管道材料技术基础课件

二零零九年十月管道材料技术基础主要内容第一部分钢管、管件及管道附件第二部分焊接材料第三部分阀门及其选用第一部分钢管、管件及管道附件一、钢管的分类及采用标准二、管件的分类及采用标准三、管道附件四、金属材料的机械性能五、管道材料的选择六、川气东送管道材料设计七、川气东送国内钢板资源情况八、川气东送钢板的试制与生产九、川气东送钢管的试制与生产流体输送用钢管主要用于带有压力的流体输送，它除了要保证有符合相应要求的强度与刚度外，还要求保证密闭性，即钢管在出厂前要求逐根进行水压试验。对石油化工管道来说，它输送的介质常常是易燃、易爆、有毒、有温度、有压力的介质，故应当采用流体输送用钢管。在实际的工程设计、采购和施工中，经常发现有用结构用钢管代替流体输送用钢管的现象，这是不允许的。

2)按因其制造工艺及所用管坯形状不同，分为无缝钢管（圆坯）和焊接钢管（板，带坯）两大类。

a)无缝钢管

无缝钢管的优点在于无焊缝，往往适用于一些重要场合，如高压、高温、耐腐蚀场合。无缝钢管可供至660mm，热轧常使用至406mm。直径406mm以上均为热扩径轧制，一般热扩钢管壁厚偏差较大，表面质量也差．故较少采用。无缝钢管按制造工艺不同，又分为热轧（挤压）无缝钢管和冷拔（轧）无缝钢管两种。冷拔（轧）管又分为圆形管和异形管两种。

无缝钢管的工艺流程如下：热轧（挤压无缝钢管）：圆管坯加热穿孔

三辊斜轧、连轧或挤压脱管定径（或减径）

冷却坯管矫直水压试验（或探伤）标记入库冷拔（轧）无缝钢管：圆管坯加热穿孔

打头退火酸洗涂油（镀铜）多道次冷拔（冷轧）坯管热处理矫直

水压试验（探伤）标记入库。

b)焊接钢管常用的焊接钢管根据其生产时采用的焊接工艺不同分为以下三种。(1)连续炉焊(锻焊)钢管其特点是生产效率高，生产成本低，但焊接接头冶金结合不完全，焊缝质量差，综合机械性能差。(2)电阻焊钢管其特点是生产效率高，自动化程度高，焊接时不需要焊条和焊药，对母材损伤小，焊后的变形和残余应力也较小。但它的生产设备较复杂，设备投资高，对焊接接头的表面质量要求也比较高。(3)电弧焊钢管它的特点是焊接接头达到完全的冶金结合，接头的机械性能能够完全达到或接近母材的机械性能。

根据焊缝形状的不同，电弧焊钢管又可分为直缝管和螺旋焊缝管两种。根据焊接时采取的保护方法不同，电弧焊钢管又可分为埋弧焊钢管和熔化极气体保护焊钢管两种。油气输送主要使用：直缝高频电阻焊管(HFW)、直缝埋弧焊管(SAWL或称LSAW)、螺旋缝埋弧焊管(SAWH或称SSAW)等三种。1)直缝埋弧焊管（SAWL）按成形方式的不同又可分为：(1)UOE焊管；(2)JCOE焊管；(3)RBE焊管。钢板上料焊引弧板铣边预弯边U成型O成型水冲洗干燥预焊预焊检查内焊焊渣清理内焊缝检查外焊外焊缝检查超声波检查引弧板去除可疑管X光检查修磨、补焊工厂检查测长、称重、喷打印存放用户检查平头水压试验倒棱管端磁粉分层探伤人工超声波探伤判废判废管端焊缝磨平机械扩管修磨、补焊扩径后检查取样超声波检查切割管端X光拍片可疑管切割发货X光确认、拍片切割去磁UOE管生产流程

国内常用标准：GB/T3091（低压流体输送用焊接钢管）。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其他用途管。其代表材质Q235A级钢。GB/T14980（低压流体输送用大直径电焊钢管）。主要用于输送水、污水、煤气、空气、采暖蒸汽等低压流体和其它用途。其代表材质Q235A级钢。GB/T12771（流体输送用不锈钢焊接钢管）。主要用于输送低压腐蚀性介质。代表材质为0Cr13、0Cr19Ni9、00Cr19Ni11、00Cr17、0Cr18Ni11Nb、0017Cr17Ni14Mo2等。GB9711（石油天然气工业输送钢管交货技术条件）标准，其主要材质L175,L210,L245,L290,L320,L360,L390,L415,L450,L485,L550。

管件是用来改变管道方向、改变管径大小、进行管道分支、局部加强、实现特殊连接等作用的管道元件。在管系中改变走向、标高或改变管径以及由主管上引出支管等均需用管件。管件可用钢板焊制、钢管冲压、铸造或锻造等方法制作。二、管件的分类及采用标准

按用途分类直管与支管连接：如法兰、活接头、管箍；改变走向：如弯头、弯管；分支：三通、四通、平头螺纹管接头；变径：异径管（大小头）、异径短节等；封闭管端：法兰盖、管帽、堵头（丝堵）、封头等。注：法兰、法兰盖属于管件，但也常单独作为紧固件。按管件分类

弯头、异径管、三通、四通、管箍、活接头、管嘴、螺纹短节、管帽、堵头内外丝等。管件连接形式―对焊连接

它是DN≥50的管道及其元件常用的一种连接型式。对于DN≤40的管子及其元件，因为壁厚一般较薄，采用对焊连接时错口影响较大，容易烧穿，焊接质量不易保证，故一般不采用对焊连接。但下列几种情况例外：（1）对DN≤40、壁厚大于等于Sch160的管道及其元件，因其壁厚比较厚，也常用对焊连接；（2）有缝隙腐蚀介质(如氢氟酸介质)存在的情况下，即使DN≤40、壁厚小于等于Sch160道及其元件，也采用对焊连接，以避免缝隙腐蚀的发生；（3）对润滑油管道，当采用承插焊连接时，其接头缝隙处易积存杂质而对机械设备产生不利影响，此时也应采用对焊连接。管件连接形式―承插焊连接

多用于DN≤40、壁厚较薄的管子和管件之间的连接。承插焊连接接头必定是一个为插口管件，另一个则为承口管件。如异径短节、螺纹短节等一般为插口管件；弯头、三通、管帽、加强管嘴、活接头、管箍等为承口管件，在应用中应考虑这些管件之间的搭配组合以及所需的结构空间。管件连接形式―螺纹连接

也多用于DN≤40的管子和管件之间的连接，它属于可拆卸连接，常用于不宜焊接或需要可拆卸的场合。螺纹连接和法兰连接相比，虽然都属于可拆卸连接，但前者的连接结构尺寸较小，后者的连接较可靠。螺纹连接件有阳螺纹和阴螺纹之分。常用的管件中，螺纹短节为阳螺纹，而弯头、三通、管帽、活接头等多为阴螺纹，使用时应注意它们之间的搭配和组合。常用的锥管螺纹可分为：550锥管螺纹(多用于欧洲)600锥管螺纹(多用于美国)GB7306为550锥管螺纹螺纹锥度为：1：16；牙型角：550；尺寸范围：1/16”~6”螺纹标志代号：R(圆锥外螺纹)；Rc（圆锥内螺纹）GB12716为600锥管螺纹螺纹锥度为：1：16；牙型角：600；尺寸范围：1/16”~12”标识：NPT两种圆锥管螺纹不能互换。常用管件标准国家标准（1）GB12459《钢制对焊无缝管件》（2）GB/T13401《钢板制对焊管件》（3）GB/T14383《锻钢制承插焊管件》（4）GB/T14626《锻钢制螺纹管件》（5）GB/T17185《钢制法兰管件》行业标准中石化：（1）SH3408《钢质对焊无缝管件》（2）SH3409《钢板制对焊管件》（3）SH3410《锻钢制承插管件》化工：（1）HG/T21634《锻钢制承插管件》（2）HG/T21635《碳钢、低合金钢无缝对焊管件》（3）HG/T21631《钢制有缝对焊管件》（4）HG/T21631《锻钢制承插焊、螺纹和对焊接管台》中石油：（1）SY/T0510《钢制对焊管件》（2）SY/T5257《油气输送用钢制弯管》结构型式基本类型：平焊、对焊、承插焊、松套、螺纹法兰

密封面型式平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MFM）、榫槽面（TG）、环连接面（RJ）五种

榫槽面密封面：使用情况同凹凸面法兰；环槽面密封面：常与对焊连接型式配合(不与承插焊配合)使用，主要用在高温、高压或二者均较高的工况。在"美式法兰'中，常用在PN10.0(部分)、PN15.0、PN25.0、PN42.0MPa压力等级中。在"欧式法兰"中常用在PNl0.0、PN16.0、PN25.0、PN32.0、PN42.0。

法兰的标准体系―国标

GB9112～GB9123等效采用了ISO70055-1标准，同时包括“欧式法兰”和“美式法兰”两个体系。其公称直径范围、法兰结构及密封面型式等ISO标准基本相同。公称压力有两个系列：其一是以PN0.25MPa、PN0.6MPa、PN1.0MPa、PN1.6MPa、PN2.5MPa、PN4.0MPa、PN6.3MPa、PN10.0MPa、PN16.0MPa等九个压力等级组成的系列，属于“欧式法兰”，公称直径范围为DN10～DN3000；其二是以PN2.0MPa、PN5.0MPa、PN15.0MPa、PN26.0MPa、PN42.0MPa等五个压力等级组成的系列，属于“美式法兰”，公称直径范围为DN10～DN600。

法兰结构型式有整体、带颈螺纹、对焊、带颈平焊、带颈承插焊、对焊环带颈松套、板式平焊、对焊环板式松套、平焊环板式松套、翻边环板式松套、法兰盖共十一种。密封面型式有平面（FF）、突面（RF）、凹凸面（MF）、榫槽面（TG）、环连接面五种。

法兰的标准体系―石化行业

SH3406等效采用了ANSIB16.5和用API605标准，属于“美式法兰”。SH3406在结构尺寸和密封面型式上与B16.5/API605有着很好的互换性，能与ANSI、API、MSS等国际标准的管道元件配套使用。但因SH3406采用了我国材料标准而不是美国材料标准ASTM，故二者的温度―压力表有少许偏差，故在二者互换时，应注意它们的温度一压力对应允许值。公称压力等级共包括PN1.0、PN2.0(CLl50)、PN5.0(CI300)、PN6.8(CL400)、PNl0.0(CL600)、PNl5.0(CL900)、PN25.0(CL1500)、PN42.0(CL2500)八个等级，公称直径范围为DNl5～DN1500。

法兰型式：当DN≤600mm时，有对焊、平焊、承插焊、松套、螺纹等五种；当DN≥650mm时，仅有对焊型式一种。密封面型式：当DN≤600mm时，有凸台面、榫槽面、环槽面、凹凸面和全平面等五种；当DN≥650mm时，仅有凸台面一种。

法兰的标准体系―化工行业

HG20592～HG20605和HG20615～HG20626参照了ISO7005-1标准的编写模式，即同时包含了“欧式法兰”和“美式法兰”两个体系。欧式法兰标准(HG20592～HG20605)的公称压力等级共包括PN2.5、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160等九个压力等级，公称直径范围为(DN10～DN2000)，法兰型式有板式平焊、带颈平焊、带颈对焊、整体式、承插焊、螺纹、对焊环松套、平焊环松套、法兰盖、衬里法兰等十种，密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等5种。它可以与我国的用JB阀门配套使用。

美式法兰标准(HG20615～HG20626)基本上等效采用了ANSI标准。其中，对于DN≤600mm的法兰则等效采用了ANSIB16.5标准，而对DN≥650nm的法兰则等效采用API605标准。法兰的公称压力等级共包括Class150(PN20）、Class300（PN50）、Class600（PN110）、Class900（PN150）、Class1500（PN260）、Class2500（PN420）等6个压力等级，公称直径范围为(DNl5～DN1500)mm（Class1500与Class2500为DN600及以下）法兰型式有带颈平焊、带颈对焊、整体法兰、承插焊、螺纹、松套等六种，密封面型式有突面、凹凸面、榫槽面、环连接面、全平面等五种型式。

法兰的标准体系―机械行业

JB/T74～JB/T90属于欧洲标准体系，其公称压力等级共包括PN0.25MPa、PN0.6MPa、PN1.0MPa、PN1.6MPa、PN2.5MPa、PN4.0MPa、PN6.3MPa、PN10.0MPa、PN16.0MPa、PN20.0MPa等十个压力等级，公称直径范围为(DN15～DN1600)。法兰型式有整体、板式平焊、对焊、平焊环板式松套、对焊环板式松套、翻边板式松套和法兰盖等七种型式。密封面型式有平面、凸面、凹凸面、榫槽面、环连接面等五种型式。

（二）紧固件材料

选择法兰连接用紧固件材料时，应同时考虑管道操作压力、操作温度、介质种类和垫片类型等因素。

螺栓螺母根据结构型式不同，螺栓分为六角头螺栓和双头螺栓(螺柱)两类，而双头螺栓又分为通丝和非通丝两种。六角头螺栓：常与平焊法兰和非金属垫片配合用于操作较缓和的工况下。双头螺栓：常与对焊法兰配合使用在操作条件比较苛刻的工况下，其中，通丝型双头螺栓没有截面形状的变化，故承载能力强。非通丝型双头螺栓则相对承载能力较弱。螺母：材料常根据与其配合的螺栓材料确定。一般情况下，螺母材料应稍低于螺栓材料，并保证螺母硬度比螺栓硬度低HB30左右。

垫片

垫片是借助于螺栓的预紧载荷通过法兰进行压紧，使其发生弹塑性变形，填充法兰密封面与垫片间的微观几何间隙，增加介质的流动阻力，从而达到阻止或减少介质的泄漏的目的。垫片性能的好坏以及选用的合适与否对密封副的密封效果影响很大。常用的垫片可以分为三大类，即非金属垫片、半金属垫片和金属垫片。非金属垫片：石棉橡胶垫片，它是通过向石棉中加入不同的添加剂压制而成。在美国，很多标准中都将石棉制品列为致癌物质而禁用。但在世界范围内，石棉仍以其弹性好、强度高、耐油性好、耐高温、易获得等优点而得到广泛应用。适用范围：T≤260℃，PN≤2.0MPa（SH3401）T≤400℃，PN≤4.0MPa（国标）用于水、空气、氮气、酸、碱、油品等介质工况下。聚四氟乙烯(PTFE)包覆垫片：适用范围：T＝－180～200℃，PN≤4.0MPa常用于低温或者要求干净的场合下

半金属垫片：半金属垫片有缠绕式垫片、金属包覆垫片和柔性石墨复合垫片三大类。缠绕式垫片：是半金属垫片中最理想、也是应用最普遍的垫片。特点：压缩回弹性好、强度高，有利于适应压力和温度的变化，能在高温、低温、冲击、振动及交变载荷下保持良好的密封性能。缠绕钢带：20、1Cr13、0Cr19Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2等材料非金属缠绕带：特制石棉、柔性石墨带和聚四氟乙烯带适用范围：PN＝2.0～10.0MPa

金属包覆垫片：密封性能不如缠绕式垫片，故压力管道中用的不多，它常用在换热器封头等大直径的法兰连接密封副上。柔性石墨复合垫片：由冲齿或冲孔金属芯板与膨胀石墨粒子复合而成。适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰

金属垫片：金属垫片常用在高压力等级法兰上，以承受比较高的密封比压。常用的金属垫片有平垫、八角形垫和椭圆型垫三种。金属平垫片：常与凸台面、凹凸面、榫槽面法兰使用。八角形金属垫片和椭园形金属垫片：常与环槽面法兰使用。与椭圆形金属垫片相比八角形金属垫片容易加工，故其应用比较多。金属垫片的材料应配合法兰材料选用，且要求垫片硬度比法兰密封面硬度低(不少于HB30)。

金属材料的机械性能是指金属在外力作用下表现出来的特性，也称为金属的力学性能，主要有下列几项指标:1）强度极限σb2）屈服极限σs3）延伸率4）断面收缩率ψ5）冲击功Ak6）硬度四、金属材料的机械性能

工程上常用和需要引起注意的几项指标：a）强度油气管道发展的趋势是采用大管径、高压输送。从经济性和安全性考虑，一般均选择提高钢管的强度，而不是单纯增加钢管的壁厚。强度的指标主要有强度极限（抗拉强度）σb、屈服极限（屈服强度）σs等。需要注意的是强度并非愈高愈好，强度高、壁厚薄，此时厚度直径比减小，刚度则降低。

b)屈强比管材的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比)表示钢材的塑性变形能力，即材料从屈服到最后断裂的塑性变形过程中吸收变形的能力。过去许多规范规定屈强比限定在0.85以下，这对低强度钢种并不困难，而当今微合金化和控轧过程明显提高了钢材的屈服强度，但对抗拉强度的影响则较小。因此近年来提出了按强度级别来规定屈强比的限定值，对X65以上钢管屈强比的限定值一般都提高到0.90～0.93。

c)包辛格效应与形变硬化板材在制管成形过程中将会产生形变硬化，可用其形变硬化指数来量度，表示了该管材抵抗继续塑性变形的能力。对于X65及其以下钢级的应力-应变曲线有较大的屈服伸长，而其大直径钢管成形应变量一般为2～3％，故这类钢材在成形过程中不出现明显的形变硬化现象。板材在制管成形过程中和随后压平拉伸试样的制作和拉伸试验过程中，经受了拉、压反复应变。其板材经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，屈服强度升高；反向加载，屈服强度降低的现象称之为包辛格效应。一般管线钢因包辛格效应而使屈服强度的损失可达15％左右。

对于钢板在制管和检测过程中会经多次冷变形，从而发生形变硬化和包辛格效应。同样对于热轧带钢卷制管，其带钢要经过出厂卷捆，有的还要因测试而松捆、再卷捆分包后发运，在其后制管中的诸工序，如松卷、展平、成形、试压以及压平再行拉伸测试等，均是形变硬化和包辛格效应交替进行的过程。相应会导致钢管屈服强度降低或升高。d)延伸率延伸率或称伸长率是金属试件在拉伸试验中断裂时，试件标距长度上的伸仲长量对原标距长度的百分率。它表征金属材料塑性的高低，延伸率越高、塑性越好。一般情况下低屈服极限的管材，具有高的延伸率．对制管中的拉伸变形有更好的适应能力，所制成的管子有更好的塑性。e)韧性韧性是金属材料在塑性变形和断裂全过程中吸收变形能的能力。韧性总是和金属材料的断裂相联系．足够的韧性可以阻止或延缓管材断裂事件的进程。钢材的断裂韧性系指存在缺陷(如裂纹等)的钢材，通过缺陷扩展在破断前吸收变形能的能力。断裂韧性与钢材的化学成分(包括合金元素含量)、加工工艺(如热轧管、冷卷管、管体焊缝的焊接、管子或焊缝的热处理等)、钢材厚度及其方向性等有关。降低钢材中碳、硫、磷的含量，适当添加铌、钒、钛等合金元素，采用控制轧管，控制冷却等工艺，使钢材的纯净度提高、材质均匀、晶粒细化、则可以提高钢材的断裂韧性。

为保证管线的安全可靠性，在管线的设计中要考虑防止管线在正常运行时发生断裂，同时还应考虑管材一旦发生裂纹扩展时，能在短的扩展路程范围内止裂，阻止断裂事故的发生与扩展，以尽量降低危险和减少损失。对于管线断裂可分为韧性断裂和脆性断裂。为了防止管线在工作条件下断裂，可从消除管线裂纹缺陷和提高管材断裂韧性两个方面入手。对前者属于制管和施工应防止的；后者则应从选择管线用钢、提高钢材断裂韧性来防止管线断裂。因此，具体可从两个渠道着手，一是要保证管线不发生脆性断裂，即材料应具有足够低的韧脆转变温度可以用钢材的落锤撕裂试验(DWTT或DWT试验)的剪切面积作为防止管道脆性破坏的主要控制指标。

一般规范要求在最低运行温度下试样断口剪切面积应大于85％；二是要保证管道一旦发生裂纹时不产生长距离的扩展，即材料应具有足够高的夏比(V形缺口)冲击韧性(起裂、止裂韧性)。对于母材，当钢材的韧性值满足止裂要求时，其韧性值一般也都满足防止起裂的要求。但对于焊缝，要保证与母材等韧性的要求是较为困难的，故对焊缝的韧性要求一般按照防止起裂的韧性计算。对于母材的止裂韧性要求，APl5L及GB／T9711.1标准列出了夏比冲击功及最小剪切面积百分率的具体要求。其中GB／T9711.2列出了不同安全系数、不同钢号、不同管径夏比冲击功及落锤撕裂试验剪切面积百分率的具体要求。

钢材中常见的缺陷：钢在冶炼和轧制过程中，由于工艺不当，成型之后，钢材会产生一些缺陷，常见的缺陷有重皮、分层、低熔点夹杂物（非金属夹杂物），皮下气泡、疏松、组织和成分的偏析、裂纹与白点等，这些缺陷不仅严重影响钢材的机械性能和使用性能，而且给钢材加工造成困难，根据情况可对钢材进行必要检验，常用的有低倍组织检查、断口检查及超声波检查。压力管道常用的无损检测有：射线检测、超声检测、磁粉检测、涡流检测和渗透检测。

石油化工装置设备和管道的操作条件多处于高温（低温）、高压状态，使用和生产的物质多为可燃易爆。为了减少和防止火灾、爆炸危险，正确选择设备和管道的材料是至关重要的。

（一）碳素钢和合金钢a)碳素钢含碳量低于2.11%并含有少量硅、锰、硫和磷、铜、铬、镍等杂质的铁碳合金称为碳素钢。b)合金钢为提高钢的某些性能，必须向钢中加入某一种或某几种其它元素，这种钢称为合金钢。加入的元素称为合金元素。五、管道材料的选择

（二）高温用钢管的材料温度超过350℃谓之高温。高温用钢是指具有较高强度的钢材。高温操作环境，可能会给使用的金属材料带来以下三种不利的变化：高温——机械型破坏高温——冶金不稳定型破坏高温——化学不稳定型破坏

就腐蚀的动力学来说，温度是导致金属腐蚀的一个重要因子，尤其是高温下，金属元素更加活泼，因此，金属的高温腐蚀更是严重。在石油化工装置里，高温并伴有腐蚀的管道必须使用耐腐蚀材料；高温、不伴有腐蚀的管道则应使用高温、高压钢管。碳素钢的上限使用温度为450℃左右，碳素钢在425℃左右会引起石墨化现象，致使强度下降，所以必须添加合金元素以改善碳素钢的高温强度。

（三）耐热用钢管的材料所谓耐热用材料，是指具有耐氧化性，耐气体腐蚀性、高温强度，不发生高温脆化，热冲击强度高等性能的材料。为了使钢管具有良好的耐氧化性能，必须加入适当的Cr、A1、Si等金属元素，这些元素能使钢的表面产生难以剥离的氧化薄膜。钢材牌号抗氧化极限温度℃碳素钢≤56012CrMo≤59015CrMo≤5901Cr5Mo≤6500Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2≤8500Cr25Ni20≤1100常用金属材料的抗氧化极限温度（四）低温用钢管的材料一般低温系指-20～-196℃范围内。温度再低就是深低温、超低温，在石化企业中应用较少。对于钢管材料的选择，在-20～-196℃范围内有可以做如下划分：-20～-40℃，不宜用碳素钢管；-40～-70℃，不宜用低合金钢管；-70～-196℃，不宜用一般合金钢管；-196℃以下，不宜用低碳素普通不锈钢管。在低温情况下，材料因其原子周围的自由电子活动能力减弱和“粘结力”的增加而使金属呈现脆性。一般情况下，对于每种材料，都有一个脆性转变温度。为了衡量材料在低温下的韧性，常用低温冲击韧性（冲击功）来衡量。

塑性材料在常温或高温下均呈塑性断裂，断裂前有较大的塑性变形及缩颈，断裂过程较慢。在低温下，塑性材料将呈现脆性断裂，它在断裂前没有明显的塑性变形及缩颈，断裂常常是突然发生。为了保证材料的使用性能，不仅要求材料在常温时具有足够的强度，韧性和加工性能以及焊接性，而且要求材料在低温时也具有抗脆化的能力。工程中解决低温脆断的方法是限制材料在脆性转变温度以上使用，或通过设计温度下的冲击试验证明材料在设计温度下的冲击功不低于某一值（对应与脆性转变温度的冲击功值）时方可应用。

（五）钢管类型选择1焊接钢管连续炉焊(锻焊)钢管在管道中仅用于低压水和压缩空气系统。电阻焊钢管由于接头处难免有杂质存在，所以接头处的塑性和冲击韧性较低，不宜用于高温情况下和重要的场合。一般规定电阻焊钢管应使用在不超过200℃的情况下。电弧焊钢管在经过适当的热处理和无损检查之后，电弧焊直缝钢管的使用条件可以达到无缝钢管的使用条件而取代无缝钢管。螺旋缝焊接钢管与直缝钢管相比，其焊缝线度长，相对焊接缺陷大，但焊缝的受力为二维拉应力,其焊缝受力状况优于直缝钢管。一般情况下，螺旋缝焊接钢管适于设计温度为0～200℃、设计压力不超过1.0MPa的无毒介质管道；直缝焊接钢管不宜用于设计压力大于5.0MPa的工况，当其焊缝系数小于1.0时，不宜用于极度或高度危害介质的输送。2无缝钢管

（1）碳素钢无缝钢管石油化工生产装置中/常用的碳素钢无缝钢管标准有GB/T8163、GB9948、GB6479、GB3087、GB5310五种标准。

GB/T8163《流体输送用无缝钢管》标准是应用最多的一个钢管制造标准，其制造方法有热轧、冷拔、热扩三种方式，规格范围为DN6～DN600，壁厚包括从0.25mm～75.0mm共66种规格，材料牌号有10、20、Q295、Q345共4种，适用于一般流体的输送。

GB9948《石油裂化用无缝钢管》是一个包括碳素钢、合金钢、耐热钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准，制造方法有热轧、冷拔两种方式。其规格范围为DN6～DB250，壁厚包括从1.0mm～20.0mm共16个规格，它包含的碳素钢材料牌号有10、20共2种。一般情况下，它常用于不宜采用GB/T8163钢管的场合。GB6479《高压化肥设备用无缝钢管》也是一个包括碳素钢、合金钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准，制造方法有热轧、冷拔两种方式。其规格范围为DN10～D400，壁厚≤40.0mm等多种规格，包含的碳素钢材料牌号有10、20、16Mn共3种。一般情况下，它适用于设计温度为-40℃～400℃，设计压力为10.0MPa～32.0MPa的油品、油气介质。

GB3087《低中压锅炉用无缝钢管》标准的钢管制造方法有热轧、冷拔两种方式，规格范围为DN6～DN600，壁厚包括从1.5mm～65.0mm等多种规格，材料牌号有10、20共两种，适用于低中压锅炉的过热蒸汽、沸水等介质。

GB5310《高压锅炉用无缝钢管》是一个包括碳素钢、合金钢、不锈钢等多种材质的钢管制造标准，制造方法有热轧、冷拔两种方式。其规格范围为DN15～DN500，壁厚包括从2.0mm～70.0mm等多种规格，包含的碳素钢材料牌号只有20G、20MnG、25MnG三种。适用于高压蒸汽锅炉、管道等用。

从检查试验角度来讲，一般流体输送用钢管必须进行化学成分分析、拉力试验、压扁试验和水压试验。GB5310、GB6479、GB9948三种标准的钢管，除了流体输送用钢管必须进行的试验外，还要求进行扩口试验和冲击试验。其中，GB6479标准还对材料的低温冲击韧性做出了特殊要求。应当说这几种钢管的制造、检验要求是比较严格的。对于GB3087标准的钢管，除了流体输送用钢管的一般试验要求外，还要求进行冷弯试验。对于GB/T8163标准的钢管，除了流体输送用钢管的一般试验要求外，可根据协议要求进行扩口试验和冷弯试验。这两种管子的制造、检验要求不如前三种严格。从制造质量角度来讲，GB/T8163和GB3087标准的钢管多采用平炉或转炉冶炼，其杂质成分和内部缺陷相对较多。CB9948标准的钢管多采用电炉冶炼。在一些无缝钢管生产大厂，GB9948标准中虽然没有要求必须进行炉外精炼，但为了保证它在苛刻条件下的使用质量，均超标准加入了炉外精炼工艺，因此其杂质成分和内部缺陷相对较少。GB6479和GB5310标准本身就规定了应进行炉外精炼的要求，故其杂质成分和内部缺陷最少，材料质量最高。上述几个钢管标准的制造质量等级从低到高的顺序依次应是GB/T8163＜GB3087＜GB9948＜GB5310＜GB6479。从使用角度来讲，一般情况下，GB/T8163标准的钢管适用于设计温度小于350℃、压力低于4.0MPa的油品、油气和压力低于10.0MPa公用介质条件下。对于油品、油气介质，当其设计温度超过350℃或设计压力大于4.0MPa用时，宜选用GB9948或GB6479标准的钢管。对于存在氢脆或氢腐蚀的管道，或者在有应力腐蚀倾向环境中工作的管道，也宜使用GB9948或GB6479标准。这是因为，氢脆或氢腐蚀环境存在时，会因它的内部缺陷对介质有破坏敏感作用而导致管子使用寿命下降，甚至过早的产生破坏。凡是低温下(小于-20℃)使用的碳素钢钢管应采用GB6479标准，这是因为只有它规定了能满足对材料低温冲击韧性的要求。

GB3087和CB5310标准是专门为锅炉用钢管而设置的标准。《锅炉安全监察规程》强调指出，凡与锅炉相连的管子都属监察范围，其材料与标准的应用都应符合《锅炉安全监察规程》的要求，故锅炉、电站、供暖以及石化生产装置中用到的公用蒸汽管道(由系统供给)等都应采用GB3087或GB5310标准。值得注意的是，质量好的钢管标准，钢管的价格也比较高，如GB9948比GB/T8163同材料的价格高近1/5，因此，在选用钢管材料标准时，应依据使用条件综合考虑，既要可靠又要经济。（2）铬钼钢和铬钼钒钢无缝钢管石油化工生产装置中，常用的铬钼钢和铬铝钒钢无缝钢管标准有GB9948、GB6479、GB5310共三个标准。GB9948标准包含的铬钼钢材料牌号有l2CrMo、l5CrMo、1Cr2Mo、1Cr5Mo共4种。GB6479标准包含的铬钼钢材料牌号有l2CrMo、l5CrMo、1CrMoaw共3种。GB5310标准包含的铬铂钢和铬铂钒钢材料牌号有l5MoG、20MoG、l2CrMoG、l5CrMoG、l2Cr2MoG、12CrMoVG共6种。值得注意的是，同是l5CrMo材料。按GB5310标准生产的钢管和按GB9948生产的钢管相比，它们的许用应力值相差近1/3(前者较高)。（3）不锈钢无缝钢管石油化工生产装置中，常用的不锈钢无缝钢管标准有GB/T14976、GBl3296、GB9948、GB6479、GB5310共五个标准。其中，后三个标准中仅列出了两三个不锈钢材料牌号，而且是不常用的材料牌号。因此，当工程上选用不锈钢无缝钢管标准时，基本上都选用GB/T14976和GBl3296标准。GB/T14976《流体输送用不锈钢无缝钢管》标准是一个通用的不锈钢钢管制造标准，其制造方法有热轧、冷拨两种方式，规格范围为：DN6~DN400，壁厚包括从1.0mm～28.0mm共33种规格，材料牌号有0CrI8Ni9(304)、lCrl8Ni9Ti(不推荐使用)、00Cr19Nil0(304L)、0Crl7Ni12Mo2(316)、00Crl7Ni4M02(316L)、0Crl8Ni10Ti(321)、0Crl8NillNb(347)、0Cr25Ni20(310)等共27种，适用于一般流体的输送。

GBl3296《锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管》是一个锅炉和热交换器专用的不锈钢钢管制造标准，制造方法有热轧、冷拨两种方式。其规格范围为DN6～DN150，壁厚包括从1.2mm～13.0mm等多种规格，包含的不锈钢材料牌号有0Crl8Ni9(304)、00Cr19Ni10(304L)、0Crl7Nil2Mo2(316)、00Crl7Nil4M02(316L)、0Crl8Ni9Ti(321)、0Cr18Ni11Nb(347)、1Crl8Ni9Ti不推荐使用)、0Cr25Ni20(310)等31种。上述不锈钢材料牌号中，超低碳不锈钢(00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2)具有优良的抗腐蚀性能，在一定条件下，可代替稳定型不锈钢(0Crl8Ni10Ti、0Crl8NillNb)用于抗介质的腐蚀。但超低碳不锈钢高温机械性能较低，一般仅用于温度低于525℃的条件下。稳定型奥氏体不锈钢既具有较好的抗腐蚀性能，又有较高的高温机械性能，但0Crl8Ni10Ti中的Ti在焊接过程中易被氧化而失掉，从而降低了其抗腐蚀性能，而0Crl8NillNb价格较高，因此这类材料一般用在较重要的场合。0Crl8Ni9和0Crl7Nil2Mo2具有一般的抗腐蚀性能，价格便宜，因此广泛用在腐蚀环境不太恶劣尤其是没有晶间腐蚀的环境中。

（六）石油天然气输送钢管石油天然气输送钢管应用最为广泛的标准是GB/T9711《石油天然气工业-输送钢管交货技术条件》，该标准等效采用ISO3138《石油天然气工业-输送钢管交货技术条件》标准，ISO3138标准是根据ANSI/APISpec5L(第41版)标准制定。该标准分三部分：第一部分：A级钢管；第一部分：B级钢管；第一部分：C级钢管。A级钢管是基本的质量要求；B级钢管是不同于基本标准的要求或在基本标准上增加了附加要求，在长输管线中较长见；C级钢管是有某些特殊用途，又增加了一些非常严格的质量和试验要求。

A级钢管是基本的质量要求应用最为广泛，规定石油天然气工业中用于输送可燃流体和非可燃流体的非合金钢和合金钢无缝钢管和焊接钢管的交货技术条件。钢管外径采用“小外径”系列，管外径范围60.3～2032mm，壁厚范围2.1～31.8mm，钢级主要有L175,L210,L245,L290,L320,L360,L390,L415,L450,L485,L550。

GB/T9711与ANSI/APISpec5L(第44版)钢级对比表

钢级APISpec5LA25（Ⅰ、Ⅱ）ABX42X52X60X70X80钢级GB/T9711.1L175（Ⅰ、Ⅱ）L210L245L290L360L450L485L555钢级GB/T9711.2L175（Ⅰ、Ⅱ）L210…L245…L290…L360…L450…L485…L555…川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站，是继西气东输管线之后又一条贯穿我国东西部地区的管道大动脉。川气东送管道包括1条干线、2条支线和1条专线，线路全长约2174km，川气东送管道输送介质主要有天然气、放空天然气、排污凝液与水等；根据输送工艺确定采用2.0MPa、5.0MPa、8.0MPa、10.0MPa四种压力等级。干线起点为普光首站，终点为上海末站，全长约1700km，管径Ф1016，设计压力10MPa；支线管径有Ф914，Ф813，Ф711，Ф508等。可以看出，川气东送天然气管道工程管道的主要特点就是高压力，大口径。六、川气东送管道材料设计

1）大口径油气输送钢管的历史与现状输送油、气的大口径钢管，是20世纪初首先在美国发展起来。1926年，美国石油学会发布的API5L标准只包括三个碳素钢级。第36版到现在的第43版包括A25、A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80共11个钢级。作为管线钢管国际标准的新版ISO3183标准则提出了供管线应用的X90、X100、X120管钢管标准。随着输气管道输送压力的不断提高，输送钢管迅速向高钢级发展。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钢级为主，国外近几年新建的管道基本上都是X70钢级。从80年代中期开始研究和试验X80，1993年德国首次在工程上使用X80钢级，此后X80钢级在世界范围内得到了应用，已批量用于管道建设中。X100管道钢管已在日本NKK、新日铁、住友、川崎和欧洲钢管公司开发出来。2004年，加拿大进行了X120钢管1.6km试验段的铺设。

我国的管线钢发展可以用“起步晚，步子快”这六个字来形容。1995年以前，中国的输气管材用钢基本停留在小口径、低钢级上。从1996年在陕京线上首次采用X60钢，2001年在西气东输工程中应用X70钢，到2005年在冀宁支线上使用X80钢，短短10年间，中国管线钢已然跨越了三个台阶。西气东输工程是国内首次采用X70钢级，跟上了国外的发展水平。西气东输工程X70钢级的螺旋缝焊管实现了国产化，但直缝埋弧焊管大部分仍依赖进口，21mm~30.4mm的厚钢板及弯管用母管全部进口。

在西气东输工程之后，川气东送管道项目前，我国在大口径、大壁厚、高钢级钢管和弯管生产方面存在以下不足：高钢级、大口径直缝埋弧焊管大部分从国外进口；国内生产直缝埋弧焊钢管所用钢板也均从国外进口。钢管壁厚增加，钢管焊缝质量控制、尺寸精度及钢管整体质量控制需要进行深入研究。高钢级、大口径弯管用母管全部从国外进口。X70钢级大口径感应加热弯管的母管及其板材的成分设计、生产等方面在国内尚属空白。国内缺乏使用国产母管生产X70钢级大口径感应加热弯管的成熟工艺和实际经验。

川气东送管道工程，通过钢厂（如宝钢、鞍钢）、管厂、弯管厂与西安管材研究所、胜利工程设计咨询有限责任公司等单位的通力合作和研究，通过大量的试制和改进措施，实现了X70钢级大口径直缝埋弧焊管、21mm~30.4mm的X70钢级厚钢板及X70钢级弯管用母管的全线国产化，使用国产母管也生产出合格的X70钢级大口径感应加热弯管，这标志着我国天然气管道工业发展到一个新的水平。

2）线路用管选材原则管道用管的选择不仅关系到建设的投资成本，而且关系到以后的安全可靠运营。线路用管选用的基本原则是：a）保证钢管安全可靠、生产技术先进、价格经济合理。b）应满足介质的特性、设计压力、环境温度、铺设方式以及所在地区等级的要求。c）保证钢管具有满足管道要求的刚性、强度、韧性和可焊性，并尽量减少耗钢量。d）氢致开裂（HIC）是输气管道失效原因之一，HIC主要与H2S分压等因素有关。由于从钢材冶炼上考虑抗HIC性能将增加钢板的生产难度和投资费用，因此，川气东送管道工程应以控制气质指标为主，含硫量和介质PH值必须满足有关标准要求，不合格的气体不允许进入输气管道。

3）管材钢级选择在保证安全性的前提下，高压输气管道使用高强度钢级的管材可以减小壁厚，从而减少管材耗钢量，大大降低管道的建设成本。九十年代以来，国外长距离大口径输气管道所用管材以X65和X70为主，这两种钢级的使用量占了主导地位。根据国内外工程建设的经验，输气压力在7～10MPa时X70和X65是大口径输气管道用管比较理想和应用较为成熟的钢级。虽然世界上已有10条输气管道采用X80级钢管，共铺设了约500km管道，但由于X80级焊管在生产、焊接等方面的技术不够成熟可靠，因此X80级焊管的应用还比较有限。

在选用管道材质时既要考虑经济性，更要考虑安全性。结合川气东送工程的工艺条件和自然条件，以及保证线路用管的可靠性，本输气管道钢管的制造标准采用APISPEC5L（43版），管道材质应具有较高的强度、良好的韧性和可焊性，线路用管钢级应按X70、X65选取，其化学成分和机械性能均应符合标准的要求。经过西气东输和陕京二线工程的建设，国内制管厂、钢板生产厂和施工企业已经对X70焊管有相当的生产和施工经验，采用X70钢级的整体经济性比X65更好。因此，川气东送输气管道干线推荐选用X70钢级。部分支线推荐选用X70钢级、X65钢级和X60钢级。

4）钢管类型选择与比较APISPEC5L规定油气输送管按生产工艺不同分为无缝钢管、电阻焊钢管、埋弧焊钢管等8种。但主要使用的有无缝钢管(Seamless)、直缝高频电阻焊管(简写为ERW)、直缝埋弧焊管(简写为LSAW)、螺旋缝埋弧焊管(简写为SSAW)等4种。其中LSAW按成型方式的不同分为UOE、JCOE等10余种。由于无缝钢管和ERW钢管尺寸的限制（一般用于公称直径小于500mm的管道），主干线(一般管径较大)主要采用LSAW焊管和SSAW焊管。而对于LSAW焊管和SSAW焊管的选用,国外一直有截然不同的意见。

美国、日本总体上是否定SSAW焊管的，认为主干线不宜使用SSAW焊管。美国本土近20年建造的油气输送主干线，几乎100%为UOE管。俄罗斯总体上是肯定SSAW焊管的。德国、意大利则有两派不同的意见。在加拿大,SSAW焊管与LSAW焊管完全处于同等位置,但主干线实际使用量中，SSAW焊管占70%左右。SSAW焊管和LSAW焊管都采用双面埋弧焊，焊接接头质量应可达到同样水平。SSAW焊管和LSAW焊管的主要区别是焊缝的长度和走向：SSAW焊管的焊缝较LSAW焊管长，焊缝缺陷发生的几率较高，这是SSAW焊管的劣势；SSAW焊管焊缝与管道主应力方向有一定角度，使焊缝缺陷当量长度缩短(对单个缺陷而言，危险性减小)，这是SSAW焊管的优势；上述劣势与优势大体上可以抵消。SSAW焊管的焊缝走向及母材的特殊方向性,对止裂是有利的。

为能全面掌握进口UOE直缝埋弧焊钢管（LSAW钢管）的质量水平，中石油管材研究所和石油规划设计总院共同对国产SSAW和进口LSAW焊管进行了系统的对比试验研究，得出了如下结论：一是国产SSAW焊管母材、焊缝、热影响区的强度、韧性（包括低温韧性、断口形貌转变温度FATT、落锤撕裂试验DWTT）和疲劳性能均达到了进口UOE焊管水平；二是国产SSAW焊管的残余拉应力总体上比进口UOE焊管高，表面质量与尺寸精度也较UOE焊管差，需要采取相应措施加以改进；三是经过严格质量控制的国产SSAW焊管可以用于油气输送主干线。根据国内钢厂和钢管厂的实际情况，建议一、二类地区采用SSAW焊管，三、四类地区采用LSAW焊管。四是国产SSAW焊管若能采用预精焊及机械扩径工艺,其质量水平和安全可靠性可以全面达到进口UOE焊管水平。

自2000年以来，中石油管材研究所对进口UOE管又进行了系统的解剖分析并与国产SSAW钢管和LSAW钢管进行了对比试验研究，结果表明：普通大口径F+P型(铁素体＋珠光体)X70管线钢强度、韧性较低，呈明显F+P带状组织，有严重断口分离现象，抗HIC性能差。欧洲钢管加Mo型、日本进口X70UOE管具有良好的以针状铁素体为主的显微组织，强度、韧性水平较高，综合性能较好。国产X70直缝埋弧焊钢管的组织和性能与进口AF型(针状铁素体钢)焊管属于同一水平，但在焊缝质量方面尚需进一步改进。国产X70螺旋缝埋弧焊钢管的性能可以达到进口UOE管的水平，但在残余应力和焊缝表面质量方面仍需进一步努力改进。在一般情况下，SSAW和LSAW焊管可等同选用。在微酸性和弱酸性环境中，通过采取一定的工艺措施可进一步扩大SSAW焊管的使用范围。

川气东送天然气管道工程输气主要管道直径为1016mm、813mm和711mm，所以主要考虑直缝埋弧焊管和螺旋缝埋弧焊管的选型。直缝埋弧焊管与螺旋缝埋弧焊管相比：直缝埋弧焊管残余应力小、焊缝长度短、焊缝质量容易保证、成型质量好，所以一般来讲，直缝埋弧焊管的质量要优于螺旋缝埋弧焊管；此外，直缝埋弧焊管能够生产厚壁钢管、弯管性能较好、生产效率也较高。但是从使用的角度看，螺旋缝埋弧焊管的焊缝与管道轴线方向成一定的角度，焊缝避开了主应力方向，焊缝的止裂能力较直缝管好，同时，螺旋缝埋弧焊管韧性的薄弱处避开了主应力，整体刚度好于直缝埋弧焊管。另外，螺旋缝埋弧焊管制造工艺简单、成本低。

在高压输气管道上，使用何种钢管主要取决于钢管是否满足管道的技术要求，同时还要考虑经济性以及国家制管业的现状。国内螺旋缝埋弧焊管生产技术已经成熟，螺旋缝埋弧焊管的质量在许多方面已达到或接近进口直缝埋弧焊管（UOE）的水平，因此在通常条件下螺旋缝埋弧焊管可以与直缝埋弧焊管等同使用，但要根据使用情况制定技术条件，并加强检验；直缝埋弧焊钢管在国外应用广泛且技术成熟，我国已经引进该类钢管生产线，并逐步形成生产规模，对于安全性要求较高的地段如3、4级地区，建议采用直缝埋弧焊管。

综合以上分析，根据国内外输气管道建设的经验，川气东送天然气管道工程项目确定以下用管类型：a）管线所处1级地区，直管段采用螺旋缝埋弧焊管；b）管线所处2级地区，φ1016钢管直管段一半采用直缝埋弧焊管，一半采用螺旋埋弧焊管，其中山区全部采用直缝埋弧焊管；φ813及以下口径钢管直管段采用螺旋缝埋弧焊管；c）管线所处3、4级地区及穿跨越等特殊地段，直管段采用直缝埋弧焊管；d）川气东送管道工程所用弯管，一律采用直缝埋弧焊管进行煨制。

5）高强度钢级的组织与性能采用针状铁素体型管道钢是国际上高性能管道钢的发展趋势。与传统的铁素体和珠光体型管道钢相比，针状铁素体型管道钢具有以下性能特点：a）优良的强韧性；b）较高的形变强化抗力和小的包辛格效应；c）良好的焊接性和耐腐蚀性能。

6）供管方案分析焊管供货能力分析：(1)管线钢卷板的生产西气东输工程线路用管提出使用以针状铁素体金相组织为主的X70钢级管线钢，国内主要供货者是宝钢、武钢、鞍钢、南钢等，其所供卷板经过试验分析，可基本满足工程订货技术条件的要求，其中宝钢生产的X70管线钢批量大、性能较稳定。目前武钢能够生产最大壁厚17.5mm的卷板，最大能力为5万吨/月。宝钢目前能够提供最大壁厚为15mm的X70卷板，鞍钢能够生产最大壁厚17.5mm的卷板，最大能力为2万吨/月。国外可以供应17.5mm厚的管线钢卷板的厂家主要有韩国POSCO、法国SOLAC、加拿大IPSCO。由上述分析可知，目前国内武钢、鞍钢能够为工程提供X70级、最大壁厚为17.5mm的卷板。

(2)管线钢宽厚板的生产国内X70钢级管线钢宽厚板正处于起步阶段，目前宝钢能够生产最大壁厚26.2mm的宽厚板，鞍钢能够生产最大壁厚30.4mm的宽厚板，南钢能够生产最大壁厚21mm的宽厚板，国内规格厚度≤21mm的宽厚板生产能力较大。国外可以供应宽厚管线钢板的厂家较多，如日本、韩国、德国、加拿大等国的钢铁生产厂家。

(3)螺旋缝埋弧焊管的生产国内螺旋焊管有能力供货的厂家主要有：宝鸡石油钢管厂、辽阳钢管厂、华北石油钢管厂、淄博制管有限公司、资阳钢管厂、沙市钢管厂等，并均已通过了API标准认证和ISO9000质量体系认证。这些管厂都已对原有螺旋缝埋弧焊管生产线进行了改造或扩建，经过不断完善和稳定生产工艺，国内制管厂已具备了大批量生产X70及以下钢级大直径螺旋缝埋弧焊管的能力，这些厂的具体生产情况见下表。

制管企业名称宝鸡石油钢管厂华北石油钢管厂沙市钢管厂资阳钢管厂淄博制管有限公司辽阳钢管厂技术认证APISPEC5L和ISO9002生产机组螺旋焊管机组3条螺旋焊管机组3条螺旋焊管机组2条螺旋焊管机组2条螺旋焊管机组2条螺旋焊管机组3条生产能(104t/a)201712161513焊管直径(mm)219-2400219-2020273-1620273-1620273-2000508-1420加工厚度(mm)5.2-20.66-186-206-206-206-20焊管长度(m)10.5～1210.5～1210.5～1210.5～1210.5～1210.5～12焊管材质X70X70X70X70X70X70国内螺旋埋弧焊钢管生产厂基本情况

目前国内能生产的螺旋焊管最高钢级为X70级，壁厚达到17.5mm，西气东输工程所用x70级螺旋缝焊管均由以上管厂提供，其中宝鸡石油钢管厂为西气东输试制生产了1000吨ф1016×17.5mm的X70级螺旋缝埋弧焊管,另外，宝鸡石油钢管厂、华北石油钢管厂为陕京二线工程生产了ф1016×17.5mm的X70级螺旋缝埋弧焊管。国外可以供应螺旋缝埋弧焊管的国家有韩国、加拿大和德国，在价格上具有优势的是韩国。由上述分析可知，国内螺旋焊管的生产能力是较大的。

(4)直缝埋弧焊管的生产国内直缝埋弧焊管多家钢管厂具有生产ф1016规格以下焊管的业绩，对于ф1016规格的焊管，河北巨龙钢管有限公司为西气东输供管9×104t。其生产的直缝埋弧焊管钢管直径：Ф406.4~Ф1422.4mm（16-56in），钢级为X70时，壁厚范围6.4～27mm，目前年生产能力20×104t～30×104t。另外，番禺钢管厂试制生产的大管径直缝埋弧焊管也通过了有关部门的质量鉴定，能够生产的直缝埋弧焊管最大壁厚为25.4mm，最高钢级X70。沙市钢管厂生产的直缝埋弧焊管钢管直径：Ф406.4~Ф1422mm，壁厚范围6～32mm，最高钢级X70。配有一条于2002年从德国SMSMEER公司引进的直缝埋弧焊管生产线，年生产能力20×104t。

7)技术规格书制定川气东送管道工程编制了直缝埋弧焊钢管（X70）、制管用热轧钢板（X70）、螺旋缝埋弧焊钢管（X70）、制管用热轧板卷（X70）、制管用直缝弯管（X70）、制弯管用直缝埋弧焊钢管（X70）、制弯管用热轧钢板（X70）等技术规格书。内容主要包括材料；制造工艺要求；材料化学成分要求；力学性能（包括焊缝）要求；尺寸、重量、长度和缺陷的检查要求、检验与试验要求、运输保护要求等，规定了焊接工艺评定要求；补焊工艺；首批检验项目；钢管生产工艺评定；DWTT异常断口评判补充规定；针状铁素体型管线钢带状组织评定方法和铁素体晶粒度测定法等。

技术规格书特点:该系列规格书对材料的化学成分，提出了符合当前国际、国内炼钢水平的成分控制要求，操作性强。该系列规格书补充了DWTT异常断口评判补充规定；针状铁素体型管线钢带状组织评定方法和铁素体晶粒度测定法等要求，对工程上出现的异常情况规定了判别标准。该系列规格书是根据川气东送管道工程的特点编制而成的，各种质量控制指标力争做到经济合理，合格标准明确具体。该系列规格书参考了国内外先进的制管工艺和技术要求，科学性强。该系列规格书采用了API标准的有关内容，实现了与国际接轨。该系列规格书通过各钢厂、钢管厂的试制，将现今先进的炼钢技术和制管技术能够达到的水平在标准中体现出来，体现技术进步。该系列规格书在编制过程中，集中了国内有关钢厂、钢管厂、弯管厂的制造和生产技术及经验，经济效益较好，促进了国内民族工业水平的进一步提升。同时为我国在今后开展大口径管道国产化建设提供更多的技术依据，积累更多的经验。

8)管件及法兰的选用管件：川气东送管道工程管件的设计要求采用GB50251、ASTMB31.8或国家认可的压力容器、压力管道规范确定的数学分析方法进行强度设计，也可使用验证试验方法确定壁厚。管件的标准按管件的口径，DN400及以上为大口径管件，执行MSSSP-75标准，材料与管道材料相对应，选用WPHY-70（X70）及WPHY-65（X65）；DN400以下为小口径，执行标准为ASMEB16.9。

法兰:川气东送管道工程站场用法兰标准均按美州体系法兰设计和选用,即按ASMEB16.5。法兰形式均为带颈对焊法兰(WN)密封面形式根据压力不同选用,CL600及以下选用突面(RF),CL900及以上选用环连接面(RJ)；法兰材料按使用介质、温度情况选择适合的材料。垫片选用半金属缠绕式垫片或八角形金属环垫。螺栓选用双头螺栓或全螺纹螺柱。

1）热轧卷板虽然全国全年热轧卷板产量超过5000万吨，但只有不足10%的资源可用于生产管线钢，同时，中石油、中石化管线压力大、安全性要求高，满足石油石化技术条件的则不足5%，也就是说只有宝钢、武钢、鞍钢、太钢等少数几家能够生产，全年产量在200～230万吨。七、川气东送国内钢板资源情况

钢材品种全年产能（万吨/年）川气东送17.5mmX70（万吨/年）鞍钢热轧卷板6024宝钢热轧卷板500武钢热轧卷板7056太钢热轧卷板50目前无业绩合计23080当前国内热轧卷板管线钢生产能力

2）宽厚板虽然我国中厚钢板产量超过3200万吨，但满足石油石化要求的高钢级管线宽厚板只有鞍钢、宝钢、南钢、舞阳能生产，全年产能82万吨。按照川气东送钢材技术条件，只有鞍钢、宝钢具备批量生产21mm以上厚度钢板的能力，南钢、舞阳具备生产17.5mm厚度以下钢板的能力，X80宽厚板尚未大批量生产，属于试验阶段。具体情况如下：厚度规格（mm）全年产能（万吨/年）川气东送技术条件（万吨/年）鞍钢≤30.4mm99宝钢≤26.2mm2720南钢≤17.5mm3630舞阳≤17.5mm104合计8263a热轧卷板3）国内各钢厂2007年订货排产情况2007年一季度，已有大量的国内外项目订货，因此，各大钢厂排产都非常饱满。有的钢厂已经排产到07年底，全年订货都已完成。钢材品种排产日期2007年计划产能余量17.5mmX70产能余量鞍钢热轧卷板2007年9月15万吨8万吨宝钢热轧卷板2007年10月10万吨0武钢热轧卷板2007年11月5万吨3万吨合计50万吨11万吨钢材品种排产日期2007年计划产能余量鞍钢宽厚板2007年12月0宝钢宽厚板2007年11月2万吨南钢宽厚板2007年10月5万吨舞阳宽厚板2007年11月0.1万吨合计7.2万吨b宽厚板4）国外管线钢材市场情况

根据了解韩国、日本、欧洲等国外钢厂2007年排产已经饱满，多数钢厂2007年一季度就已经排产到2008年一季度，有的如新日铁2007年一季度的订货也基本安排完，国外价格比国内高100-200美元/吨，并且由于资源紧张，国外很多项目都到中国来采购钢板，比如俄罗斯、印度、中东等地区管线项目都到国内采购管线钢板，韩国造船业到中国采购宽厚板，因此，国外的资源比国内更加紧张。

以南钢为例，说明国产X70钢与标准要求的对比和与国外产品的对比。1）与川气东送项目要求的对比a)X70钢的主要化学成分对比八、川气东送钢板的试制与生产

成分CMnSiPSAltNbMoTi标准要求≤0.09≤1.60≤0.30≤0.018≤0.005≤0.06≤0.08≤0.30≤0.025南钢实际0.0491.560.180.0070.00080.020.0550.210.012b)铸坯质量及钢中非金属夹杂物铸坯中心疏松缺陷评级均为0.5级,夹杂物评级B类为0.5级,较少发现其它类夹杂，没有发现中间裂纹、角裂、三角区裂纹、针状及蜂窝状气孔。铸坯细等轴晶区平均长6.8mm，柱状晶区平均长64.5mm,粗等轴晶区平均长5.8mm。均比标准要求严格。c)机械性能对比以下对南钢生产的厚度为17.5和21mmX70钢板拉伸、冲击和DWTT性能指标与川气东送项目和西气东输项目要求的性能指标对比：X70屈服强度抗拉强度屈强比伸长率%Rt0.5（MPa）Rm(MPa)Rt0.5/RmδMinMaxMinMax

Min西气东输530630570

＜0.92API5L川气东送500620570

＜0.92API5L南

钢5305606106300.84~0.88>API5L南钢产品实物质量与标准的对比――拉伸性能

X70夏比冲击功夏比冲击断口剪切面积（10×10×55mm）JSA%单个试样最小值三个试样平均值单个试样最小值三个试样平均值西气东输≥170≥220≥80≥90川气东送≥170≥220≥80≥90南

钢280360100100南钢产品实物质量与标准的对比――冲击性能

南钢产品实物质量与标准的对比――DWTT性能X70DWTT剪切面积试验温度单个试样最小值两个试样平均值西气东输-15℃≥70≥85川气东送-15℃≥70≥85南

钢-15℃≥70≥902)与国外同类技术要求的对比a)化学成分比较这里主要统计了韩国H钢厂、日本J钢厂的化学成分。其中H钢厂统计了17个试样，J钢厂12个试样、南钢500个试样，具体数据对比见下表：钢厂CMnSiPSMoNiCrH0.0691.480.240.0060.0020.2410.1870.025J0.0551.590.230.0080.0030.1740.0260.022南钢0.0491.560.180.0070.00080.210――――钢厂CuVNbTiAlCeqPcmH0.1100.0280.0810.0100.0350.390.18J0.0060.0280.0480.0100.0280.370.16南钢――0.0020.0550.0120.0200.360.15

由上表可以看出，南钢X70钢的冶金成分最大的特点就是低C、低P和超低S，没有添加Ni、Cr、Cu这三种合金元素，而国外两个钢厂普遍都采用了传统的添加Ni、Cr、Cu的成分增加耐蚀性。其中H钢厂的合金元素加入量比较大，Ni、Nb含量分别高达0.187%和0.081%，因此Ceq和Pcm分别为0.39和0.18。总体上来讲，南钢合金元素的加入量是最少的，形成了冶金成分简单化、节约资源、提高焊接性能等特点。

b)主要力学性能指标的比较