管线钢生产技术、现状和未来发展趋势
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管线钢生产技术、现状 和发展趋势
陈军利 2007年6月
内 容
国内管线发展状况及未来需求预测 管线钢发展历史 管线钢分类和技术要求 管线钢生产技术 国内管线钢生产现状 管线钢未来发展趋势
国内管线发展状况及未来需求预测
1.国内发展现状 管线钢主要用于加工制造油气管线。油气管网是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道，它的快速 建设不仅将缓解我国铁路运输的压力，而且有利于保障油气市场的安全供应，有利于提高我国的能源安 全保障程度和能力。 同石油一样，我国也将从境外的俄罗斯、中亚国家进口天然气，并通过东南沿海港口进口液化天然气 （LNG）。为了把这些天然气输送到主要的消费区域，建设输送管线是必不可少的。目前“西气东输” 项目已经建成，今后还将建设的主要管线有陕京二期、中俄天然气管线（东线、西线）、以及中亚或俄 罗斯至上海天然气管线，最终与“西气东输”管线形成“两横、两纵”的天然气干线。
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 （1）最低使用温度下（－5℃）DWTT≥85 ％SA； （2）最低使用温度下（－5℃）夏比冲击 吸收功≥145J。 当前管线钢的技术条件普遍采用美国石 油协会标准APISpec5L，但是国内具体工 程或具体用户的订货技术条件往往较API 标准严格得多。
高钢级管线钢生产技术
管线钢发展历史
含量为0.10%～0.14%, 在钢中加入≤0.20%的 Nb、V、Ti 等合金元素, 并通过控轧工艺使钢 的力学性能得到显著改善。 到1973 年和1985 年, API 标准又相继增加了X70 和X80 钢, 而后又开发了X100 管线钢, 碳含量 降到0.01%～0.05%, 碳当量相应地降到0.37 以 下, 开发出真正现代意义上的多元微合金化控 轧控冷管线钢。 近期又开发出X120和抗HIC和硫化氢等高钢级 管线钢。
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金 化钢，是高技术含量和高附加值的产品， 管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多 年来的一切工艺技术新成就。目前管线 工程的发展趋势是大管径、高压富气输 送、高寒和腐蚀的服役环境、海底管线 的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高 强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、 低焊接碳素量和良好焊接性、
国内管线发展状况及未来需求预测
2.未来需求预测 目前，原油、天然气管网已经具有相当规模， 成品油输送管道相对较少，目前仅占全部输 送量的40％，将来计划修建3万km，管径在 Ф 500mm左右，壁厚在10mm以下，以X65为主。 未来10年，我国将建设5万km的油气管道，平 均每年需要铺设近5000km，每年天然气管道 需要钢材近400万t。
管线钢的发展历史
1. 国外管线钢的发展历史 60年代以前、采用C、Mn、Si 型的普通碳素钢, 在冶金上侧重于性能, 对化学成分没有严格的 规定。 自20 世纪60 年代开始, 随着输油、气管道输送 压力和管径的增大, 开始采用低合金高强钢 (HSLA) , 主要以热轧及正火状态供货。这类 钢的化学成分: C≤0.20%, 合金元素≤3%～5%。 随着管线钢的进一步发展, 到20 世纪60 年代末 70 年代初, 美国石油组织在API 5LX 和API 5LS 标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、 X65 系列。这种钢突破了传统钢的观念, 碳
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策 略是提高钢的洁净度和组织均匀性， C≤0．09％、S≤0．005％、P≤0．01％、 O≤0．002％，并采取微合金化，真空脱 气＋CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段 的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却 等工艺。目前国内外管线规范中没有管 线用钢材的韧性指标，仅对管材有具体 要求：
国内管线钢发展状况及未来需求预测
2.未来需求预测 随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应 迅速向高钢级方向发展。在国际发达国家，20世纪 60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60～ X65钢级，近年来以X70为主，而国内城市管网以 X52、X65为主。目前国内主干线输气管最大压力 为10MPa，最大直径能够达到Ф1016～1219mm， 以X65、X70应用为主，X80也有应用，但用量不多。 随着国内输气管的延长和要求压力的提高，X70、 X80将成为主流管线钢。
管线钢分类及技术要求
1.管线钢定义 制造石油、天然气集输和长输管或煤炭、 Baidu Nhomakorabea材浆体输送管等用的中厚板和带卷称 为管线用钢（steelforpipeline）。一 般采用中厚板制成厚壁直缝焊管，而板 卷用于生产直缝电阻焊管或埋弧螺旋焊 管。
管线钢分类及技术要求
2.管线钢分类 按照强度级别可分为X42、X46、X52、 X56、X60、X65、X70、X80、X100、 X120等。 按照输送介质可分为成品油、原油、甜性 天然气、酸性天然气和水煤浆输送用管 线钢，其中要求最高的为酸性天然气管 线用钢。
1.高钢级管线钢典型成分及性能要求 高钢级管线钢一般是以低碳锰钢为基础，通过 添加Nb、Mo、Ti、V等微合金元素进行细晶 强化，对于抗硫化氢腐蚀的管线钢还需添加 Cu、Cr、Ni等微合金元素，以提高钢的耐腐 蚀性。由于不同厂家生产管线钢的冶金原理 和工艺设备不尽相同，因此各厂生产的管线 钢的成分也不完全相同。典型的成分和性能 要求如下：
管线钢发展历史
2.国内管线钢发展历史 我国管线钢的应用和起步较晚, “六五”以前铺设的油、 气管线大部分采用Q235 和16Mn 钢。 “六五”期间, 我国开始按照API 标准研制X60、X65 管线钢,并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。 20 世纪90 年代初宝钢、武钢相继开发了X70 管线钢, 并在涩宁兰管道工程上应用。 21 世纪初宝钢、武钢、鞍钢等又开发了高钢级X80 管 线钢, 并在西气东输工程上应用。 目前他们已经开发X100 等更高级管线钢，而且宝钢已 成功开发出世界上最高强度的管线钢，并在今年又 与梅钢联合成功轧制了X56抗硫化氢管线钢。
陈军利 2007年6月
内 容
国内管线发展状况及未来需求预测 管线钢发展历史 管线钢分类和技术要求 管线钢生产技术 国内管线钢生产现状 管线钢未来发展趋势
国内管线发展状况及未来需求预测
1.国内发展现状 管线钢主要用于加工制造油气管线。油气管网是连接资源区和市场区的最便捷、最安全的通道，它的快速 建设不仅将缓解我国铁路运输的压力，而且有利于保障油气市场的安全供应，有利于提高我国的能源安 全保障程度和能力。 同石油一样，我国也将从境外的俄罗斯、中亚国家进口天然气，并通过东南沿海港口进口液化天然气 （LNG）。为了把这些天然气输送到主要的消费区域，建设输送管线是必不可少的。目前“西气东输” 项目已经建成，今后还将建设的主要管线有陕京二期、中俄天然气管线（东线、西线）、以及中亚或俄 罗斯至上海天然气管线，最终与“西气东输”管线形成“两横、两纵”的天然气干线。
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 （1）最低使用温度下（－5℃）DWTT≥85 ％SA； （2）最低使用温度下（－5℃）夏比冲击 吸收功≥145J。 当前管线钢的技术条件普遍采用美国石 油协会标准APISpec5L，但是国内具体工 程或具体用户的订货技术条件往往较API 标准严格得多。
高钢级管线钢生产技术
管线钢发展历史
含量为0.10%～0.14%, 在钢中加入≤0.20%的 Nb、V、Ti 等合金元素, 并通过控轧工艺使钢 的力学性能得到显著改善。 到1973 年和1985 年, API 标准又相继增加了X70 和X80 钢, 而后又开发了X100 管线钢, 碳含量 降到0.01%～0.05%, 碳当量相应地降到0.37 以 下, 开发出真正现代意义上的多元微合金化控 轧控冷管线钢。 近期又开发出X120和抗HIC和硫化氢等高钢级 管线钢。
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金 化钢，是高技术含量和高附加值的产品， 管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多 年来的一切工艺技术新成就。目前管线 工程的发展趋势是大管径、高压富气输 送、高寒和腐蚀的服役环境、海底管线 的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高 强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、 低焊接碳素量和良好焊接性、
国内管线发展状况及未来需求预测
2.未来需求预测 目前，原油、天然气管网已经具有相当规模， 成品油输送管道相对较少，目前仅占全部输 送量的40％，将来计划修建3万km，管径在 Ф 500mm左右，壁厚在10mm以下，以X65为主。 未来10年，我国将建设5万km的油气管道，平 均每年需要铺设近5000km，每年天然气管道 需要钢材近400万t。
管线钢的发展历史
1. 国外管线钢的发展历史 60年代以前、采用C、Mn、Si 型的普通碳素钢, 在冶金上侧重于性能, 对化学成分没有严格的 规定。 自20 世纪60 年代开始, 随着输油、气管道输送 压力和管径的增大, 开始采用低合金高强钢 (HSLA) , 主要以热轧及正火状态供货。这类 钢的化学成分: C≤0.20%, 合金元素≤3%～5%。 随着管线钢的进一步发展, 到20 世纪60 年代末 70 年代初, 美国石油组织在API 5LX 和API 5LS 标准中提出了微合金控轧钢X56、X60、 X65 系列。这种钢突破了传统钢的观念, 碳
管线钢分类及技术要求
3.技术要求 以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策 略是提高钢的洁净度和组织均匀性， C≤0．09％、S≤0．005％、P≤0．01％、 O≤0．002％，并采取微合金化，真空脱 气＋CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段 的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却 等工艺。目前国内外管线规范中没有管 线用钢材的韧性指标，仅对管材有具体 要求：
国内管线钢发展状况及未来需求预测
2.未来需求预测 随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应 迅速向高钢级方向发展。在国际发达国家，20世纪 60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60～ X65钢级，近年来以X70为主，而国内城市管网以 X52、X65为主。目前国内主干线输气管最大压力 为10MPa，最大直径能够达到Ф1016～1219mm， 以X65、X70应用为主，X80也有应用，但用量不多。 随着国内输气管的延长和要求压力的提高，X70、 X80将成为主流管线钢。
管线钢分类及技术要求
1.管线钢定义 制造石油、天然气集输和长输管或煤炭、 Baidu Nhomakorabea材浆体输送管等用的中厚板和带卷称 为管线用钢（steelforpipeline）。一 般采用中厚板制成厚壁直缝焊管，而板 卷用于生产直缝电阻焊管或埋弧螺旋焊 管。
管线钢分类及技术要求
2.管线钢分类 按照强度级别可分为X42、X46、X52、 X56、X60、X65、X70、X80、X100、 X120等。 按照输送介质可分为成品油、原油、甜性 天然气、酸性天然气和水煤浆输送用管 线钢，其中要求最高的为酸性天然气管 线用钢。
1.高钢级管线钢典型成分及性能要求 高钢级管线钢一般是以低碳锰钢为基础，通过 添加Nb、Mo、Ti、V等微合金元素进行细晶 强化，对于抗硫化氢腐蚀的管线钢还需添加 Cu、Cr、Ni等微合金元素，以提高钢的耐腐 蚀性。由于不同厂家生产管线钢的冶金原理 和工艺设备不尽相同，因此各厂生产的管线 钢的成分也不完全相同。典型的成分和性能 要求如下：
管线钢发展历史
2.国内管线钢发展历史 我国管线钢的应用和起步较晚, “六五”以前铺设的油、 气管线大部分采用Q235 和16Mn 钢。 “六五”期间, 我国开始按照API 标准研制X60、X65 管线钢,并成功地与进口钢管一起用于管线铺设。 20 世纪90 年代初宝钢、武钢相继开发了X70 管线钢, 并在涩宁兰管道工程上应用。 21 世纪初宝钢、武钢、鞍钢等又开发了高钢级X80 管 线钢, 并在西气东输工程上应用。 目前他们已经开发X100 等更高级管线钢，而且宝钢已 成功开发出世界上最高强度的管线钢，并在今年又 与梅钢联合成功轧制了X56抗硫化氢管线钢。