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    发展直缝埋弧焊管机组 提升我国单管输气

      发布时间:2018-03-11 01:54

      相关机构预计,未来世界天然气的消费量将以压倒性的优势超过石油和煤炭的消费量,成为全球一次能源(指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源)消费结构中的第一大能源。由于天然气的产地与用户所在地相距甚远,要用钢管运输,钢管业将随着我国天然气产业的发展而获得更大的发展空间。

      当前,世界油气输送干线万千米,其中天然气干线年代以来,世界每年新建天然气干线万千米,新建原油干线万千米。“十二五”前,我国已建设油气干线万千米,其中天然气干线%;预计“十二五”期间我国将新建油气干线万千米,天然气干线%以上。

      国外天然气输送干线(包括连结城市燃气管网支、干线和城市环网干线),主要使用直缝埋弧焊管(SAWL),较少使用螺旋埋弧焊管(SAWH)。我国西气东输工程在一类地区(荒漠、山区等人烟稀少地区)用螺旋埋弧焊管,在二、三、四类地区(工业区、城镇和人口稠密区等)用直缝埋弧焊管或高频直缝焊管(HFW)。在西气东输二线工程中,由于要求管线mm)和壁厚(18mm),直缝埋弧焊管越来越显出其优越性。在我国完成西气东输二线工程建设后,国外单管输气干线亿立方米/年,而我国只能达到300亿立方米/年。不过,如果将管线级直缝埋弧焊管,那么我国的单管输气能力也将达到500亿立方米/年的先进水平。本文将对我国直缝埋弧焊管生产机组的特点进行分析,从而寻找适合目前大直径直缝埋弧焊管发展趋势的生产工艺。

      对大直径、大输送压力、长距离输送钢管来说,成型与焊接工艺非常关键。从生产工艺上来分,焊管主要分为电阻焊管(ElectricResistanceWelding,ERW)、螺旋埋弧焊管(SAWH)和直缝埋弧焊管(SAWL)。虽然电阻焊管发展很快,但仍然属于中小直径的焊管。

      目前,大直径焊管仍然要由SAWH和SAWL工艺生产。螺旋焊管是以热轧钢带卷作管坯,经螺旋成型,再采用埋弧焊接成管。该工艺能用较窄的坯料生产较大管径的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产不同管径的焊管。但是螺旋埋弧焊管在工艺上存在一定缺陷,主要体现在焊缝上,其焊缝长度比直缝埋弧焊管的焊缝长许多,这就意味着出现焊缝缺陷的几率明显偏高。而且,螺旋焊管的成型与焊接同时进行,使得焊缝质量不易保证。此外,螺旋焊管生产线不具有全管体扩径工序,致使焊管存在较大的残余应力。相比之下,直缝埋弧焊管更能适应长输管线的发展方向,具有一定的优势。

      第一,在陆上用气方面,使用直缝埋弧焊生产的大口径焊管,其单管输气量可达到500亿立方米/年的水平,管径可达到ф1422mm,钢级为X80,输气压力可达到12MPa;第二,在海洋用管方面,输气管线米深)发展,海洋结构用管向高强度、大壁厚方向发展,例如ф610mm×31.8mm、X65级;第三,在企业管理上,板管一体化(炼钢连铸轧板制管)是未来的发展趋势,日本、印度的板带生产线多配套有焊管机组,我国宝钢钢管、沙钢金洲管道、唐钢钢管等均是如此;第四,向高档结构管市场进军,这是我国直缝埋弧焊管生产企业对生产线进行设备配置时要考虑的一个重要问题,因此在预焊前设置预热设备,或者设置热处理工序等,都是必要的;第五,在市场开拓方面,除油气输送管线外,还有矿浆输送管线;第六,抗HIC(氢致开裂)管和抗大变形用管的市场前景可观,可以输送酸性气体和增强在恶劣地质条件(滑坡、泥石流、地震)下焊管抵御外部环境破坏的能力。

      笔者的调研统计显示,国内直缝埋弧焊管UOE/JCOE机组,共计25套,产能总计为543万吨(具体情况见表1)。目前,我国直缝埋弧焊管UOE/JCOE机组存在两大特点:

      第一是产能过剩。我国石油天然气管线市场,主要包括三个部分:其一是石油系统的油气长输管线万吨;其二是出口市场,年需求量约为200万吨;其三是城市天然气环线和与主干线的联络支线万吨。国内外市场关于油气管线万吨。但我国螺旋埋弧焊管中大直径管线万吨,加上UOE/JCOE直缝埋弧焊管机组的产能(543万吨)共计达到1100多万吨,由此,产能过剩300多万吨。

      第二是在长三角地区布局过于密集。从表1可知,UOE/JCOE机组在上海有3套,分别是宝山钢铁股份有限公司、上海中油天宝钢管公司、上海月月潮钢管公司;JCOE机组在江苏有7套,分别是广州番禺珠江钢管(江阴)、渤海装备南京巨龙钢管公司、江苏无锡玉龙钢管公司(有3套机组)、扬州亚联钢管公司和张家港沙钢金洲管道有限公司。在长三角地区共10套UOE/JCOE机组,共计产能为213万吨。按机组统计,占全国SAWL机组的40%,按产能统计,占全国产能的39%。

      直缝埋弧焊机组密集布局在长三角地区主要有三个原因:一是西气东输工程二三线长输管线的末端在长三角地区,同时,城市燃气管网和海洋管线发展很快,管线管的市场较大。二是直缝埋弧焊管的生产原料是宽厚板,宝钢、沙钢、南钢等宽厚板生产企业在长三角地区广泛分布。三是宽厚板的板宽最大达到5米,需要水运或海运,长三角地区有长江同时滨临东海,为宽厚板运输创造了有利条件。有市场、有原料,又有便利的运输条件,这些都为直缝埋弧焊机组的建设创造了条件。

      在我国,使用中的UOE机组主要有三种来源:第一种是引进国外的现代化机组,如宝钢的UOE机组;第二种是引进国外二手设备UOE机组,如上海中油天宝钢管公司和广州番禺珠江钢管有限公司的机组;第三种是国产UOE机组,如辽阳钢管有限公司的机组。其中,宝钢UOE机组从德国引进,总投资30多亿元,达到国际一流水平,在2008年的投产当年就为西气东输二线级管线管,到目前为止估计共为西气东输二线万吨的管线年,其产品中标澳大利亚昆士兰州输气管线mm)的管线万吨。

      而对其他资金实力有限的钢管企业来说,主要引进UOE机组二手设备,或者选择国产机组,降低投资费用。从我国目前的市场容量情况来看,有一套宝钢UOE机组基本已经可以适应市场对高档SAWL产品的需要,没有必要再重复引进新的高端UOE机组。

      虽然UOE机组与JCOE机组都生产SAWL焊管,但是从机组生产的产品和特性来看,还是有所区别。现代化UOE机组性能主要特点是“O”机有压缩管体的功能,一般压缩率可达到0.4%~0.6%,因而“O”机压力很大(宝钢UOE机组的“O”机压力达到7万吨)。压缩的目的是能较彻底地消除残余应力,并使应力较均匀地分布,抗压溃性较好。不过,除了宝钢的UOE机组,国内其他UOE机组均达不到这个水平。JCOE机组虽然经过扩径但不具备压缩功能,所以,残余应力比UOE机组大一些。螺旋焊管则由于没有全管体机械扩径,残余应力更大(见表2)。

      JCOE机组的发明简化了UOE工艺设备,降低了投资费用。一般JCOE机组的装备投资需要4亿元~5亿元。“JCO”工艺的实质是多次折弯成形,再靠“E”工序(扩径)使之成为圆形,通过整圆机达到既定的尺寸要求。

      目前,我国引进的JCOE机组(渤海装备巨龙钢管公司、渤海装备南京巨龙钢管公司、湖北沙市钢管厂、宝鸡钢管宝世顺钢管公司、扬州亚联钢管公司、河北钢铁集团唐山钢铁集团有限责任公司)多来自德国,秦皇岛万基公司JCOE机组则为我国地区制造。同时,我国制造的JCOE机组还出口到印度等东南亚国家。

      相比之下,JCOE机组适应于小批量、多品种(规格)的生产,而UOE机组适应于大批量、单一品种(规格)的生产。JCOE机组的生产率较低,而UOE机组的生产率较高,JCOE机组在生产产品的最大规格和壁厚方面都要大于UOE机组。从成型经济性和成型适应能力看,高水平JCOE成型机组比较适合目前大直径直缝埋弧焊管用管的发展趋势。

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