提高輸量、降低成本是油氣管道建設持續追求的目標,而提高鋼級、增大壁厚是提高輸量、降低成本的有效途徑,這也推動(dòng)了國內外高鋼級、大口徑、大厚壁鋼管的研發(fā)和應用。為了保證管道安全性,要求油氣輸送鋼管具有與鋼級及輸送壓力所匹配的止裂韌性。鋼級越高、輸送壓力越大,所需的止裂韌性越高;并且要求DWTT斷口具有足夠的剪切面積(API等標準規定平均值至少85%)。同時(shí)具有足夠的剪切面積和足夠的CVN吸收能是管體的一個(gè)基本特征,在輸氣管線(xiàn)中它能避免脆性斷裂擴展,并控制延性斷裂的擴展。


  由于材料自身強韌性的矛盾,以及管線(xiàn)鋼厚度增加帶來(lái)技術(shù)難度的增加,使得管線(xiàn)鋼管每增加一個(gè)鋼級或壁厚增加一毫米,都要攻克一系列的技術(shù)難題。


  21世紀以來(lái),以我國西氣東輸二線(xiàn)建設為標志,X80管線(xiàn)鋼/管的研發(fā)應用快速發(fā)展。2006年,在中石油集團公司的推動(dòng)下,原華北石油第一機械廠(chǎng)巨龍鋼管公司聯(lián)合國內鋼廠(chǎng)開(kāi)始研制西氣東輸二線(xiàn)X80管線(xiàn)鋼及直縫埋弧焊管,經(jīng)過(guò)鋼廠(chǎng)和制管企業(yè)的持續努力和卓有成效的工作,攻克了一系列的技術(shù)難題,成功開(kāi)發(fā)出了西氣東輸二線(xiàn)X80φ1219mmx22mm直縫埋弧焊管,焊管滿(mǎn)足-10℃條件按下母材夏比沖擊功單值最小140J、平均值最小180J以及焊縫及熱影響區夏比沖擊功單值最小60J、平均值最小80J的要求,母材0℃條件下DWTT剪切面積率平均大于85%,并大規模應用于西氣東輸二線(xiàn)工程。2007-2008年,巨龍鋼管公司聯(lián)合國內寶鋼、沙鋼、鞍鋼等鋼鐵企業(yè)同時(shí)開(kāi)展了26.4mm、27.5mm及33mm寬厚板及厚壁直縫埋弧焊管單根試制工作,最早試制出了國內X80鋼級φ1219mm×26.4/27.5/33mm 直縫埋弧焊管。


  2009年,26.4mm厚規格鋼板及鋼管技術(shù)獲得突破,X80鋼級ф1219mm×26.4mm直縫埋弧焊管實(shí)現批量穩定生產(chǎn),DWTT剪切面積滿(mǎn)足標準規定的0℃條件下平均不低于75%的要求,并應用于西氣東輸二線(xiàn)及后續的西氣東輸三線(xiàn)工程中。2012年,針對中亞C線(xiàn)的需求,渤海裝備所屬巨龍公司與鋼廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)出了X80鋼級 ф1219mmx27mm 直縫埋弧焊管,0℃條件下的DWTT剪切面積率達到不低于85%的要求。2014年,針對規劃的陜京四線(xiàn)、新粵浙管道等提出X80鋼級Φ1219mmx33mm鋼板及直縫焊管的需求,該公司聯(lián)合國內鋼板企業(yè)成功開(kāi)發(fā)出了項目所需的X80φ1219mm×33mm直縫埋弧焊管,各項性能指標滿(mǎn)足標準要求,這也是目前國內最大壁厚的X80抗延性斷裂直縫埋弧焊管。


  為滿(mǎn)足日益增長(cháng)的天然氣需求,我國在陸續建成了西氣東輸二線(xiàn)、三線(xiàn)等X80鋼級、口徑φ1219mm、單管年輸氣量300億立方米的天然氣管道的基礎上,擬開(kāi)發(fā)建設口徑更大、輸氣量更大的天然氣管道。2012年,中石油啟動(dòng)了第三代大輸量管道用鋼管的研發(fā),其中X80φ1422mm鋼管作為最具技術(shù)可行性的技術(shù)方案備受重視。國內鋼鐵企業(yè)、制管企業(yè)開(kāi)始投入大量人力物力開(kāi)展科研攻關(guān),逐一攻克技術(shù)難關(guān)。2014年5月,中俄雙方有關(guān)企業(yè)簽署了總價(jià)值超過(guò)4000億美元、年供氣量380億立方米、期限長(cháng)達30年的中俄東線(xiàn)天然氣購銷(xiāo)合同。為滿(mǎn)足年輸氣量380億立方米的要求,我國在中俄東線(xiàn)上首次計劃采用X80鋼級Φ1422mm×25.7/30.8mm厚壁直縫埋弧焊管鋼管。


  與X80鋼級ф1219mm管道相比,中俄東線(xiàn)鋼管口徑更大,壁厚更大。如西氣東輸二線(xiàn)二類(lèi)地區采用的X80鋼級ф1219mm直縫鋼管壁厚為22mm,三類(lèi)地區壁厚為26.4mm;中俄東線(xiàn)二類(lèi)地區X80鋼級ф1422mm直縫鋼管壁厚增加到了25.7mm,三類(lèi)地區壁厚增加到了30.8mm。無(wú)論從鋼管管徑還是壁厚,中俄東線(xiàn)均創(chuàng )我國管道之最,在世界管道史上都是一個(gè)標志性的工程,僅有俄羅斯已建的巴浦年柯沃-烏恰管道參數與中俄東線(xiàn)接近。管徑、壁厚同時(shí)增加帶來(lái)了技術(shù)方面的巨大挑戰。板寬、板厚增加,使鋼板制造過(guò)程軋制壓縮比降低,影響晶粒細化效果;厚度增加后還會(huì )引起心部冷卻速度降低以及厚度方向的冷卻均勻性,這些都會(huì )對鋼板的性能產(chǎn)生不利影響,尤其是要保證至少-15攝氏度下鋼板的DWTT剪切面積達到平均值85%的要求難度更大。另外,板寬增加對板型控制,管徑、壁厚的增加對鋼管幾何尺寸、焊接質(zhì)量控制等,都面臨巨大的挑戰。經(jīng)過(guò)國內鋼鐵企業(yè)、焊管企業(yè)的共同攻關(guān),攻克了上述的關(guān)鍵技術(shù),成功實(shí)現了中俄東線(xiàn)X80鋼級ф1422mm×25.7/30.8mm寬厚板及直縫埋弧焊管和X80鋼級ф1422mm×21.4mm/22mm熱軋卷板及螺旋埋弧焊管的批量生產(chǎn)供貨。尤其是X80鋼級φ1422mmx30.8mm鋼管,整體性能穩定性、合格率超出了預期。