A 目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的油氣輸送鋼管采用的標(biāo)準(zhǔn)

 目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的油氣輸送鋼管采用的標(biāo)準(zhǔn)有：

  1. 美國(guó)石油學(xué)會(huì)的API SPEC 5L《管線管規(guī)范》；

  2. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 3183-1、2、3《石油天然氣 輸送鋼管 交貨技術(shù)條件》；

  3. 對(duì)于一些重要的長(zhǎng)輸管線，根據(jù)具體的使用環(huán)境都有自己的補(bǔ)充采購(gòu)技術(shù)條件。

B 在API油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中鋼管的分類及其主要區(qū)別

  按照API SPEC 5L的規(guī)定，輸送鋼管分為PLS1和PLS2兩個(gè)產(chǎn)品級(jí)別，對(duì)這兩類產(chǎn)品規(guī)定了不同的技術(shù)條件。其主要區(qū)別是：相對(duì)于PLS1、PLS2級(jí)別對(duì)碳當(dāng)量、斷裂韌性、最大屈服強(qiáng)度和最大抗拉強(qiáng)度規(guī)定了強(qiáng)度要求。對(duì)硫、磷等有害元素的控制也更加嚴(yán)格。無(wú)縫管的無(wú)損檢驗(yàn)成為強(qiáng)制要求。對(duì)質(zhì)保書(shū)必須填寫(xiě)的內(nèi)容及試驗(yàn)完成后可追溯性成為強(qiáng)制要求。

C 在ISO油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中鋼管的分級(jí)及其主要區(qū)別

  在ISO 3183 油氣輸送鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，鋼管按照質(zhì)量要求之間的差異，共分為A、B、C三部分，也被稱為A、B、C三級(jí)要求。其主要區(qū)別是：在ISO 3183-1A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求中制定了與API SPEC 5L的規(guī)定相當(dāng)?shù)幕举|(zhì)量要求，這些主要的質(zhì)量要求是通用的；在ISO 3183-2B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求中除基本要求之外附加了有關(guān)韌性和無(wú)損檢驗(yàn)方面的要求；還有某些特殊用途，例如酸性環(huán)境、海洋條件及低溫條件等對(duì)鋼管的質(zhì)量和試驗(yàn)有著非常嚴(yán)格的要求，這些主要反映在ISO 3183-3C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求中。

D 油氣輸送管道對(duì)鋼的主要性能要求

 油氣輸送管道對(duì)鋼的主要性能要求包括：

   1. 強(qiáng)度 

    一般的油氣輸送管道都是根據(jù)鋼材的屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)的。采用屈服強(qiáng)度較高的鋼制管，可以提高管道工壓力，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，管道用鋼的屈服強(qiáng)度已經(jīng)從最初的碳素鋼逐步發(fā)展起來(lái)，20世紀(jì)40年代為X42~X52鋼級(jí)，60年代末達(dá)到X60~X70鋼級(jí)。

  現(xiàn)已正式生產(chǎn)和正式使用屈服強(qiáng)度已達(dá)到更高的X80~X100鋼級(jí)。

   2. 韌性 

    20世紀(jì)50年代和60年代，世界許多地區(qū)都發(fā)生過(guò)油氣管道的破裂事故，通過(guò)對(duì)這些事故的分析，大大促進(jìn)了人們對(duì)管道韌性指標(biāo)的認(rèn)識(shí)。API5L規(guī)定，除常規(guī)的機(jī)械性能檢驗(yàn)外，生產(chǎn)廠還應(yīng)按SR5和SR6補(bǔ)充要求進(jìn)行V形缺口夏比沖擊試驗(yàn)和落錘撕裂試驗(yàn)（即DWTT),鋼管出廠前應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)損檢驗(yàn)。盡管如此，對(duì)于長(zhǎng)輸管道來(lái)說(shuō)，要完全避免破裂是困難的，還必須著眼于裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的阻止。研究表明，可以用控制DWTT值的辦法達(dá)到止裂。為此，世界許多國(guó)家對(duì)管道鋼規(guī)定了DWTT試驗(yàn)的斷口剪切面積百分比的最低值。

  3. 可焊性 

   由于野外敷設(shè)管道的現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，鋼管對(duì)接焊接時(shí)要求有良好的可焊性。可焊性差的鋼管在焊接時(shí)易在焊縫處產(chǎn)生裂紋，并造成焊縫及熱影響區(qū)硬度增高、韌性下降，增加管道破裂的可能性。鋼材可焊性設(shè)計(jì)原則是對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)及淬硬性的控制。根據(jù)合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)的影響和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定的碳當(dāng)量計(jì)算公式，可用來(lái)評(píng)定鋼的可焊性。碳當(dāng)量一般應(yīng)控制在0.40%以下。實(shí)際上，大多數(shù)鋼廠均控制在0.35%以下。

  4. 延展性 

  如果延展性不足，會(huì)導(dǎo)致冷彎成形過(guò)程鋼板劈裂或在焊接過(guò)程產(chǎn)生層狀撕裂。因此，API標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管道焊管除規(guī)定進(jìn)行壓扁試驗(yàn)外，還要求進(jìn)行導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)。提高延展性的關(guān)鍵是減少鋼中非金屬夾雜物并控制夾雜物的形態(tài)和分布。

  5. 耐腐蝕性 

  在輸送含硫油氣時(shí)，管道內(nèi)壁接觸硫化氫和二氧化碳，從而導(dǎo)致氫脆和應(yīng)力腐蝕破裂。一般采用降低鋼的含硫量、控制硫化物形態(tài)、改善沿壁厚方向的韌性等措施。其主要特點(diǎn)是通過(guò)微合金化和控制軋制，在熱軋狀態(tài)下獲得高強(qiáng)度、高塑性、高韌性和良好的可焊性。為了全面滿足石油天然氣輸送管道對(duì)鋼的性能要求，除了嚴(yán)密的合金設(shè)計(jì)外，對(duì)硫、磷等有害元素的控制也非常嚴(yán)格。一般含硫量控制在0.010%以下，以提高鋼的塑性、韌性，特別是橫向韌性。

E. 石油專用管中的油管和套管在API標(biāo)準(zhǔn)中的分類

  石油專用管中的油管和套管在 API標(biāo)準(zhǔn)中的分類如表 1-10 所示。

  在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)中套管和油管分為4組、19個(gè)鋼級(jí)。按照制造方法，又分為無(wú)縫鋼管和焊管兩大類。除L80-9Cr、L80-13Cr、C90-1、C90-2、T95-1、T95-2等6鋼級(jí)限定使用無(wú)縫鋼管外，其他鋼級(jí)不僅可以使用無(wú)縫鋼管還可以使用電阻焊或電感應(yīng)焊接方法生產(chǎn)的直縫焊管。其熱處理工藝，除第1組3個(gè)鋼級(jí)外，第1組N80Q類、第2、3、4組共14個(gè)鋼級(jí)都必須進(jìn)行全長(zhǎng)淬火＋回火處理，并對(duì)第2組的8個(gè)鋼級(jí)規(guī)定了最低回火溫度。對(duì)第1組、第2組M65鋼級(jí)和第3組共7個(gè)鋼級(jí)只規(guī)定了硫、磷含量最大值，而未規(guī)定其他主要化學(xué)成分。對(duì)第2組和第4組共12個(gè)鋼級(jí)規(guī)定了化學(xué)成分要求。

F 油管和套管的鋼級(jí)表達(dá)的具體含義

  在API SPEC 5CT標(biāo)準(zhǔn)中，套管和油管的鋼級(jí)標(biāo)明其屈服強(qiáng)度和一些特殊的特征。鋼級(jí)標(biāo)注通常用1個(gè)字母和2或3個(gè)數(shù)字表示，如N80.在大多數(shù)情況下，按照字母在字母表中的順序，越往后的字母，代表管子的屈服強(qiáng)度越大。例如，N80一級(jí)鋼材的屈服強(qiáng)度要比J55的大。數(shù)字符號(hào)是以千磅每平方英寸表示的管材最小屈服強(qiáng)度來(lái)確定的。例如：N80鋼級(jí)的最低屈服強(qiáng)度為80klb/in2。

  API SPEC 5CT標(biāo)準(zhǔn)列出的套管鋼級(jí)有：H40、J55、K55、N80、M65、L80、C90、C95、T59、P110、Q125;套管鋼級(jí)有：H40、J55、N80、180、C90、T59、P110。

G 國(guó)內(nèi)外常使用的非API油管、套管種類

  除了API標(biāo)準(zhǔn)的套管外，國(guó)內(nèi)外還研究和發(fā)展了在油田特殊地質(zhì)工況環(huán)境使用的非API套管，包括：用于深井的超高強(qiáng)度油管、套管；高抗擠毀套管；含硫化氫油氣井中使用的抗硫化氫應(yīng)力腐蝕油管、套管；用于低溫油氣井的高強(qiáng)度油管、套管；用于只有二氧化碳和氯離子，幾乎不含硫化氫腐蝕性環(huán)境下使用的油管、套管；用于硫化氫、二氧化碳和氯離子三者共存強(qiáng)烈腐蝕性環(huán)境下使用的油管、套管。

H 石油專用管中的油管和套管API標(biāo)準(zhǔn)的螺紋連接基本情況

  石油專用管中的油管和套管API標(biāo)準(zhǔn)的螺紋連接由兩部分組成：管子或公端以及接箍或母端。有外螺紋的叫管子或公端，有內(nèi)螺紋的叫接箍或母端。

  兩個(gè)公端用一個(gè)接箍連接起來(lái)，接箍是一段外徑比管子稍大的短管。兩端均有內(nèi)螺紋。所有帶 API螺紋和接箍的套管和管線管都是不加厚的。

  油管是不加厚或外加厚，管端的內(nèi)徑大約等于管體的內(nèi)徑，但加厚端的外徑比管體大，整體連接油管的兩端是加厚的。

  API規(guī)范中包括4種螺紋，即管線管螺紋、圓螺紋、偏梯形螺紋以及直連型螺紋。管線管、圓螺紋、偏梯形的螺紋在擰接裝配時(shí)要求配合在一起，達(dá)到用密封填充脂一起阻止從螺紋泄漏。直連型套管螺紋末設(shè)計(jì)成密封的，直連型連接的密封是采用金屬對(duì)金屬的密封來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

I API標(biāo)準(zhǔn)螺紋的主要參數(shù)

 API標(biāo)準(zhǔn)螺紋的主要參數(shù)包括：

   1. 螺紋長(zhǎng)度（除偏梯形螺紋）：從螺紋起點(diǎn)（管端）到消失點(diǎn)的長(zhǎng)度；

   2. 螺紋高度：螺紋齒頂?shù)烬X底間的距離；

   3. 螺距：螺紋任一點(diǎn)沿軸向到相鄰齒的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離；

   4. 螺紋錐度：以英寸表示的每英寸螺紋長(zhǎng)度的螺紋直徑變化；

  5. 緊密距：管子或接箍端面到環(huán)規(guī)或塞規(guī)擰緊位置間沿軸向測(cè)得的距離；

  6. 螺紋尾扣錐度（僅偏梯螺紋）：切削工具的快速退刀造成螺紋末端有一個(gè)陡峭的斜度。