脐带缆用超级奥氏体铁素体型双相不锈钢无缝盘管编制说明

《脐带缆用奥氏体铁素体型双相不锈钢钢管》标准编制说明一、任务来源根据中国特钢企业协会团体标准化工作委员会《2023年第一批团体标准制修订计划》的精神，《脐带缆用奥氏体铁素体型双相不锈钢钢管》标准由中国特钢企业协会提出并归口，由江苏武进不锈股份有限公司、冶金工业规划研究院等单位共同参与起草，完成《脐带缆用奥氏体铁素体型双相不锈钢钢管》标准的制定工作。二、制定本文件的目的和意义作为水下控制系统关键组成部分之一的水下生产系统脐带缆，是连接上部设施和水下生产系统之间的“神经和生命线”。脐带缆在海洋工程中的应用已有50余年的发展历史，成功应用到了浅水、深水、和超深水领域。深海暴露环境，意味着海底管道需具有更高的力学性能、抗内部和外部腐蚀性能和抗应力腐蚀破裂性能，首选材料就是双相不锈钢。从钢脐带缆被引入市场以来，双相不锈钢一直是最常用的材料。从1991年开始，仅Sandvik公司就已提供了70000公里长的SAF2507脐带管，且从未见过钢管腐蚀失效的报道。采用超级和特超级双相不锈钢后，材料强度进一步提高，还可降低脐带缆重量，可用于制造长度更长的脐带缆。如SAF3207HD的开发，可以在深达2500米的水域使用，为超深井的开发提供了可能。长期以来我国所使用的脐带缆全部依赖进口，如我国流花11-1，陆丰22-2，惠州32-5、惠州26-1N使用的脐带缆全部依赖进口，其关键技术研究尚属空白，严重制约了我国深海油气开采的推进步伐。目前，在标准供给领域，《奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管第3部分：油气输送用管》正在征求意见，为提高标准适用性，有必要制定指标要求更严、专用化程度更高的细分领域标准。本文件的制定填补了深海脐带缆用超级奥氏体铁素体不锈钢无缝盘管标准的空白，使钢管的设计、制造和检测有标准可循。三、标准编制过程2022年3月：提出制定标准项目，并进行了标准立项征求意见和论证工作；2022年6月：中国特钢企业协会发布项目计划；2022年8月：进行起草标准的调研、问题分析和相关资料收集等准备工作，完成了标准制定提纲、标准草案；2023年5月：工作组内征求意见和讨论；2023年10月：召开标准讨论会，围绕标准草案进行讨论，按照与会意见和建议进行修改，形成征求意见稿并发出征求意见；2023年12月：计划完成征求意见处理、形成标准送审稿；2024年1月：计划完成该标准审定会和标准报批稿，上报中国特钢企业协会审批；2024年2月：计划发布、实施标准。四、标准编制原则超级双相钢还具有优良的抗疲劳性能以及与其他高合金不锈钢良好的电偶相容性。脐带缆是用来使用液压线进行井口操作控制的，也可用于化学品注入。从钢脐带缆被引入市场以来，双相不锈钢一直是最常用的材料。最近几年，开发深海油气田的趋势，需要更长的脐带缆。提高材料的强度可降低脐带缆的重量，可使长度更长。武进产品应用于国内外深海油气项目，具备牵头制定标准的技术实力。标准研制过程中，编制组细致收集比对现行有效标准，着重调研下游行业重点关注的技术指标，并广泛征求利益相关方意见，强化标准的适用性、先进性和公正性，提升标准应用实施效果。五、标准的研究思路及内容（一）编制思路从满足深海脐带盘管用不锈钢无缝管的使用和销售需求，规范不锈钢材料使用等方面考虑，以20214331-T-605《奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管第3部分：油气输送用管》为基础，在标准研制中选取提炼尺寸外形、化学成分、力学性能、气密性试验、工艺性能、金相组织等技术指标填补细分领域标准空白，进一步健全不锈钢冷轧钢板和钢带标准体系。（二）标准技术框架本文件包含以下部分前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4订货内容5尺寸、外形、重量6技术要求7试验方法8检验规则9包装、标志和质量证明书（三）主要技术内容1.范围本文件规定了深海脐带缆用超级奥氏体-铁素体型双相不锈钢无缝钢管的术语和定义、订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书。本文件适用于制造深海脐带缆用超级奥氏体-铁素体型双相不锈钢冷轧（拔）无缝钢管（以下简称“钢管”）。2.规范性引用文件根据本文件的内容，经过查新确定了规范性引用文件。3.术语和定义GB/T30062界定的术语和定义适用于本文件。4．订货内容a)产品名称；b)本文件编号；c)牌号；d)尺寸与外形；e)订货的数量（总重量或总长度）；f)交货状态；g)其他特殊要求。5.尺寸、外形、重量5.1外径、壁厚及允许偏差尺寸范围中，本文件参照20214331-T-605明确了钢板和钢带的公称外径为6.0mm~38.1mm，允许偏差大幅度加严；公称壁厚允许偏差加严，以保证钢管后期加工精度控制要求。表1公称尺寸范围单位为毫米尺寸允许偏差公称外径D6.0~10.0＋0.05-0.0310.1~20.0＋0.03-0.0220.1~38.1＋0.02-0.15公称壁厚S≤±0.2(D≤20.0)，≤±0.25(D>20.0)5.2长度及允许偏差参考GB/T21833.2-2020规定及油气输送管产品的实际情况，对定尺和倍尺总长度允许偏差做出调整，由（0，+15）mm调整为（0，+10）mm。5.3外形本章节参考20214331-T-605规定不圆度、壁厚不均及端部指标要求，参考GB/T21833.2、APISpec5LC、用户采购技术规范及油气输送管产品的实际情况，将钢管的弯曲度规定由“S＜15mm时，钢管的弯曲度应不大于1.5mm/m；S＞15mm～30mm时，钢管的弯曲度应不大于2.0mm/m；S＞30mm时，钢管的弯曲度应不大于3.0mm/m。”调整为“钢管弯曲度应不大于1.5mm/m，全长弯曲度应不大于钢管长度的0.15%，且不超过10mm”5.4重量本章节与20214331-T-605保持一致。6技术要求6.1牌号及化学成分本文件根据金属盘管给出022Cr23Ni5Mo3N、022Cr23Ni4MoCuN、022Cr25Ni7Mo4N、022Cr25Ni7Mo4WCuN四个产品牌号，参考APISpec5LC规定并结合用户采购技术规范，对成品分析增加取样要求，规定成品分析用试样应取自拉伸试样或成品钢管。脐带缆钢管根据企业建议PREN值调整为大于42.5。具体成分含量如下表所示。表2牌号及化学成分序号统一数字代号牌号化学成分（质量百分比）%CSiMnPSNiCrMoNCuW1S22053022Cr23Ni5Mo3Na≤0.030≤1.00≤2.00≤0.030≤0.0154.50~6.5022.00~23.003.00~3.500.14~0.20/2S23043022Cr23Ni4MoCuNb≤0.030≤1.00≤2.50≤0.035≤0.0153.00~5.5021.50~24.500.05-0.600.05~0.200.05-0.60/3S25073022Cr25Ni7Mo4Nc≤0.030≤0.80≤1.20≤0.035≤0.0156.00~8.0024.00~26.003.00~5.000.24~0.32≤0.50/4S27603022Cr25Ni7Mo4WCuNd≤0.030≤1.00≤1.00≤0.030≤0.0106.00~8.0024.00~26.003.00~4.000.20~0.300.50~1.000.50~1.00a022Cr23Ni5Mo3N的PREN：(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥35。b022Cr23Ni4MoN的PREN：(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥24。c022Cr25Ni7Mo4N的PREN：(%Cr+3.3×%Mo+16×%N)≥42.5。d022Cr25Ni7Mo4WCuN的PREN：%Cr+3.3×（%Mo+1/2%W)+16×%N≥42.5。另，企业建议使用UNS等级,参考API17EAnnexI牌号，待讨论会研讨。6.2制造方法本文件为保证产品质量，规定冶炼方法、管坯制造方法、钢管制造方法、钢管焊接等内容，其中规定“管坯应采用热轧（锻）方法制造，并符合T/SSEA0067的规定，其加工变形总延伸系数应不小于3”以保证过程质量控制。6.3交货状态本章节参照参照20214331-T-605。6.4室温力学性能本章节参考GB/T21833.2、APISpec5LC及用户采购技术规范，补全所选牌号洛氏硬度值要求。6.5气密性试验本文件考虑深海作业环境，对钢管提出气密性要求，规定“根据需方要求，经供需双方协商，并在合同中注明，钢管可进行气密性试验，气密性试验推荐压力值为0.1MPa～1.0MPa”。6.6液压试验参考APISpec5LC及用户采购技术规范，删除了涡流或超声探伤代替液压试验的要求，并将液压试验的计算公式中允许应力的R值由规定最小Rp0.2值的50%提高为70%。同时细化检验要求。6.7工艺性能参考GB/T21833.2、APISpec5LC及用户采购技术规范给出压扁、弯曲、扩口技术要求。6.8低倍组织本章节新增低倍控制要求，通过管坯和钢管低倍双重保障钢管质量，降低深海服役过程钢管失效风险。6.9金相本章节参考GB/T21833.2，提出母体和焊接金属铁素体含量控制要求，以综合控制接头处产品质量。规定“钢管的金相组织应为奥氏体和铁素体，母材的铁素体含量应为35%~55%，焊缝金属的铁素体含量应为35%~60%”。6.10点腐蚀本章节参考GB/T21833.2，给出四个牌号点腐蚀要求。6.11非金属夹杂物本章节新增非金属夹杂物要求，通过夹杂物控制，本章节新增低倍控制要求。6.12表面质量本章节根据技术协议对内外表面粗糙度提出规定，要求粗糙度Ra应不大于1.6μm。6.13氢脆敏感性试验钢材在含氢量较高的环境中，如水、酸、氢气中时，氢会通过吸附在钢表面而扩散，造成钢变脆。同时氢分压对氢裂纹扩展速度有明显的影响，提高氢气压力会增加氢脆敏感性。因此，为保证海底服役要求，提出氢脆敏感性、抗氢致开裂要求。6.14无损检测参考GB/T21833.2、APISpec5LC及用户采购技术规范，增加无损检测要求。6.15、6.16焊接接头试验企业建议“导向弯曲试验是必须的。试验方法：取一段长至少为100mm的钢管，在焊缝两侧90°处纵向剖开，打开试样并弯曲，绕着最大厚度为四倍壁厚的心轴弯曲，心轴与焊缝平行，并靠着管子的原始外表面。焊缝应在最大弯曲点上。不得由于冷加工使焊接区域的厚度减小而出现裂纹或叠层的迹象。当管道的几何形状或尺寸使得很难将样品作为一个整体进行测试时，样品可以被分成更小的部分，至少4英寸。对焊缝进行反向弯曲。当壁厚为规定外径的10%或以上，或壁厚为0.134英寸（3.4mm）或更大，或外径小于0.375in（9.5mm）时，反向弯曲试验不适用。在这些条件下，应进行反向压扁试验。”待会上讨论。7.试验方法7.1本章节提出了如下所示的化学成分试验方法要求：钢的化学成分分析取样按GB/T20066的规则进行。化学成分分析通常按GB/T11170、GB/T20123、GB/T20124或其他通用的方法进行，仲裁时应按GB/T223.11、GB/T223.18、GB/T223.19、GB/T223.25、GB/T223.26、GB/T223.28、GB/T223.36、GB/T223.43、GB/T223.59、GB/T223.60、GB/T223.84、GB/T223.85、GB/T223.86的规定进行。8.2本章节针对钢板和钢带的检验项目提出钢管的检验项目、取样方法及试验方法应符合表7的规定。序号检验项目a取样数量取样方法试验方法1化学成分熔炼分析每炉取1个试样GB/T200668.1成品分析每批在两根钢管上各取1个试样2拉伸每批在两根钢管上各取1个试样GB/T2975GB/T228.1硬度每批在两根钢管上各取1个试样GB/T230.1、GB/T231.1、GB/T4340.1GB/T230.1、GB/T231.1、GB/T4340.1液压逐根—GB/T2415涡流逐根—GB/T7735—20166压扁每批在两根钢管上各取1个试样GB/T246GB/T246.7.6.17弯曲每批在两根钢管上各取1个试样GB/T232，7.8.2GB/T232.7.6.28扩口每批在两根钢管上各取1个试样GB/T242GB/T2429金相每批在两根钢管上各取1个试样GB/T13305GB/T1330510晶间腐蚀每批在两根钢管上各取1组试样GB/T4334-2020GB/T4334-2020中E法11点腐蚀每批在两根钢管上各取1个试样GB/T17897GB/T17897、见7.1012非金属夹杂每批在两根钢管上各取1个试样GB/T10561—2005GB/T10561-200513粗糙度每批两根钢管—GB/T103114超声检测逐根—GB/T5777-201915分层检测逐根—GB/T2049016有害