管线钢举例

油气输送管线用钢板的品种: 美标牌号及对应国标

(B L245NB/L245MB,X42 L290NB/L290MB,X46 ,X52 L360NB/L360MB,X56 ,X60 L415NB/L415MB,X65 L450MB ,X70 L485MB,X80 L556MB)

与用于西气东输工程所用的X70管线钢相比，X80管线钢的屈服强度与其相当，但抗拉强度却高于X70管线钢。

API Spec 5L包括的钢级如下表所示，钢级用最低屈服强度的前两位数字表示。

ISO 3183 和 GB/T 9711 采用了与API Spec 5L 同样的钢级表示法，只是把"X"改为了"L"，屈服强度转化为国际单位制，单位为MPa，并把末尾数圆整到"0"和"5"，例如最低屈服强度为600001bf/in2的管线钢，换算成国际单位制时为414MPa，API Spec 5L 表示为X60，ISO 3183为L415。见表如下

制造石油、自然气集输和长输管或煤炭、建材浆体输送管等用的中厚板和带卷称为管线用钢(steelforpipeline)。一般采用中厚板制成厚壁直缝焊管，而板卷用于生产直缝电阻焊管或埋弧螺旋焊管。国内拥有70万t/a口径在1800mm以内的螺旋焊管的生产能力，已建立了口径在1600mm以内的直缝厚壁焊管的生产线。国内能生产符合API5L标准的管线工程设计要求的管线钢仅有10多年的历史，首推宝钢，还有鞍钢、武钢、攀钢、酒钢、舞钢等，稳定生产X60~X70级管线钢并在国际市场上占有一定的地位，已投进生产的X80级管线钢质量也达到了国际先进水平，X100级管线钢已经研制出来，尚未投进批量生产。

现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来的一切工艺技术新成就。管线工程的发展趋势是大管径、高压富气输送、高冷和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。因此现代管线钢应当具有高强度、低包申格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量和良好焊接性、以及抗HIC和抗H2S腐蚀。优化的生产策略是进步钢的洁净度和组织均匀性，C≤0.09%、S≤0.005%、P≤0.01%、O≤0.002%，并采取微合金化，真空脱气+CaSi、连铸过程的轻压下，多阶段的热机械轧制以及多功能间歇加速冷却等工艺。国内外管线规范中没有管线用钢材的韧性指标，仅对管材有具体要求:

(1)最低使用温度下(-5℃)DWTT≥85%SA;

(2)最低使用温度下(-5℃)夏比冲击吸收功≥145J。

管线钢的技术条件普遍采用美国石油协会标准APISpec5L，但是国内具体工程或具体用户的订货技术条件往往较API标准严格得多。

对冶炼工艺技术具有较苛刻的要求，技术难点主要集中于:

1)杂质元素含量控制;

2)夹杂物控制;

3)窄成分控制。

管线管使用的板材60~70年代主要采用鞍钢等厂家生产的A3、16Mn，随着管道管径增大和输送压力的进步，钢板强度不能满足需求。80年代以后各石油焊管厂开始使用按美国API标准生产的管线钢板，由于当时国内管线板生产厂技术不成熟，主要采用进口板。进进90年代以后，国内管线板生产发展很快，宝钢、武钢、鞍钢、本钢、攀钢等企业相继开发生产了高钢级的X系列管线钢。

在国内管线钢的生产工艺主要有:常规半连续热连轧、CSP连铸连轧、中厚板机组、炉卷机组。

1)半连续轧机:包括1机架炉卷轧机及5机架精轧机。在半连续轧机上，钢带在精轧道次所经历的热轧从钢带的一端到另一端实质上是恒定的。在精轧机上道次间的时间通常少于3s。

2)CSP连铸连轧:在CSP生产线上对含有铌、钒、钛复合微合金化的低碳锰钢，采用合适的控轧控冷和卷取工艺，可以保证钢的力学性能和显微组织符合现代X60管线钢的技术要求，符合现代管线钢发展趋势。我国CSP连铸连轧生产线已开发到了X60管线钢，而美国及国外其它CSP生产厂已经开发和生产了高牌号管线钢X60、X65乃至X70。其工艺特点是连铸薄板坯存在中心偏析，消除连铸薄板坯中心偏析是进一步进步管线钢质量的关键技术题目。

3)中厚板机组:

主要生产宽厚板，用于直缝埋弧焊管的生产，直缝埋弧焊管质量可靠，广泛应用于油气高压输送主干线上。

4)炉卷轧机

炉卷轧机包括一架往复式粗轧机及一架4辊往复精轧机。在精轧机两边的输送线上安装了两台热卷轧机。输出辊道通常包括一套层流冷却系统和一个卷取站。在炉卷轧机上，钢带整个长度上的热机械历史明显变化，尤其是在微合金化钢生产中，将强烈影响精轧机上产生的再结晶程度、晶粒长大及析出，并且导致整个带钢长度上终极显微组织和性能的剧烈变化。其工艺特点是投资本钱相对低。

国外在炉卷生产线上已生产出X70、X80级管线钢，主要生产厂家为IPSCO，该厂具有超过35年操纵炉卷轧机的经验，近年来已对550MPa级Ⅱ类的1219mm直径及12.0mm壁厚管线钢进行了产业生产。

随着国内冶金技术装备水平的进步，我国能生产管线钢板卷的企业逐渐增多，但是能够生产X70及以上级别的钢厂仅有宝钢、武钢、鞍钢、舞钢、南钢、太钢等。另外，宝钢与武钢、南钢、鞍钢和舞阳钢铁公司也已试制了X80热轧钢板，并在巨龙钢管公司试制了直缝埋弧焊管(JCOE)。近两年来，南钢加大了对管线钢的研究开发，X100级别的钢板正在研制中，鞍钢X100级别的钢板已通过有关单位的验收。

1)近几年我国国内管线钢生产产量情况，见表1。

国内管线钢的生产主要是靠热轧机组生产，炉卷机组的生产在增加，中板机组生产较少。

2)国内主要管线钢生产企业基本情况

宝钢:宝钢管线钢开发生产发展很快，无论是数目还是品种质量，在国内市场都占尽对上风。1997年宝钢生产管线钢22万t，占国内消费的88%;1998年产量为26.5万t，国内市场占有率为83%;1999宝钢生产管线钢18万t，国内市场占有率为65%。2000年宝钢管线钢产销大幅增长，全年销售量达到了35.5万t。宝钢经过十多年管线钢的开发和生产，已较好地把握了高强度高韧性管线钢板卷的微合金化成分设计、冶金工艺控制、生产质量保证等关键技术。通过不断的优化、调整，已逐渐形成宝钢X52、X65、X70系列管线钢的成分、工艺体系和生产质量控制技术，实现了产品的更新换代。产品满足了国内外市场需求，质量稳定，先后在我国西气东输工程、印度输油管线、土耳其输气管线等一系列国内外重大长输管线工程中得到成功的应用。2001年8月~2002年5月，宝钢已为西气东输管线工程提供了15万t14.6mm厚的针状铁素体X70管线钢板卷，用其制造的Ф1016mm×14.6mm焊管已应用于西气东输管线工程。宝钢2005年8月开始为国内自行设计、制造、施工的广东番禺~惠州自然气开发项目展设的26.2km海底管线提供了7万t的管线钢。这是宝钢参与海底管线建设的第一个项目。广东番禺~惠州自然气开发项目为国家重点工程，是国内海底水域最深、间隔最长的输气管线，该项目设计自然气年产量约16亿立方米，海底管线总长度约364km。

宝钢5000mm宽厚板项目从冶炼、精炼、连铸到轧机的设备装备达到世界先进水平，已于2005年建成，其中管线钢产品的钢级为X80(预留X100)，最大厚度为40mm，最大宽度为4500mm。

武钢:是国内第二大管线钢生产企业。近几年，武钢将管线钢作为企业的重点发展品种，其在国内的市场份额进步很快。1997年武钢管线钢的产量仅为2800t，市场占有率只有1%，但1999年武钢生产的管线钢就上升到了6.3万t，仅在西部市场上就取得了11条管线工程的供货权，在国内市场占有率进步到了23%左右。武钢在管线钢品种质量上也取得了很大的进展。武钢生产的高韧性管线钢已达到德国、日本主要钢厂的同类钢材的实物水平。2000年武钢管线钢开发生产量达16万多吨。在涩宁兰管线、北京~永清管线、伊朗管线、伊拉克管线及大庆石油油井套管等多项大工程中中标。同时，厚板X65H和高性能管线钢X70的试制也取得成功，用户试用后表明，其性能指标完全满足了涩宁兰管线、大庆油井注水管线工程技术要求。2004年武钢管线钢的研制开发取得重大突破，顺利实现了17.5mm厚X70高性能管线钢大批量稳定供货。连续承接了苏丹管线、中哈管线、陕京管线、沿江管线、双兰管线、冀宁管线等10余条管线的供货权，全年合同量达70余万t，居国内首位。随后又积极开展15.3mm和17.5mm高强度、高韧性的X80热轧厚板卷的研试工作，并顺利通过中国石油自然气团体公司鉴定。鉴定委员会专家以为，武钢开发的X80管线钢15.3mm厚热轧卷板可完全满足X80螺旋焊管制管的要求，已具有批量生产稳定性，能按要求实现批量生产与供货。

鞍钢:2002年11月，ASP线已为长---呼输气管道工程提供了4000多吨X52级管线钢，已开发生产出X70、X80高等级管线钢板、卷，并可产业化生产。7月7日，在我国新建"川气出川"大型自然气管道试验段展设工程中，鞍钢独揽3.2万t极限规格X70螺旋焊接用管线钢卷板供货权。同时，鞍钢还承揽下1.95万tX70直缝焊接管线钢的生产合同。"川气出川"自然气管道工程是我国"十一五"重要输气工程，工程展设管道全长1937km。在国内能够生产30.4mm厚X70宽厚板并供货的厂家只有鞍钢一家。今年7月13日，鞍钢生产的X100管线钢宽厚板及用它卷制的直缝焊钢管顺利通过了国内权威科研机构---中石油管材研究所试验评价。

X100管线钢研制开发成功，使鞍钢管线钢钢级形成了X60、X65、X70、X80和X100的系列化，为角逐国内外高端管线钢市场增添了一件"利器"。

本钢:在国家组织实施的"振兴东北老产业基地高技术产业项目"中，本钢同中科院金属所共同申报的"高性能管线钢生产产业化"通过了专家组的评审，该项目获得国家1000万元资金的支持。"高性能管线钢生产产业化"项目的实施将使本钢成为国内继宝钢、武钢、鞍钢之后能生产高附加值、高级别X70管线钢的钢铁企业。本钢石油管线钢的开发研制始于80年代末，是国内较早开发石油管线用钢的钢铁企业。

历时十几年的发展，本钢先后研制开发了符合石油、自然气输送管线用的A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70管线钢，形成了石油、自然气输送管线用钢的系列化。特别是本钢通过2002年对炼钢、热轧进行现代化改造后，加快了高性能管线钢的研制开发力度，先后研制开发了能够满足用户要求的高性能石油管线用钢X52~X70、石油套管用钢J55，参与了国家"973"项目"新一代钢铁材料的重大基础研究"中的子课题"高强度管线钢的产业基础研究"工作。到为止，石油管线钢X52~X70先后通过中石油管材所、管道局的板卷及钢管的性能评定，实物质量满足国家西气东输对管线钢特殊质量的技术要求。其产品已应用于多条输气、输油、成品油管线工程。近两年，本钢已累计生产石油管线钢9万多吨，产品经华油钢管有限公司、宝鸡石油钢管厂等多家管厂的生产使用，产品质量完全符适用户的特殊标准的技术要求，X80管线钢也将于2006年下半年通过鉴定验收。

邯钢:2000年就在CSP机组上开发出了厚度为7.9mm的X52、X60管线钢，并投进了批量生产。

马钢:于2006年1月到2007年12月，将在CSP生产线开发并贸易化生产铌微合金化X52~X56管线钢(由于受到取样剪的剪切能力限制，马钢CSP管线钢生产最大厚度只能生产到X56级的商用厚度);马钢新区传统热轧生产线研发铌微合金化X70~X80管线钢。

南钢:于2005年10日28日，在中厚板卷厂成功轧制出厚度8.7mmX60管线钢、9.5mm钢卷，X70管线钢也已经开始产业化生产，X80已经开发出来，但生产量不是太多，最大厚度为40mm，最大宽度为3300mm。X100已经列进科研课题，正预备开发。

济钢:中板厂和中厚板厂于2006年5月份生产了近500tX52级管线钢板，经检验，钢板的表面质量、外形尺寸、内部质量、组织性能全部满足了用户需求，为下一步开发更高级别的管线钢奠定了坚实的基础。

安钢:在2006年1月到2007年12月，和钢铁研究总院合作，在其炉卷轧机上开发生产 L245NB/L245MB,X42 L290NB/L290MB,X46 ,X52 L360NB/L360MB,X56 ,X60 L415NB/L415MB,X65 L450MB ,X70 L485MB,X80 L556MB级管线钢中板、卷板，以大量上市。

太钢:太钢已具备生产X56、X60、X65高等级管线钢的生产工艺条件，并于2001年9月29日生产的第一批L360管线钢发到宝鸡。经沧淄输气项目部监理及宝鸡钢管厂首检，母材及管材的机械性能等各项指标全部合格。在"沧州一淄博"输气管道工程中，太钢中标L360管线钢7300余吨，由宝鸡钢管厂制管。

攀钢:已能批量生产从B级到X65级6个大品种的管线钢。

提高厚度与强度

随着石油自然气需求量的不断增加，管道的输送压力和管径也不断地增大，以增加其输送效率。考虑到管道的结构稳定性和安全性，还需增加管壁厚度和进步管材的强度，因此用作这类输送管的管线钢都向着厚规格和高强度方向发展。由于自然气的可压缩性，因而输气管的输送压力要较输油管为高。近年来国外多数输气管道的压力已从早期的4.5~6.4MPa进步到8.0~12MPa，有的管道则达到了14~15.7MPa，从而使输气管的钢级也相应地进步。国外的大口径输气管已普遍采用X70钢级，X80开始进进小规模的使用阶段，X100也研制成功，并着手研制X120。输送酸性自然气的管道用钢已能生产到X65钢级。

采用大口径输气管

21世纪是我国输气管建设的高峰时期。"西气东输"管线采用大口径、高压输送管的方法。这条管线全长4167km，输送压力为10MPa，管径为1016mm，采用的钢级为X70、厚度为14.6mm，~20℃的横向冲击功为≥120J。这一钢级、规格、韧性级别国内已经生产，并且质量达到国际水平。因此，生产这种规格的高强度、高韧性管线钢对我国今后采用国产管线钢生产大口径、高压输气管具有十分重大的战略意义。

大口径高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势。

生产及技术攻关方向

1.国内对管线用钢的需求以X70级为主，新线目标定位在X80级热轧宽钢带和X100级宽厚板的生产，以适应10MPa和近期14MPa以上输送压力的设计。

2.今后输送的自然气不再是经脱水、脱H2S处理的"甜气"(PH2S≤300Pa)，而将是未经处理的"富气"(PH2S≤300Pa)，为此必须进步管线用钢的抗氢致开裂和抗H2S应力腐蚀的性能。

3.国内已具有70万t以上螺旋焊管的制管能力，但大口径直缝埋弧焊管的产能和质量还不能满足工程的需求，继续部分进口成品管将不可避免。从研发基础和生产技术的难度而言，具有优质的抗H2S应力腐蚀性能的高强度等级管线用钢的开发应当列为科技攻关的重中之重。

高钢级管线钢管的热处理工艺

随着管线钢板技术的发展及焊管成型、焊接技术的进步，管线用焊管的应用范围在逐步扩大，特别是在大口径组距范围内焊管的优势更加明湿，加上成本的因素，焊管已在管线管领域占有主导地位，限制了不锈钢无缝管线管的发展。2004年无缝管线管产量约40万吨，钢级包括X42-70，品种有陆上管线钢管和海底管线钢管。

高钢级管线钢管的生产当前是采用微合金化加

热处理工艺，不锈钢无缝管的生产成本明显高于焊管，而且随着钢级的提高，如X80以上钢级管线钢管对碳当量的限制，无缝钢管的常规工艺很难满足用户要求;当前各12Cr1moV合金管生产厂都在为提高其管线管的抗腐蚀性能，低温、高温环境中的使用性能稳定而开展科研工作。

钢管重量计算公式:[(外径-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)