通過對近幾屆國際管道大會有關(guān)論文的研讀,結(jié)合我國管線鋼管技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況,對當(dāng)前管線鋼管技術(shù)若干熱點(diǎn)問題進(jìn)行了分析和總結(jié)。詳細(xì)分析了輸氣管道斷裂控制技術(shù),電阻焊管的完整性管理、質(zhì)量改進(jìn)及管道選材,X80高強(qiáng)度焊管的應(yīng)用等情況,并給出了今后我國管線鋼管技術(shù)發(fā)展方面的建議,指出我國雖然在輸氣管道延性斷裂控制的理論和實(shí)踐方面取得了重大進(jìn)展,但在管道脆性斷裂控制方面的研究才剛剛起步,還需要加強(qiáng);在二氧化碳輸送管道止裂韌性預(yù)測方面急需開展相關(guān)研究;應(yīng)開展HFW焊管質(zhì)量的企業(yè)協(xié)作研究,提高對HFW焊接機(jī)理的認(rèn)識和質(zhì)量控制水平。
兩年一度在加拿大卡爾加里市舉辦的國際管道大會(IPC)是國際管道界展示管道技術(shù)最新進(jìn)展的盛會。會議期間舉行了數(shù)十場報告會,涉及管道安全管理、項(xiàng)目管理與設(shè)計、施工與環(huán)保、管道完整性管理、運(yùn)行、監(jiān)控與維護(hù)、材料與連接、基于應(yīng)變設(shè)計、風(fēng)險與可靠性分析、北海管道等專題。會議發(fā)布的大量論文,全面反映了國際管道技術(shù)的最新進(jìn)展,引領(lǐng)了國際管道技術(shù)的發(fā)展方向。浙江宏盛特鋼有限公司通過對近幾屆國際管道大會有關(guān)論文的研讀,結(jié)合我國管線鋼管技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況,對其中若干熱點(diǎn)問題進(jìn)行了分析和總結(jié),并對管線鋼管的選材和應(yīng)用提出了建議,供同行參考借鑒,以促進(jìn)我國管線鋼管技術(shù)的發(fā)展。
斷裂控制始終是輸送管道安全關(guān)注的首要問題,斷裂控制涉及管道的脆性和延性斷裂啟裂以及脆性和延性斷裂擴(kuò)展的控制技術(shù)。著名的華人學(xué)者朱先奎先生指出:40多年前開發(fā)的啟裂控制方法經(jīng)過有限的改進(jìn)后至今仍在使用。只要使管道運(yùn)行在管線鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度,或脆性斷裂阻力大于斷裂驅(qū)動力的情況下,通??梢员苊獯嘈詳嗔?,但延性斷裂擴(kuò)展仍是有可能發(fā)生的。因此,延性斷裂擴(kuò)展控制獲得了更多的關(guān)注,并且已經(jīng)開發(fā)出不同的控制方法。然而,對于X80及以上鋼級高強(qiáng)度管線鋼,還沒有一個普遍適用的天然氣管道延性斷裂擴(kuò)展控制方法,仍需要開發(fā)新的控制技術(shù)或方法。
2018年卡爾加里國際管道大會上,歐洲管線研究組織(EPRG)發(fā)布了關(guān)于管線鋼止裂韌性的推薦意見(第三版),將輸氣管道的延性斷裂控制技術(shù)予以文件化和規(guī)范化。其適用條件為:最高壓力至10MPa,最大鋼管直徑1422.4 mm,最高鋼級L555(API SPEC 5L X80),設(shè)計系數(shù)最高為0.8的輸送貧天然氣的新建管道。與第二版相比,管道最高壓力從8MPa提高到10MPa,最大設(shè)計系數(shù)從0.72提高到0.8。第三版還給出了貧氣的定量定義表,但其適用的最高工作壓力為10MPa,最低設(shè)計溫度為0℃。如果滿足該表中的所有條件,則將氣體定義為貧氣,如果不滿足該表中的任何條件,則將其定義為富氣。該推薦意見給出了3個表格,分別對應(yīng)于不同的設(shè)計系數(shù)0.675、0.72和0.8。最低韌性要求是基于使用貧氣的邊界減壓曲線和巴特爾雙曲線模型(TCM)結(jié)合Leis 1997和Eiber 2008a、b修正系數(shù)進(jìn)行計算得出的。在此范圍內(nèi)的輸氣管道可以通過查表直接確定管線鋼管的止裂韌性要求,而不必再進(jìn)行修正。
但應(yīng)該注意的是,當(dāng)止裂韌性計算值大于200J時,韌性推薦表中不給出具體要求值。在這些情況下,應(yīng)采用巴特爾雙曲線模型結(jié)合Leis 1997和Eiber 2008a、b修正系數(shù)確定止裂韌性。如果計算的止裂韌性大于200J,建議進(jìn)行全尺寸斷裂擴(kuò)展試驗(yàn)。如果已有過一次或幾次幾何尺寸、鋼級和韌性相似的試驗(yàn),或者一些其他適當(dāng)?shù)臄嗔褦U(kuò)展測試或分析,可以證明計算出的韌性值足以阻止長程延性斷裂,則可能不需要進(jìn)行全尺寸爆破試驗(yàn)。從上可知,當(dāng)從推薦韌性表中查不到止裂韌性要求時,意味著其止裂韌性可能大于200J,仍然需要進(jìn)行斷裂控制方案的研究和制定。因此,該推薦意見具有很大的局限性。