《自然科学国外天然气高压输送技术油气管道钢管制造技术及相关问题.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自然科学国外天然气高压输送技术油气管道钢管制造技术及相关问题.pptx（141页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、福建LNG输气管道1引言引言近15年来，国外天然气管道输送技术发展迅速，表现在：v高压输送及富气输送技术；vX80X120高钢级管线钢的开发与应用；v钢管制造技术；v管道机械化施工技术；v干线管网自动控制技术；v.西气东输管道工程的实施，标志着我国输气管道技术全面提升到了一个新的高度。第1页/共141页福建LNG输气管道2引言引言西气东输管道的建设，也使我国管线钢和钢管制造技术取得重大突破，达到了一个新的水平。中国海洋石油总公司进行的广东和福建液化天然气项目是我国首次应用LNG的重大工程，具有开创性的意义。福建LNG项目具有后发优势，有可能利用我国多年管道建设尤其是西气东输管道建设的经验和技术
2、成果，达到适用、可靠和经济的目的。本文简要介绍近年来国外输气管道技术的进展、国内外钢管制造技术的发展和作者对当前若干热点问题的讨论。第2页/共141页第一部分国外天然气输送管道技术进展(本节摘自1999赴加拿大和德国考察报告，个别数据作了更新)I.I.国外天然气高压输送管道典型示例Alliance天然气管道II.II.国外天然气输送管道的设计技术第3页/共141页I.I.国外天然气高压输送管道典型示例Alliance天然气管道第4页/共141页福建LNG输气管道5(1)Alliance天然气输送管道概天然气输送管道概况况走向：走向：自加拿大不列颠哥伦比亚省北部至美国芝加哥地区主要参数：主要参数
3、：年输气量年输气量137亿方，全长亿方，全长2990km，直直径径914mm占2650km，1067mm占340km。最大最大允许工作压力允许工作压力12Mpa，材料材料X70，沿线共，沿线共14个压个压气站气站，按等间距布置(193km)管道标准管道标准 加拿大境内为加拿大标准协会标准 CSA Z662：Onshore Pipeline Regulations 美国境内为美国运输部标准Pipeline Safety Regulations第5页/共141页福建LNG输气管道6(1)Alliance天然气输送管道概况天然气输送管道概况(续续)钢管标准钢管标准加拿大境内为 CSA Z245.1-
4、98：Steel Line Pipe(Oil and Gas Industry System and Material),该标准与API Spec 5L相当美国境内为 API Spec 5L总投资：总投资：45亿加元(合30亿美元)，其中富气回收厂5.5亿加元(3.7亿美元)第6页/共141页福建LNG输气管道7Alliance天然气输送管道的走向天然气输送管道的走向返回返回第7页/共141页福建LNG输气管道8(1)Alliance天然气输送管道概况天然气输送管道概况(续续)Alliance 管道的管径、壁厚与长度管道的管径、壁厚与长度国国 家家 管管 道道 管径管径(mm)壁厚壁厚(mm)
5、长度长度(km)加拿大 干线 914 14.23 1220 1067 11.43 340 集气管道 114610 0.3142(37条)美 国 干线 914 15.8 1428加拿大段单根管长加拿大段单根管长24m，降低了施工费用。降低了施工费用。第8页/共141页福建LNG输气管道9(1)Alliance天然气输送管道概况天然气输送管道概况(续续)Alliance管道螺旋焊管管材性能要求管道螺旋焊管管材性能要求(X70级级)屈服强度屈服强度s 70kpsi(483Mpa)屈强比屈强比s/b 0.93，(实物水平：0.91)夏比冲击功夏比冲击功 CVN(-5)v单个个试样145J，3个试样平均
6、值190Jv实物水平：IPSCO280J;Welland215J 落锤撕裂试验落锤撕裂试验 DWTT(-5)85%SA第9页/共141页福建LNG输气管道10(1)Alliance天然气输送管道概况天然气输送管道概况(续续)Alliance 管道所用钢管全部由北美地区管道所用钢管全部由北美地区5个工厂供货个工厂供货*加拿大段加拿大段直径mm供货长度km钢管种类IPSCO(加)9141152螺旋焊管Welland(加)1067187螺旋焊管Campipe(加)1067161直缝焊管Berg(美)91474直缝焊管*美国段美国段 Napa(美)914900直缝焊管Berg(美)914528直缝焊管
7、106721直缝焊管第10页/共141页福建LNG输气管道11(2)Alliance管道设计特点管道设计特点采用高压输送工艺采用高压输送工艺 管道工作压力12MPa。提高工作压力提高工作压力可带来巨大效益可带来巨大效益l提高工作压力可以减小流速，降低输送能耗l提高天然气的可压缩性，降低压缩能耗l采用高钢级，降低钢材消耗 采用采用 富气输送工艺富气输送工艺 所输送的天然气中含有较常规天然气更多的乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等重成分l增加天然气密度，提高天然气的可压缩性，降低压缩能耗l免除在管道首站分离天然气的重成分，节约投资l富气输送必须采用高压，以使输送工况始终保持在气体的临界点之上，输送过程中重成
8、分不致于呈液态析出第11页/共141页福建LNG输气管道12(2)Alliance 管道设计特点管道设计特点 AllianceAlliance管道天然气组分管道天然气组分第12页/共141页福建LNG输气管道13(2)Alliance 管道设计特点管道设计特点(续续)美、加两国管道壁厚设计许用应力值不同 *美国API5L规范规定最大许用应力为0.72s，美国境内管道壁厚为15.8mm *加拿大CSA规范规定最大许用应力为0.80s，加拿大境内的管道壁厚为14.23mm，降低了管材的用量设计过程中为确定钢管的韧性指标和止裂性能进行了由直径914mm、总长度367m不同韧性钢管组成的全尺寸止裂试验
9、管道的现场环焊缝全部采用气体保护自动焊接，环焊缝的无损检验采用车载式自动超声波探伤设备。不再采用X射线方法进行检验第13页/共141页福建LNG输气管道14(2)Alliance 管道设计特点管道设计特点管道管道20度以下的转角采用冷弯弯管机在现场度以下的转角采用冷弯弯管机在现场弯制弯制，大角度的弯管采用X70的UOE直缝管在工厂内热弯弯制为降低管道输送的摩阻，钢管内部涂敷液体为降低管道输送的摩阻，钢管内部涂敷液体环氧基涂料环氧基涂料管道的外防腐管道的外防腐采用熔结环氧粉末防腐层，并采用直流稳压电源提供阴极保护电位管道穿越公路时不使用套管管道穿越公路时不使用套管，采用增加钢管厚度的方法第14页
10、/共141页福建LNG输气管道15II.国外天然气输送管道的设计技术第15页/共141页福建LNG输气管道16(1)天然气的高压输送技术天然气的高压输送技术 高压输送是当前国际天然气管道高压输送是当前国际天然气管道输送技术的发展趋势输送技术的发展趋势。目前天然气高压输送的压力已达1015 MPa第16页/共141页福建LNG输气管道17高压输送由来已久高压输送由来已久天然气的高压输送一直是人们追求的目标不同时期高压输送压力的数值受当时不同时期高压输送压力的数值受当时技术水平的限制技术水平的限制第17页/共141页福建LNG输气管道18历史上不同时期高压输送的压力值历史上不同时期高压输送的压力值
11、(Mpa)第18页/共141页福建LNG输气管道19天然气高压输送带来的好处天然气高压输送带来的好处高压输送使天然气密度增加，流速下降高压输送使天然气密度增加，流速下降，降低了管道沿程摩擦损失，提高输送效率天然气密度增加天然气密度增加，将提高气体可压缩性将提高气体可压缩性，降低压缩能耗，提高压缩效率管道能量消耗下降，可减少压缩站装机功率管道能量消耗下降，可减少压缩站装机功率，加大站距，降低投资高压输送要求使用强度更高、韧性更好的管线钢高钢级高钢级减少了钢材消耗，降低材料费用第19页/共141页福建LNG输气管道20国外建成的天然气高压输送管国外建成的天然气高压输送管道道 管 道 名 称 位 置
12、 最大运行压力Mpa 输送介质 Zeepipe 挪威-比利时 15.70 天然气Sable Island 加拿大 15.30 天然气Souris Valley 美国-加拿大 15.00 CO2FLAGS 苏格兰 14.01 天然气Ruhrgas 德国 10.34 天然气Iroquois 加拿大-美国 9.92 天然气Alliance*加拿大-美国 12.00 天然气 钢材X80，管径1219mm，壁厚18.4mm，全长250km*年输量137亿方，管径914mm，钢材X70，全长3000km第20页/共141页福建LNG输气管道21高压输送天然气涉及的技术领域高压输送天然气涉及的技术领域高压输
13、送管道设计准则与设计方法高压输送气体动力学高压输送钢管材料高压输送钢管焊接技术高压输送管道施工技术高压输送管道天然气压缩机组与压缩站高压输送管道的各种附件高压输送管道的抗腐蚀能力高压输送管道的安全与可靠性第21页/共141页福建LNG输气管道22高压输送技术当前国外进展高压输送技术当前国外进展多家公司进行了1015MPa下高压输送的可行性研究并看好前景据统计，近10年来X70钢管用量已占输气管道首位。X70已是目前新建天然气输送管道的首选材料Alliance输气管道是当前高压输送技术的重要应用。集中应用了多项先进技术，代表了当今输气管道技术的发展趋势第22页/共141页福建LNG输气管道23高
14、压输送技术当前国外进展高压输送技术当前国外进展高压输送技术的发展要求不断开发更高钢级的管线钢。X80钢材和钢管的技术性能、生产工艺、管道现场施工技术已经过实践验证，并建成X80输气管道755km。X80钢材和钢管已可大量供货。日本和欧洲已试制出X100钢材，2002年加拿大TCPL公司建成了 500m 长 X100试验段。更高钢级的管线钢 X120等正在开发。API正在组织力量制定X100和X120的技术标准。已有适应高压输送的燃气轮机压缩机组，提高了输送效率。已有流体动力学和热力学分析软件供设计使用。第23页/共141页福建LNG输气管道24(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气
15、管道用管线钢的现状状90年代欧洲各种钢级钢管的应用情况及发展趋势年代欧洲各种钢级钢管的应用情况及发展趋势 Europipe 1991Europipe 199119991999为天然气管道供货统计为天然气管道供货统计(5081524 mm)钢级钢级 管道数管道数 用钢量用钢量(吨吨)占总吨数百分占总吨数百分比比()X42911,5510.2X52X561960,6381.2X6054465,8409.2X65651,881,37537.3X70932,615,68052.0X801145,6300.1 总计总计 241 5,035,084 100.0注：本表系根据Europipe公司提供的近10
16、年来输气管道用户清单统计而成第24页/共141页福建LNG输气管道25(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状关于关于欧洲欧洲天然气输送管道天然气输送管道所用钢材的所用钢材的分析分析l近10年来欧洲长距离大口径输气管道所用管材以X65和X70为主，这两种钢级的使用量占到供货总数的89.3%lX70的用量已超过X65，供货主要集中在近34年，说明X70钢级已经成为90年代末输气管道建设用钢的主流l逐渐提高钢级是大口径输气管道建设的发展趋势第25页/共141页福建LNG输气管道26(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状Europipe
17、19Europipe 19919119991999年为年为输油管道输油管道供货统计供货统计(5081524mm)钢钢 级级 管道数量管道数量 用钢量用钢量(吨吨)占总吨数百分比占总吨数百分比(%)X421573,72328.3X52X56742,46216.2X60542,79716.3X65465,28025.0X70237,22014.2X80000 总计总计 33 261,482 100注：本表系根据Europipe公司提供的近10年来输油管道用户清单统计而成第26页/共141页福建LNG输气管道27(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状关于关于欧洲欧洲原
18、油输送管道所用钢材的分析原油输送管道所用钢材的分析 *近年来所使用的钢级并没有明显的提高*从欧洲钢管公司的供货情况统计可以看出，近10年来输油管道所用管材以X65为多，X60管材次之，X70正在逐步增加 *不论在欧洲还是北美，目前都还没有X80管材在输油管道上应用的记录第27页/共141页福建LNG输气管道28(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状近30年来加拿大IPSCO公司为油气输送管道生产的螺旋焊管钢级的分布(19691998)钢钢 级级 数量数量(吨吨)占吨位比例占吨位比例(%)X422,6470.13X52438,51221.07X60123,9345
19、.96X65329,51215.84X701,149,59155.25X8036,6291.76 总计总计 2,080,825 100.00注：本表系根据IPSCO提供的30年来螺旋焊管用户清单统计而成第28页/共141页福建LNG输气管道29(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状关于关于IPSCO公司为油气输送管道所供螺旋焊管的公司为油气输送管道所供螺旋焊管的分析分析*仅IPSCO公司一家已向各油气管道提供了208万吨螺旋钢管，总计10,016km*全部用户均在加拿大和北美地区*尽管所提供的数据没有区分原油和天然气输送管道，30年来X70吨位已经占到55.25
20、%，成为北美地区油气管道的主要钢级第29页/共141页福建LNG输气管道30(2)西西欧、北美油气管道用管线钢的现欧、北美油气管道用管线钢的现状状迄今全球已建成的迄今全球已建成的X80输气管道总长度输气管道总长度755公里公里年分 位 置 名 称 长度km 管 厂 直径mm 壁厚mm 返修率%1985 德国MegalII3.2Mnsmn111813.61986斯洛伐克第4输气管道1.5Mnsmn142215.61990加拿大NovaExpressEast2.6NKK121910.61992德国 RuhrGasProject250Europipe121918.43%1994加拿大NovaMatz
21、hiwian54IPSCO1219 12.06%1995加拿大EastAlbertaSystem33IPSCO1219 12.01997加拿大 CentralAlbertaSstm91IPSCO1219 12.01997加拿大EastAlbertaSystem27IPSCO1219 12.0.累累 计计 755第30页/共141页福建LNG输气管道31(3)高压输送高压输送管道的止裂设计管道的止裂设计高压输送高钢级天然气管道的设计关键之一是有效止裂在加拿大和德国，管道设计除了要按通常的许用应力法计算管道的强度外，还需要采用断裂力学方法进行管道的止裂设计按照断裂力学设计准则设计的结果，允许缺陷的
22、尺度要比许用应力法设计的结果更大如果管道设计参数超出了过去经全尺寸爆破试验验证过的数据范围，则必须全尺寸爆破试验，对止裂设计进行验证第31页/共141页福建LNG输气管道32(4)大口径管道管径的选择大口径管道管径的选择目目前前西西方方国国家家所所建建设设的的天天然然气气管管道道最最大大管管径径为为48(1220mm)l 与48”以下钢管制造有关的工、夹、模具、各种施工设备以及管道的各种配套附件均已现成l只有前苏联、俄国和伊朗的输气管道最大管径采用过56(1420mm)l若提高输送压力，一般48”以下管径已可满足输气量要求l56”60”的管子多用于输水管道如果中国的天然气管道选择56管径，且需
23、要从欧美进口钢管和配套设备的话，会大大增加管道建设的投资。这一点很值得我国的跨国天然气管道在选择管径时加以注意第32页/共141页福建LNG输气管道33(5)大口径管道钢管长度的选择大口径管道钢管长度的选择尽尽量量使使用用较较长长的的钢钢管管，以以减减少少管管道道在在现现场场的的焊焊接和检验工作量，提高施工速度接和检验工作量，提高施工速度l正在建设的Alliance管道管长24ml采用X80管材的鲁尔天然气管道管长为18ml欧洲目前建设的管道管长均采用18ml俄国以前管长一般采用12.7m，但新近修建的从西伯利亚到德国的管道已采用了18m第33页/共141页福建LNG输气管道34(6)螺旋焊管
24、在高压输气管道中的应螺旋焊管在高压输气管道中的应用用加拿大和德国有关输气管道设计的标准和规范并加拿大和德国有关输气管道设计的标准和规范并没有限定高压输气管道必须采用何种钢管没有限定高压输气管道必须采用何种钢管对于螺旋焊管是否能在高压输气管道上应用的问题，加拿大和德国的有关人士看法不同加拿大和德国的有关人士看法不同加拿大的政府主管部门、管道公司、钢管制造厂和科研机构都一致认为,只要螺旋焊管的质量符合只要螺旋焊管的质量符合管道的技术要求，就完全可以在高压输气管道上管道的技术要求，就完全可以在高压输气管道上使用使用Alliance输气管道的工作压力为12MPa，加拿大境内约1600 km有95%以上
25、采用了X70螺旋焊管螺旋焊管。加拿大在用的205公里X80管道也采用了螺旋焊管管道也采用了螺旋焊管第34页/共141页福建LNG输气管道35(6)螺旋焊管在高压输气管道中的应用螺旋焊管在高压输气管道中的应用德国的有关人士认为,直缝管在某些使用性能上要优于螺旋焊管,如焊缝长度短、钢管成形精度高等，推荐在高压输气管道上优先考虑直推荐在高压输气管道上优先考虑直缝管。这也和德国主要生产直缝埋弧焊管的情缝管。这也和德国主要生产直缝埋弧焊管的情况有密切关系况有密切关系实际上，在高压输气管道上使用何种钢管主要实际上，在高压输气管道上使用何种钢管主要取决于取决于钢管是否满足管道技术要求、经济上的钢管是否满足管
26、道技术要求、经济上的对比以及国家制管业的现状。对比以及国家制管业的现状。并不存在必须采用某种钢管的问题第35页/共141页福建LNG输气管道36(7)高压大口径输气管道采用内涂层高压大口径输气管道采用内涂层减阻减阻加拿大和德国所修建的大口径输气管道均在管道内壁喷涂环氧基涂层，以降低气体输送时的摩阻降低气体输送时的摩阻由于该内涂层的作用主要不是为了防腐，因此涂层厚度仅为几十微米几十微米内涂层费用仅为FBE涂层的1/61/3喷涂内涂层后可降低气体输送时的摩阻714%返回返回第36页/共141页第二部分国外油气输送管道用螺旋埋弧焊接钢管制造技术的发展(本节摘自作者2001年9月发表的文章，个别数据作
27、了更新)第37页/共141页福建LNG输气管道38主要内容导言导言一一.全球油气输送管道用螺旋焊管制造厂商全球油气输送管道用螺旋焊管制造厂商概况概况二德国沙茨基特钢管厂的螺旋埋弧二德国沙茨基特钢管厂的螺旋埋弧 焊接钢管制造技术焊接钢管制造技术三三.加拿大加拿大IPSCO公司的螺旋埋弧焊公司的螺旋埋弧焊 接钢管制造技术接钢管制造技术四四.加拿大加拿大WELLAND公司的螺旋埋弧焊公司的螺旋埋弧焊 接钢管制造技术接钢管制造技术五五.油气输送管道中螺旋缝埋弧焊管的应用与前油气输送管道中螺旋缝埋弧焊管的应用与前景景第38页/共141页福建LNG输气管道39导 言今后510年，将是我国油气输送管道建设的
28、高峰期，待建的长输管道总干线长度将超过1万公里。多年来我国的油气输送管道所用钢管以螺螺旋旋缝缝埋埋弧弧焊焊接接钢钢管管为主，这是符合我国冶金工业和制管行业的实际情况的。近10年来，国外螺旋埋弧焊管制造技术有了很大的发展，产品质量显著提高。Alliance管道加拿大段1500 km采用了螺旋焊管，输气压力12 Mpa，是螺旋焊管在高压输气管道上应用的典型范例。跟踪了解国外螺旋焊管制造技术的发展，不断提高我国螺旋焊管的质量水平是重要的。第39页/共141页福建LNG输气管道40导 言1999至2001年间，作者曾数次赴北美、欧洲、日本和印度，就高压输气管道所需埋弧焊接钢管的技术状况进行考察。先后共
29、访问了23家油气输送钢管制造企业。本节介绍全球油气输送管道用螺旋焊管制造厂商概况。总结和概括国外螺旋埋弧焊接钢管制造技术的进步。讨论油气输送管道中螺旋缝埋弧焊管的应用与前景。本节将以西欧一个和北美两个有代表性的螺旋焊管制造厂为例，介绍国外螺旋焊管制造技术的发展。第40页/共141页福建LNG输气管道41一.全球油气输送管道用螺旋焊管制造厂商概况全球油气输送管道用螺旋焊管制造厂商概况(摘自摘自 2001 Worldwide Survey of Line Pipe Mills for Onshore&Offshore Pipelines,Oil&Gas Journal,Aug.2001)第41页/
30、共141页福建LNG输气管道42全球螺旋埋弧焊管生产线的分布*总计：100*独联体地区的统计数字欠完整。第42页/共141页福建LNG输气管道43亚太地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第43页/共141页福建LNG输气管道44西欧地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第44页/共141页福建LNG输气管道45北美地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第45页/共141页福建LNG输气管道46中东地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第46页/共141页福建LNG输气管道47南美地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第47页/共141页福建LNG输气管道48非洲地区螺旋埋弧焊管生产线的分布第48页/共141页福建LNG输气管道49东欧及独联
31、体地区螺旋埋弧焊管生产线的分布*独联体地区的统计数字欠完整。第49页/共141页西欧油气输送管道用螺旋埋弧焊管制造厂商一览地地区区 国家国家 厂商名称厂商名称 年产量年产量 万吨管径管径 MM壁壁厚厚 MM 最高最高钢级钢级 备注备注 BergRohrGMBHSiegen 13.0 508-3556 6-101.6-UOE,SP EisenUMetallwerkeFerdorfGMBH-508-1820.8 6-25X80 UOE,SP EisenbauKramerGMBHRecklinghausenMill2.5508-4500 12.7-25-SPEisenbauKramerGMBHHil
32、chenbachMill 5.0406.4-1524 6-75-SPErndtebruckerEisenwerkGMBH7.0355.6-3810 12.7-228.6-SPSalzgitterAG20.0 508-1676 6.3-21.5 X80 SP 德德 国国 WestfalenwerkGrebeGMBH,LittfeldMill5.0323.9-2200 6.3-70X70 SP法国法国 EuropipeFranceSAJoeuf18MMill10.0 406-2845 4.5-20X70 SP芬兰芬兰 RautaruukkiOYOulainenMill50.0 350-1220 4
33、-16X80 SP,HFI 西西 欧欧 意意 IlvaSpA,Mill410.0 559-2700 5.6-28.1 X70 SP第50页/共141页51西欧油气输送管道用螺旋埋弧焊管制造厂商一览(续)地地区区 国家国家 厂商名称厂商名称 年产量年产量 万吨管径管径 MM壁厚壁厚 MM 最高最高钢级钢级 备注备注 CorinthPipeworks,SpiralMill5.5 558.8-20324.8-14 X65SP CorinthPipeworks,ThisviNewTech.SpiralMill30.0609.6-25406-32 X80SP 希希 腊腊 HellenicPipeWork
34、s12.012.7-20321.8-14.2X65ERW,SP比利比利时时 TubemeuseIndstrs.FlemalleMill30.0508-24006-24 X 70 ERW,UOE,SP 西班西班牙牙 SiderurgicadeTuboSoldado,AlegriaMill8.5 355-20325-19 X65SP BorusanTatririmHoldings(Mnnsmnn.Sumerbank)IzmitM.80.040.080.0203.2-2500203.2-121912.7-168.34.0-22.04.0-12.22.77-7.11X46X46X46Erw,SPEr
35、w,SPErw,SPEMC&TemborBoruSanayiiveTicaret,GebzeMill13.0-7.88-2500200-30483.0-25.03-32-SP SP EMEKBoruMakinaSanayiiveTicaret,AnkaraMll8.4 219-2540-SP NokselCelikBoruSanayi,SpiralMill20 203-30482-26 X70ERW,SPUmranSteelPipeSpiralMill,Istanbul15 200-25403.6-20 X70SP,HFI 土土 耳耳 其其 UmranSteelPipeSpiralMl,Akc
36、akoca17.5406-30006-25.4X70SP,HFI 西西 欧欧 捷克捷克 NovaHutOstravaSpiralMill4.5 323.9-8205-12.5X70SP 第51页/共141页北美油气输送管道用螺旋埋弧焊管制造厂商一览地地区区 国家国家 厂商名称厂商名称 年产量年产量 万吨管径管径 MM壁厚壁厚 MM 最高最高 钢级钢级 备注备注 IPSCOINC.,ReginaMill SP:25 ERW:30 ERW:2.8 406.4-2032 304.8-609.6 48.3-60.3-X90-SP,ERW Stelpipe,Aiberta,SmallDia.Mill L
37、argeDia.Mill 17.2 27.2 508-9144.4 914.4-1524 5.08-15.24 5.08-27.94-UOE,SP UOE,SP 加拿大WellandPipeLtd.SpiralMill-914.4-1524 9.9-265.4 X80 SP墨西哥TubesaSAd eC.V.SanLuisPotosiMil8201-3300 9.72-25.4 X110 SPCAPPCOCatersvilleMill-203-2134-SP北美美国SteelForgingsInc.SharonMill-508-1422 19.1-38.1-SP第52页/共141页福建LNG输
38、气管道53分析分析全球为油气输送管道生产螺旋埋弧焊管的生产线达100条以上条以上。按数量多少排序为亚太、西欧、北美、中东、南美、非洲、独联体及东欧。产品质量水平参差不齐。近10年来国外螺旋埋弧焊管制造技术发展迅速，产品质量有了很大的提高。北美和西欧的螺旋焊管制造技术在全球居于领先地位。北美和西欧的螺旋焊管制造技术在全球居于领先地位。第53页/共141页福建LNG输气管道54分分 析析国外螺旋埋弧焊管的最高钢级：已经比较普遍地生产了已经比较普遍地生产了X70级钢管级钢管；少数厂商已经生产X80级钢管；个别厂商可供应X90、X110级钢管。国外螺旋埋弧焊管的最大壁厚：16 mm不再是螺旋焊管的壁厚
39、上限不再是螺旋焊管的壁厚上限；相当多的厂商最大壁厚在20 mm以上(22、24、25、26、28 mm)；单条生产线的生产率可达单条生产线的生产率可达20万吨万吨/年。年。第54页/共141页福建LNG输气管道55二 德国沙茨基特钢管厂的螺旋埋弧焊接钢管制造技术第55页/共141页福建LNG输气管道561概况概况沙茨基特钢铁集团沙茨基特钢铁集团(Salzgitter AG)在德国拥有3个大型钢铁企业，共有雇员12500人，年产钢400500万吨，产品范围包括热轧卷板、宽厚板、型钢和大口径钢管等。沙茨基特大口径钢管厂沙茨基特大口径钢管厂(The Large-diameter Pipe Mill
40、at Salzgitter)是德国沙茨基特钢铁集团 的下属钢管制造工厂。第56页/共141页福建LNG输气管道571概况概况沙茨基特钢管厂沙茨基特钢管厂生产螺旋埋弧焊接钢管，进行钢管的外防腐和内涂敷，为感应加热弯管厂提供母管。雇员160170人。该厂80%以上的产品用于油气工业。第57页/共141页福建LNG输气管道581.概况：概况：产品范围及生产能力产品范围及生产能力管径：5081676 mm(2066)壁厚：6.320 mm，采取一定措施后最大壁厚可达22 mm。该厂曾生产过最厚的螺旋焊管是管径764 mm，壁厚21 mm，钢级X75。管长：9.018.2 m，钢级：可生产API 5L
41、B级至X80级钢管，年产能力：20万吨万吨。原料来源：沙茨基特钢铁集团生产的热轧卷板。卷重30吨，最大板宽最大板宽1.5 m。第58页/共141页福建LNG输气管道592技术特点技术特点 该厂建立于1967年，原来也是采用传统的螺 旋焊管制造工艺。在长期实践中认识到，不不把把成成型型过过程程与与焊焊接接过过程程分分离离，螺螺旋旋焊焊管管制制造造固固有有的的缺缺点点如如焊缝发生缺陷的可能性较大、尺寸精度差、生产率低等很难有根本的改变焊缝发生缺陷的可能性较大、尺寸精度差、生产率低等很难有根本的改变。下决心于1986年对工厂进行了彻底的改造。关键是转而采用两步法生产工艺两步法生产工艺.第59页/共1
42、41页福建LNG输气管道60 2.技术特点：技术特点：两步法生产工艺两步法生产工艺第第一一步步：热轧钢带经成型机制成管型后，用CO2气体保护焊在钢管内壁进行连续的预焊。在预焊过程中，可随时对钢管的几何形状进行调整。第第二二步步：在3台数控焊接站上进行内外埋弧焊，采用多丝焊方法进行焊接，并用激光控制焊缝跟踪系统保证焊接过程，保证定位准确。由于成型不受焊接过程的牵制，可以对成型工艺参数进行优化，使得钢管的几何形状十分精确，钢管的直线度、圆度和直径准确度都达到了很高的精度。解决了螺旋焊管传统工艺的一大缺点。同时在焊接时也避免了因成型引起的振动，焊头的位置可保持稳定。第60页/共141页福建LNG输气
43、管道612技术特点：技术特点：大量采用直缝埋弧焊管制造工艺大量采用直缝埋弧焊管制造工艺中行之有效的方法，提高了钢管的质量，并使两种中行之有效的方法，提高了钢管的质量，并使两种工艺之间的差异在缩小工艺之间的差异在缩小 两步法生产工艺；对所有卷板的板边两侧各50 mm 和中部面积的20%进行超声波探伤；钢带两侧用铣边机铣出坡口；成型前钢带两侧用预弯机预弯，减小成型后的噘嘴；成型过程中只用气体保护焊对钢管进行连续预焊，便于调整成型参数，提高了成型后尺寸的精确度；采用多丝焊。内焊3丝，外焊双丝，钢管相对焊头作精确的螺旋运动，先内焊，后外焊。已完成的预焊缝在此过程中再次和充分熔融。第61页/共141页福
44、建LNG输气管道622技术特点：技术特点：生产率成倍提高生产率成倍提高传统的螺旋焊管制造工艺的生产率取决于埋弧焊接的速度。由于预精悍两步法工艺的成型过程与焊接过程分离，就可以大大提高成型速度，不受焊接速度的限制。该厂成成型型速速度度是是埋埋弧弧焊焊接接速速度度的的3倍倍，可达12m/min。一台成型机为3台数控式内、外埋弧焊接站提供待焊钢管。一套机组年产能力可达一套机组年产能力可达20万吨万吨。第62页/共141页福建LNG输气管道632技术特点：技术特点：在生产线上大量采用自动化在生产线上大量采用自动化技术，减少人工因素的影响，提高了钢管的质技术，减少人工因素的影响，提高了钢管的质量量成型过
45、程用激光自动跟踪控制成型质量；钢管长度用等离子技术自动切割；用工业机器人自动焊接起弧板和熄弧板；用数控焊接站进行螺旋焊缝的内外埋弧焊和对接焊缝的埋弧外焊。钢管的定位、夹紧、相对螺旋运动和焊接均自动进行，并采用激光自动跟踪系统控制焊缝位置；用工业机器人自动切除起弧板和熄弧板；管端150 mm 内外焊缝磨光用激光技术自动控制磨削方向和深度；静水压试验过程自动进行。第63页/共141页福建LNG输气管道642技术特点：技术特点：该厂认为不需要进行整该厂认为不需要进行整体体 扩径扩径直缝焊管焊后弯曲的矫正问题是其必须采用焊后扩径的原因之一。该厂认为，由于螺旋焊管的焊缝方向呈螺旋形改善了钢管服役时焊缝的
46、受力方向，使钢钢管管焊焊后后不不会会象象直直缝缝焊焊管管那那样样产产生生弯弯曲变形，从而降低了对焊后扩径的需求曲变形，从而降低了对焊后扩径的需求。第64页/共141页福建LNG输气管道652技术特点：技术特点：对对延性断裂的止裂性能延性断裂的止裂性能与与 UOE钢管相同钢管相同为检查螺旋焊管对延性断裂的止裂性能，该厂曾委托英国BP Technology 公司对其产品进行了两次全尺寸爆破试验。试验结果表明，在一定韧性条件下，延性裂纹沿纵向扩展时遇到螺旋焊缝就会转为横向。在在韧韧性性相相同同条条件件下下，螺螺旋旋焊焊管管与与UOE直直缝缝焊焊管管对对延性断裂的止裂性能没有差别延性断裂的止裂性能没有
47、差别。这一结论与Alliance管道委托同一公司所作的两次全尺寸爆破试验所得出的结论一致。该厂还认为，由于钢管焊缝强度一般高于母材，某种程度上，螺旋焊缝还起着止裂环的作用。第65页/共141页福建LNG输气管道662技术特点：技术特点：残余应力得到有效控制残余应力得到有效控制由于可以对成型过程进行精确调整，钢管的弹复量可以根据需要准确地控制，从而有效地控制了钢管的残余应力。一般情况下，该厂将弹复量控制在 30 mm左右。当钢管用于输送酸性天然气时，用户往往会对残余应力的控制提出要求。第66页/共141页福建LNG输气管道672技术特点：技术特点：最大壁厚与最佳成型角最大壁厚与最佳成型角最大壁厚
48、最大壁厚对X70钢管，可生产的最大壁厚为20 mm，采取一些措施后，壁厚可以增大到22 mm，迄今生产过的最大壁厚为21 mm，钢级X75。最佳成型角最佳成型角 认为螺旋焊管的成型角控制在5064比较合适。该厂供货的最大板宽只有1.5 m，大直径钢管的成型角往往大于上述数值，该厂并不认为在制造和使用上会引起很大的麻烦。第67页/共141页福建LNG输气管道682技术特点：技术特点：金相组织与包兴格效应金相组织与包兴格效应热轧卷板的金相组织热轧卷板的金相组织所用X70热轧卷板的金相组织仍是少珠光体加铁素体组织。和一些先进的制管厂已采用针状铁素体类型的X70管线钢相比，在这一点上该厂已经落后。包兴
49、格效应包兴格效应包兴格效应的数值为3050 MPa。包兴格效应与钢管的壁厚有关。壁厚越大，其数值越高。第68页/共141页福建LNG输气管道692技术特点：技术特点：板卷对接焊缝的质量得到保证板卷对接焊缝的质量得到保证带有板卷对接焊缝(内焊缝)的钢管，在完成了内焊和外焊以后，要在一个专门的数控焊接站上，进行对接焊缝的埋弧自动外焊(T型焊缝)其焊接工艺过程与螺旋外焊相似焊后对对接焊缝的全长进行超声波探伤对T形节点进行磨光和X射线检验保证了对接焊缝的质量提高了钢管的成材率第69页/共141页福建LNG输气管道702技术特点：技术特点：用螺旋焊管为感应加热弯用螺旋焊管为感应加热弯管管 制造厂提供母管
50、制造厂提供母管 意大利意大利 Snamprogetti 公司对用该厂螺旋焊缝母管公司对用该厂螺旋焊缝母管和用和用UOE母管推制的热弯管的比较母管推制的热弯管的比较 用螺旋焊母管推制弯管用螺旋焊母管推制弯管 用用UOE母管推制弯管母管推制弯管椭圆度椭圆度 2.0 4.0收缩率收缩率 0.5 0.51.0价格价格 较低 较高第70页/共141页3.沙茨基特公司的螺旋焊管两步法生产工艺流程沙茨基特公司的螺旋焊管两步法生产工艺流程 1板卷准备2板端对接焊(内焊)3板边和板体超声波检查4成型和连续气体保护预焊5检查钢管内部6焊上起弧板和熄弧板73台数控焊接站完成螺旋埋弧内焊和外焊8切去起弧板和熄弧板9管