海底(di)管(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)是(shi)海上油(you)(you)氣田開發生(sheng)產(chan)(chan)系統(tong)的(de)主要組成部分,是(shi)連(lian)續輸送大量油(you)(you)氣最(zui)(zui)快捷、最(zui)(zui)安全和最(zui)(zui)經(jing)濟(ji)可(ke)靠(kao)的(de)運輸方式,已經(jing)成為(wei)廣泛(fan)用于(yu)海洋石油(you)(you)工業的(de)一種有(you)效(xiao)運輸手(shou)段(duan),被稱為(wei)海洋油(you)(you)氣生(sheng)產(chan)(chan)系統(tong)中(zhong)的(de)“生(sheng)命(ming)線(xian)(xian)(xian)(xian)”。自從1954年Brown & Root公(gong)司在美國墨西哥灣敷設(she)世界上第(di)一條海底(di)管(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)以來的(de)半個多世紀里,世界各國敷設(she)的(de)海底(di)管(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)總(zong)長度(du)已達十幾(ji)萬km,深度(du)最(zui)(zui)大為(wei)3052米。我國海底(di)管(guan)(guan)線(xian)(xian)(xian)(xian)技術還處于(yu)初級階段(duan),與世界發達國家還有(you)一定(ding)的(de)差(cha)距,存在著不(bu)少技術難題。
海(hai)(hai)(hai)洋環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)較陸地更(geng)為惡劣,相比陸地用(yong)(yong)管(guan),海(hai)(hai)(hai)洋用(yong)(yong)管(guan)處于低溫、高壓、強(qiang)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)工作環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing),因此考慮到海(hai)(hai)(hai)洋管(guan)線服役環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)特殊性,對(dui)海(hai)(hai)(hai)底管(guan)線的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)、低溫韌性、抗(kang)壓性能、尺(chi)寸精度(du)等指標(biao)都有(you)嚴(yan)格的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。針對(dui)海(hai)(hai)(hai)底管(guan)線敷(fu)設手段和使用(yong)(yong)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)特殊性,海(hai)(hai)(hai)底管(guan)線設計時(shi)(shi)對(dui)管(guan)體的(de)(de)(de)縱、橫向性能都提(ti)出了上下限要(yao)求(qiu),以更(geng)好地保(bao)證其等強(qiang)性,同時(shi)(shi)海(hai)(hai)(hai)洋管(guan)材(cai)還要(yao)求(qiu)有(you)較好的(de)(de)(de)塑性和一定(ding)的(de)(de)(de)抗(kang)腐蝕(shi)性。
隨著海(hai)洋(yang)石(shi)油開(kai)采從近(jin)海(hai)向(xiang)深海(hai)發展,鋼(gang)管(guan)需要有較大的(de)承(cheng)壓能力(li),因此,海(hai)底(di)管(guan)線用(yong)鋼(gang)正向(xiang)大壁(bi)厚高(gao)鋼(gang)級(ji)方向(xiang)發展。目前,X65鋼(gang)管(guan)已(yi)普遍用(yong)于(yu)我國海(hai)底(di)管(guan)線建設中(zhong),繼續(xu)開(kai)發適用(yong)于(yu)深海(hai)服(fu)役(yi)的(de)高(gao)強度X70及以上級(ji)別厚壁(bi)海(hai)底(di)管(guan)線用(yong)耐磨鋼(gang)管(guan)已(yi)成為趨(qu)勢。
高(gao)(gao)強度、高(gao)(gao)韌(ren)性(xing)、抗蝕性(xing)和易焊接(jie)是海(hai)底管(guan)線用(yong)(yong)鋼(gang)的(de)基本要求(qiu)(qiu),同(tong)時為滿足海(hai)底管(guan)線的(de)施工安全和服(fu)役(yi)環境,要求(qiu)(qiu)管(guan)材縱(zong)、橫向強度的(de)一致性(xing)和較高(gao)(gao)的(de)塑性(xing)。高(gao)(gao)性(xing)能(neng)管(guan)線用(yong)(yong)耐磨鋼(gang)應以超(chao)低(di)碳(tan)貝氏體(ti)或者超(chao)低(di)碳(tan)針狀鐵(tie)素體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)為特(te)征,使之在(zai)具有高(gao)(gao)強度、高(gao)(gao)韌(ren)性(xing)和良(liang)好焊接(jie)適(shi)應性(xing)的(de)同(tong)時具有較高(gao)(gao)的(de)抗動(dong)態撕(si)裂性(xing)能(neng)。在(zai)煉鋼(gang)工藝上(shang)要求(qiu)(qiu)采用(yong)(yong)超(chao)低(di)S和Ca處理等純凈(jing)鋼(gang)冶(ye)煉技(ji)(ji)術(shu);在(zai)熱軋(ya)(ya)方面采用(yong)(yong)控制(zhi)(zhi)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)和控制(zhi)(zhi)冷卻技(ji)(ji)術(shu),以得(de)到鋼(gang)質純凈(jing)、組(zu)織(zhi)(zhi)均勻的(de)針狀鐵(tie)素體(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)。
根據我國南海深海管線用鋼管技術條件,科研人員開發出了厚壁X70鋼級Φ765.2mm×31.8mm海底管線用耐磨鋼管(guan)(guan)(guan)。通(tong)過對鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)進行檢測:鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)體(ti)縱向(xiang)和(he)橫向(xiang)屈服(fu)強(qiang)度≥550MPa,抗(kang)拉(la)強(qiang)度≥660MPa,屈強(qiang)比最(zui)(zui)低達到(dao)(dao)0.81,焊(han)縫(feng)抗(kang)拉(la)強(qiang)度達695MPa,均(jun)勻延(yan)伸率(lv)(lv)達到(dao)(dao)了(le)7.6%,斷后延(yan)長(chang)率(lv)(lv)達到(dao)(dao)54%;在-20℃下管(guan)(guan)(guan)體(ti)沖擊功(gong)平均(jun)值(zhi)為340J,焊(han)接接頭沖擊功(gong)平均(jun)值(zhi)最(zui)(zui)低為168J;在0℃下管(guan)(guan)(guan)體(ti)CTOD特征值(zhi)δm最(zui)(zui)高(gao)達到(dao)(dao)0.688mm,焊(han)接接頭最(zui)(zui)小(xiao)為0.222mm,熱影響(xiang)區(qu)最(zui)(zui)小(xiao)為0.280mm。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)管(guan)(guan)(guan)體(ti)母(mu)材、熱影響(xiang)區(qu)、焊(han)縫(feng)部(bu)位的(de)抗(kang)氫致開裂、硫化物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)及(ji)鹽(yan)霧腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)良好。試驗結(jie)果表(biao)明研(yan)制的(de)X70鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)具有優良的(de)強(qiang)塑性(xing)、低溫韌性(xing)、斷裂韌性(xing)及(ji)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng),適用于海洋(yang)服(fu)役環境的(de)油氣輸送。
