我國大變形輸送管技術現狀

張振宇馮垚楊繼忠鄭瑞玲（.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安70000；.中國石油天然氣管道局國內事業部，河北廊坊065000；.中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司，河北滄州06650）

我國大變形輸送管技術現狀

張振宇1馮垚2楊繼忠3鄭瑞玲3（1.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安710000；2.中國石油天然氣管道局國內事業部，河北廊坊065000；3.中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司，河北滄州062650）

隨著管道建設向地震區、凍土區、滑坡區等環境惡劣地區發展，我國開始有計劃的研發并使用抗大變形的輸送焊管，提出了新的設計方法即“基于應變的設計方法”，在材料研發、成型擴徑工藝、焊接方面取得了重大突破，成功研制了抗大變形焊管，已為中緬管線生產2.1萬噸X70大變形焊管，為西氣東輸三線生產X 80大變形焊管1千噸。

大變形；油氣輸送；焊管；應用

引言

隨著管道建設向地震區、凍土區、滑坡區等環境惡劣地區發展，不得不考慮因外力的作用，如地震產生地層的移動、凍土區周期性融沉及凍脹導致地面運動等引起管道縱向要承受的巨大塑性應變。在這些地區使用的焊管必須考慮適應大的塑性應變的能力，以保證管線的安全性和完整性。這種新的設計方法即“基于應變的設計方法”，要求管道自身能夠承受大的縱向應力、應變，以適應地質條件引起的變化，確保管道的安全性和完整性。

一、大變形焊管研制過程

我國在西氣東輸二線管道工程管道的部分地區首次采用了基于應變設計。為了滿足西二線管道建設的急需，中國石油在2006年設立了西氣東輸二線工程關鍵技術研究（一期）重大科技專項，已經將大變形焊管研制列入了研究計劃。經過努力，成功開發了X80系列管材產品，包括螺旋、直縫焊管、彎管和管件，但對大變形焊管僅進行單根試制。由于研制難度大、時間緊等因素，X80大變形焊管未取得突破。西氣東輸二線工程使用的X80大變形焊管都是從日本進口的。成為西二線X80系列管材中唯一沒有實現國產化、需依賴進口的產品。

2009-2010年，我國進行了X65、X70、X80大變形焊管的研發，成功開發出了大變形焊管單根樣品。

2011年，結合中緬管道建設需求，成功進行了X70等規格大變形焊管的千噸級試制，取得了良好的效果。實現了我國大變形焊管首次國產化成功。

2012年初開始，針對西氣東輸三線、四線等管道對X80大變形焊管的需求，我國開展X80大變形鋼管科研攻關，2012年9月成功完成了西三線X80大變形焊管的千噸級試制工作，并通過了國家石油管材質量監督檢驗中心的檢測評價。2012年11月5日，X80大變形焊管的千噸級試制通過了中國石油集團及中國鋼鐵協會的鑒定。目前，X80大變形焊管已經確定在西三線基于應變地區使用。

二、技術難度與水平

大變形鋼管是日本的JFE公司1996年開始此類鋼管的開發，并于2000年后在日本首次采用了這類材料鋪設試驗段。標志性的應用是西氣東輸二線管道工程，中石油從JFE采購了上萬噸的X80抗大變形焊管。

隨著管道建設對鋼管的要求越來越高，尤其是隨著管道通過環境的惡劣以及鋼級的提高，具備高的縱向形變能力以及變形強化能力的鋼管，也就是大變形鋼管依然是世界上研究的熱點之一，現在在建的和規劃的管道越來越多的采用該類鋼管。

三、技術突破

大變形焊管與普通焊管相比，其性能要求、設計思路、制造技術有很大的差異，是一個全新的焊管產品。通過X70、X80大變形鋼管的研制我公司在以下幾個方面取得了技術進步和突破。

1.材料開發方面

大變形鋼管性能要求高，實踐證明普通的組織成分設計不能滿足大變形的要求，組織成份方面沒有一個比較成熟的經驗，參考文獻和標準也很少。國內鋼廠的設計也在摸索之中，尤其是對于不同組織類型和比例的鋼板制管后的性能變化沒有參考依據，鋼板開發沒有明確目標。

在大量研究的基礎上提出了鐵素體+貝氏體組織比例控制要求、強度控制要求、Cr、Mo復合成分設計，創新性的將顯微組織檢驗及比例作為重要條款列入鋼板技術條件。為大變形鋼板的開發奠定了基礎，成功地批量開發出了適用于大變形鋼管制造的鋼板。

2.鋼管成型、擴徑工藝方面

通過大變形鋼管的開發對成型和擴徑工藝有了更深入的認識，大變形鋼管研制過程中發現，成型工藝對于鋼管性能尤其是縱向性能（強度、均勻延伸率的指標）有著很大的影響。成型的壓下道次、壓力等參數對于鋼管的強化作用直接影響鋼管的縱向性能，因此，必須通過實驗優化成型參數并兼顧橫向、縱向性能，在成型后就進行鋼管性能的首次檢測，才能綜合考慮成型和擴徑對性能的影響制定的最優的制管工藝，以保證最終大變形鋼管的性能。

3.焊接方面

大變形鋼管除了增加了縱向性能要求外，良好的焊縫和熱影響區韌性也是非常重要的指標。通過系列研究，形成了集焊接坡口設計、焊材匹配、焊接工藝參數為一體的適合大變形鋼管焊接的低熱輸入焊接工藝技術，解決了大變形鋼管焊縫及熱影響區強度、韌性問題。焊縫內在質量優良、沖擊功平均達180J，熱影響區沖擊功平均達245J。在具備大變形能力鋼管的焊接技術方面取得了突破。

四、應用效果

大變形鋼管研制成功后，已為中緬管線生產2.1萬噸X70大變形焊管，為西氣東輸三線生產X80大變形焊管1千噸。采用大變形焊管是解決管道建設向地震帶、凍土區、滑坡區及采空區的進展的根本出路，我國已計劃今后在此類地區均采用大變形焊管。僅西氣東輸四線、五線將需求大變形焊管5萬多噸；國外阿拉斯加管道、中俄管道等工程項目也將有很多復雜地區，必將大量采用大變形焊管，大變形鋼管的應用前景十分廣闊。

［1］王旭，陳小偉，李國鵬等.我國抗大變形管線管的研制進展［J］.焊管，2013年第06期.

［2］趙波，孫琦，曹貴貞等.國內外油氣管道用抗大變形焊管的研制現狀［J］.焊管，2013年第01期.