深海用直縫輸氣管線管的開發和應用

  隨著陸地能源的逐步枯竭,海底能源開發已成為重點區域,因此海底輸送管道的建設重要性就日益凸顯。自從20世紀50年代美國在墨西哥彎鋪設第一條海底管道以來,全世界的海底管道鋪設深度最大為3052m,而我國尚無深海用輸送管線鋼管生產的先例。

  我國擁有300萬km2以上的海洋國土面積,積極開發和利用海洋油氣資源,是國家能源戰略的一部分。近年來,隨著國內海洋石油天然氣勘探裝備和技術能力的增強,以及國內大型鋼廠的管線鋼和制管廠的管線鋼管生產裝備與開發能力的不斷提高,海底管線管的建設取得了長足進步。

  南海荔灣海底管道項目是我國第一個深海天然氣項目。深水段管道將在1500米的深海處進行鋪設,鋼管承受的外壓為15MPa,內壓為29.4MPa,還要經受風、浪、水流、冰和地震等環境載荷造成管道平移和振動的作用,因此,要求鋼管具有抗大變形的能力,要求鋼管強度高、壁厚大、直徑小,具有較大的厚徑比和優異的斷裂韌性。

  番禹珠江鋼管有限大众彩票采用南京鋼鐵股份有限大众彩票和韓國POSCO大众彩票提供的鋼板,為該氣田開發生產了深海用直縫輸氣管線管5.2萬噸。該項目具有很高的技術和生產難度,主要體現在以下幾個方面:

  (1)要保證鋼管具有優良的斷裂韌性。因為該管線在深海服役,一旦發生斷裂,將是一場大災難。為了使鋼管具有優良的斷裂韌性,必須滿足CTOD、DWTT和CVN等性能指標的要求,因此對原材料的合金成分組合要求嚴格,對鋼的純凈度要求高,同時對鋼中的殘余元素As、Sb、Sn、Bi、Pb以及B均有嚴格要求,原材料的控制和冶煉難度大。

  (2)厚度規格大,低溫斷裂韌性難以達到技術要求。鋼管的DWTT性能要求在試驗溫度為-10℃時,剪切面積百分比的平均值達到85%以上,對于鋼板則要求試驗溫度為-20℃時,剪切面積百分比達到該要求,這對于厚鋼板來說就很難達到,因為一是壓縮比小,中心偏析難控制,二是厚壁各部位的晶粒大小不均勻。

  (3)鋼管的屈服強度波動范圍窄,且橫向和縱向均為相同的要求,在鋼管批量生產時控制難度大。

  (4)鋼管厚徑比大,成型困難,形變強化大,制管前后的性能差異也大。

  1500米深海用管線管的大批量順利生產和成功投入使用,開創了我國制造直縫埋弧焊管適用于深海的先河,這是向深海進軍的里程牌,具有巨大的經濟效益和社會效益。