材強度等級的提高意味著(zhù)厚度的減薄，亦即厚度直徑比 (t ／ D) 的減小，這也就意味著(zhù)管線(xiàn)剛性的降低。從事故分析及風(fēng)險分析看，管線(xiàn)的第三方破壞通常占破壞原因的 40 ％以上，而管線(xiàn)抵抗第三方破壞能力僅與 t ／ D 比有關(guān)而與強度等級無(wú)關(guān)。 從我國國情看，我國雖然經(jīng)濟近十多年迅速發(fā)展，但仍屬發(fā)展中國家，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 " 韜光養晦 " 的策略，這對業(yè)主單位有利對我國冶金行業(yè)也有利。 我國冶金行業(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(jì)，目前正在全力攻關(guān) X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 并積極為能穩定 X70 熱軋卷板的質(zhì)量做努力，如當前決定大量采用 X80 鋼級，因我國冶金業(yè)對此既無(wú)經(jīng)驗又無(wú)業(yè)績(jì)而難與國外冶金行業(yè)競爭，筆者對我國冶金業(yè)不僅有深厚的感情，也深信我國冶金業(yè)的能力，但不宜操之過(guò)急，當然目前抽出少量的力量對 X80 進(jìn)行探索還是必要的，但必須抓住主要矛盾。 |