石油管材產品標準應用現狀及發展建議

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(中國石油技術開發有限公司　北京　100028)

0　引　言

標準是對重復事物的概念所作的統一規定。它以科學、技術和實踐經驗的綜合成果為基礎，經有關方面協商一致，由主管機構批準，以特定形式發布，作為共同遵守的準則和依據[1]。標準在技術上的引領作用、在貿易中的規范作用、在安全上的保護作用、在發展中的協調作用和在競爭中的壁壘作用，對推動我國石油管材產品的國際化發展戰略至關重要。

石油管材主要包括石油專用管和管線管。石油專用管又叫油井管，主要包括油套管、連續油管和鉆桿、鉆鋌、加重鉆桿、方鉆桿等；管線管又叫輸送管，主要包括直縫埋弧焊管、螺旋埋弧焊管、高頻電阻焊管、無縫管等。近年來，隨著油氣工況越來越復雜以及新技術的不斷出現，其他新型管材產品(如耐蝕合金管、非金屬管、各種金屬和非金屬復合管等)也逐漸進入石油天然氣領域[2]。

自石油管材產品國產化、標準化以來，以美國石油協會API和中國石油行業SY為主的石油管材產品標準系列建立起了制造商和產品使用者之間的橋梁，大大促進了國內石油管材產品生產制造技術和質量管理水平的提高，為中國石油工業的發展作出了應有貢獻。但在市場應用過程，尤其是國際市場應用中，目前的石油管材產品標準仍存在諸多的不足，不利于生產制造技術的進一步提升和合理、有效使用。筆者結合在國際市場石油管材產品供貨過程中的體會，對石油管材產品標準應用現狀及存在的問題進行必要的分析。

1　石油管材標準分類及特點

1.1　主要標準分類

按照標準化對象，標準通常可分為技術標準、管理標準和工作標準三大類；技術標準又可以分為基礎標準、產品標準、方法標準、安全衛生與環境保護標準四類。按照約束力強弱，標準又可以分為強制性標準、推薦性標準和標準化指導性技術文件。按照適用范圍，標準又可以分為如下幾類(級)：國家或地區標準、行業標準、地方標準和企業標準。根據制定人的不同，企業標準又可以分為生產制造企業標準和使用企業標準(有時使用企業又會根據具體的項目執行相應的項目標準或項目技術規范)。此外，國際標準和國外先進標準由于具有較大的影響力和較高的權威性，得到了越來越廣泛的認可和應用，甚至成為最流行的國際標準(如API)；部分國際標準、國外先進標準和國家標準出現了相互借鑒甚至合并現象(如API與ISO，API與ANSI，NACE與ISO等)。

我國目前現行的管材標準體系主要有石油管材通用基礎標準、油井管標準、輸送鋼管標準、非金屬及復合管標準、其它焊接鋼管標準、油氣壓力管道安全評價標準六大類。在石油管材領域，國際上主要采用的標準以API標準體系為代表，涉及ISO、其他國家或地區標準、行業標準、企業標準及國際先進標準等，這些標準又以產品標準和方法標準為主。筆者主要就產品標準進行探討，除非必要，一般不涉及方法標準的討論。表1列出了石油管材常用產品標準及分類。

表1　石油管材常用產品標準分類列表

1.2　石油管材產品標準的特點

國外石油管材標準經過多年的發展，積累了許多成熟的經驗，突出的特點是標準體系比較完善、更新速度快、標準的適用性和針對性強、標準的技術儲備比較充分。

作為現實意義上的國際通用標準，API標準在全球范圍具有很高的認可度和普遍的應用，對促進全球石油管材乃至石油裝備產品的標準化、規范化起到了有力的推動作用。為了顧及更多的生產制造企業和使用企業，擴大其適用范圍，API等國際通用標準的諸多指標要求較松[3]，屬于入門級要求。

很多國家標準、行業標準、企業標準或項目標準都是在國際通用標準的基礎上不同程度地加嚴，以適應本國、本行業、本企業或本項目的需要。

為了適應不同的產品使用者需求和生產商制造能力，很多標準對產品制造規范進行了分級、分組，如API 5CT標準中規定了套管、油管、平端套管襯管和短節、接箍毛坯及附件的交貨技術條件，并建立了三個產品規范等級(PSL-1、PSL-2、PSL-3)的要求，對產品要求逐級加嚴。

除此之外，還有一些標準甚至衍生出一些子類產品標準；國際上各大油公司(如ExxonMobil、Shell、Chevron等)結合工程的實際需要，均制定了一些采購和現場作業的技術標準和規范，作為API標準的補充，這些標準在技術內容上較API標準更嚴苛、更先進。

2　產品標準執行中存在的問題

2.1　標準體系方面

1)部分標準缺乏系統性、協調性

目前，國內石油管材產品標準以API為代表，同時共存的標準包括中國國家標準、國際標準、行業標準，在部分重點項目和出口項目中還往往涉及項目標準。一方面是多個標準系列共存，存在重復制定現象；另一方面是一些共性的問題在多個標準體系中均沒有得到很好的規定，存在技術空白現象。此外，各個標準之間相對獨立、分散，缺乏統一性和協調性，從而給使用帶來一些混亂和不便。還有一些國標和行業標準制定滯后，技術內容落后，制定出來的標準由于內容已經過時、使用者不明確、使用不習慣等種種原因而無法被有效采用。

2)高端產品缺乏統一標準

在常規產品方面，除了產品標準之外，以API為代表的石油管材標準體系中包含了產品性能和設計計算標準，從而建立起了基本的“產品設計→生產制造→試驗檢驗→產品性能→工程應用”配套體系。但隨著油氣勘探開發難度的不斷加大和作業要求的不斷提高，石油管材產品的使用工況也越來越苛刻，相應的高端產品(非API產品)也得到越來越廣泛的應用，如以高壓氣井用氣密封螺紋為代表的特殊螺紋油套管、以高抗扭為代表的特殊接頭鉆桿、抗硫和低溫鉆桿、高抗腐蝕油套管和管線管(含各種復合管)、高抗擠毀套管、超深井用油套管、非常規尺寸油套管，以及由上述特殊工況組合而成的各種極端苛刻工況產品等。在高端產品方面，缺乏普遍適用的產品性能和工程應用標準，也缺乏完整的生產制造和檢驗標準[4,5]。這對于合理、有效地生產和使用產品造成了極為不利的影響。目前，一些高端產品在使用中出現失效事故，造成巨大的經濟損失，其主要原因就是缺乏統一的產品標準、檢測評價標準和現場應用、操作規范，質量把控難度大，產品選型較為盲目。

3)部分標準條款模糊、籠統或脫離工程實際，缺乏可操作性

出于種種考慮(如適應不同用戶和制造商的實際條件)，很多標準在一些條款的表述上存在一定的模糊性，這增加了執行的靈活性，但也同時造成了對條款理解的分歧，容易造成用戶(含產品使用者和工程設計者)和制造商之間的爭議和推諉。如API Spec 5CT PSL2要求對油套管螺紋噴砂，但噴砂的具體技術要求和驗收準則(如表面粗糙度、錨紋深度等)等并沒有具體規定。再如API RP 5C1對油井管的存儲、運輸和現場操作作了比較明確的規定，包括對套管下井作業和上扣速度，管子如何堆放和堆放層數等均有明確要求，但由于實際現場條件和作業限制，國內外很多現場無法嚴格執行該標準。

2.2　用戶使用方面

1)缺少對標準的全面認識

許多用戶在訂貨時使用API標準，在一般工況下，API管材產品基本能滿足要求，而且是最經濟的、合理的做法。但是，很多用戶在工況復雜苛刻的環境下，依然只采用API標準作為訂貨技術條件，這樣顯然是不合理的，甚至存在很大的安全隱患。導致這種“低配高用”情況的主要原因是有些用戶對API標準存在認識誤區，以為API標準既然是世界通用標準，就一定是先進、高端、全面的標準。還有一些用戶雖然認識到API標準的局限性，也對一些國際權威組織發布的特殊工況使用標準有一定了解，但由于對標準認識的不全面，造成一些不必要的麻煩。如一些用戶考慮到實際工況為酸性服役條件，在訂貨時只提要抗酸管，參考NACE標準，但其實NACE標準中包含很多個標準，如NACE MR0175是酸性服役條件下的選材標準，NACE TM0177規定了SSC試驗方法，NACE TM0284規定了HIC試驗方法等，供應商不能越俎代庖，代替用戶對材料選擇做決策。另外，NACE標準中雖然對選材標準、試驗方法做了推薦和規定，但對于酸性服役條件中比較敏感的硫、磷元素含量及HIC、SSC的試驗頻次等還應由用戶或用戶聘用的工程設計方來定奪。

2)工況復雜化，采用標準不規范

隨著實際工況越來越復雜，如在高寒、深海、沙漠和地質災害高發等惡劣環境下建設長距離、高壓、大流量油氣輸送管線，以及在深井、超深井、高壓氣井、鹽膏層等復雜工況下勘探開發時[6,7]，用戶使用“API標準+補充技術規范”的訂貨方式越來越普遍。補充技術規范是用戶在API標準基礎上提出的特殊附加要求，該要求會明確API標準中的一些可選項和未明確的內容，如試驗頻次、試驗等級、探傷方法、外觀要求等，以此確保產品質量，保證使用安全。而實際使用這種方式時也存在一些問題，如制定技術規范的人員水平參差不齊[8]，很多是紙上談兵，沒有深入現場實地考察或缺乏工程實踐經驗。從而造成所制定的技術規范不協調、不系統，甚至出現與基礎API標準矛盾的現象；一些用戶在制定補充技術規范時，沒有結合實際工況做真正意義上的研究設計，而是照搬照抄、生拉硬拽；也有一些用戶對標準的理解不充分，僅從自身的質量風險出發，簡單的認為技術要求越嚴格就越安全，就不會發生質量事故，致使在制定規范時一味地追求高標準、嚴要求，不考慮制造廠生產實際和質量控制成本等。譬如，國內經過西氣東輸項目后，很多用戶在管線管采購時照搬西氣東輸技術規范，認為只要符合西氣東輸項目技術規范的管線就是好管線，就不會有風險，甚至對一些小口徑、低壓力、工況并不復雜的管線使用西氣東輸管線標準，“高配低用”，造成了極大的浪費。

3)部分用戶以標準作為技術壁壘，達到預期目的

由于技術或商務原因，部分用戶以標準作為技術壁壘，或是指定某些制造商或品牌，從而不利于其他制造商(供應商)公平競爭。如俄羅斯及獨聯體地區目前石油管材執行獨聯體跨國標準(GOST標準)，是由前蘇聯國家標準轉變過來的，自成體系。盡管目前該標準逐步與API標準接軌，但仍保留了很多技術特色，如在管材規格、螺紋接頭等方面，分類很細，針對性較強。如在俄羅斯石油公司的石油管材招標中，技術要求除了GOST標準外，針對某些產品還經常要求同時滿足一些Ty文件的技術要求，這些Ty文件是俄羅斯石油公司在某些合同中與供應商簽訂的補充技術文件，這些標準對于外國制造商(供應商)來說在文件搜集、翻譯和標準消化上均有很大難度。

近年，隨著勘探開發難度逐年遞增，特殊螺紋產品在國際市場上的占有率越來越高，但一些國際石油公司的管材招標中經常會明確指定幾個或若干個品牌(如VAM、Hunting、Tenaris等)，或者對某些性能數據提出明確但不盡合理的要求從而變相達到指定品牌的目的。

2.3　生產制造方面

1)對標準的地位和定位認識不足，對標準的具體要求認識片面

部分制造商對標準的地位和定位認識不充分，不能完全正視“產品標準是對產品的生產、檢驗所做的統一規定，它以科學、技術和實踐經驗的綜合為基礎，作為共同遵守的準則和依據”。甚至無視“標準一旦確定為各相關方的共同遵守的準則和依據，就具有極強的權威性和強制性”，在項目執行過程中存在討價還價、甚至私自降低標準要求的做法。一些制造商對標準的具體內容和詳細要求進行選擇性的解讀，只關注對自己有利的要求和數據，有意無意忽視對自己不利的要求，尤其是涉及多個標準同時執行時，該現象更為突出。

2)制造商生產經驗不足

部分制造商缺乏對相關標準的充分認知和相關生產經驗，想當然地以現有經驗推測未知或不熟悉的領域。盡管目標設定的很完美，但在實際生產過程中，往往遇到這樣或那樣的困難，且一時難以解決，不僅影響了生產進度，也對自身信譽造成傷害。這在非常規產品生產方面比較突出。

3)制造商管理水平有待提高

標準在很大程度上反映的是制造商整個質量控制體系，不僅要求制造商在技術水平和硬件基礎上滿足標準要求，更要求制造商從原材料采購、入廠檢驗、生產制造、試驗檢驗及可追溯性等全流程控制。部分制造商盡管取得了相關標準的認證，也能夠小批量生產符合標準的產品，但在大批量生產中往往存在這樣或那樣的問題(如人機效能低、產品成材率低等)，這在很大程度上是其制造管理水平低下的反映。

4)部分特殊產品，缺乏統一標準

部分特殊產品(非常規)產品，缺乏統一的執行標準[9]，一般屬于制造商的專有技術或品牌，制造商在生產制造的細節上具有較大的主動權，不利于用戶對產品性能和質量的實質性掌控和判斷[10]。

3　對石油管材產品標準發展的建議

1)標準制定單位應加強標準體系建設，提高標準制修訂水平，加速交叉重復標準的整合及落后不適用標準的廢止，制定出更適合市場要求的標準。同時，加速推進特殊工況石油管材產品標準(如含硫環境用管材技術標準、特殊螺紋油井管選擇評價檢測標準、超深井用油套管技術標準、抗腐蝕管線管技術要求等)。

2)加強標準宣貫實施工作，對重點標準和新制定的標準要做好定期宣貫工作，通過宣貫幫助制造企業(供應商)及時掌握標準最新動態，了解市場需求，提高標準技術水平。

3)標準使用單位(制造商和用戶)應高度重視標準的重要地位和適用性。在技術交流和談判中，準確把握標準和技術規范的適用性和可操作性，本著既滿足用戶實際需求，又便于制造商生產執行的原則，將用戶的要求逐一轉化成對制造商的要求。即使是最簡單、最常規的產品，也要高度重視標準和技術規范的重要性。

4)標準使用單位(制造商和用戶)應積極開展標準基礎研究工作，對國際先進標準和國際大石油公司管材相關標準和技術規范進行跟蹤研究并加以消化、吸收和應用。如用戶要將標準要義精準地體現在產品選型和技術要求中，制造商要將其貫徹到生產的各個環節中，并盡可能制定相應的內控標準以適應新形勢的發展。

[1] 李延豐，張衛華，嚴春麗，等．石油天然氣輸送管標準探討[J]．鋼管，2010，39(2): 63-68.

[2] 李鶴林. 石油管工程[M]. 北京：石油工業出版社，1999: 1-6.

[3] 樊治海，方偉，秦長毅，等. 實施標準化戰略促進油井管工程發展[J]. 石油工業技術監督，2004，20(2): 14-19.

[4] 徐婷，李為衛，方偉，等. 石油管材標準體系研究及發展規劃[C]//中國標準化協會.“中光防雷杯”優秀論文選集，北京：中國標準化協會，2014, 1132-1136.

[5] 廖凌，崔順賢，葉頂鵬，等. 油井管標準的技術現狀分析[J]. 石油工業技術監督，2009，25(8): 5-12.

[6] 李鶴林，張文利. 高性能油井管的需求與發展[J]. 鋼管，2009，38(1): 1-9

[7] 王雙來，彭娜，胡松超，等.非API油井管的發展及質量控制方式[J].石油工業技術監督，2015，31(9)：10-14.

[8] 潘麗梅，謝艷峰. 國內管線鋼標準應用現狀分析[J]. 冶金標準化與質量，2005，43(6): 30-32.

[9] 方偉，徐曉峰，徐婷. 油井管標準化及非API油井管標準體系[J]. 石油工業技術監督，2010，27(6):20-23.

[10] 蔡曉聞，高連新. 我國油套管特殊扣螺紋接頭的發展現狀[J]. 焊管，2008，31(4): 41-44.