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  • 發展直縫埋弧焊管機組 提升我國單管輸氣能力

    時間:2013-06-28 14:56 作者:奧藍德鋼管 點擊:
    相關機構預計,未來世界天然氣的消費量將以壓倒性的優勢超過石油和煤炭的消費量,成為全球一次能源(指自然界中以原有形式存在的、未經加工轉換的能量資源)消費結構中的第一

    相關機構預計,未來世界天然氣的消費量將以壓倒性的優勢超過石油和煤炭的消費量,成為全球一次能源(指自然界中以原有形式存在的、未經加工轉換的能量資源)消費結構中的第一大能源。由于天然氣的產地與用戶所在地相距甚遠,要用鋼管運輸,鋼管業將隨著我國天然氣產業的發展而獲得更大的發展空間。

    當前,世界油氣輸送干線已經達到260萬千米,其中天然氣干線約占60%;20世紀90年代以來,世界每年新建天然氣干線1.2萬千米~1.6萬千米,新建原油干線0.2萬千米~0.3萬千米。“十二五”前,我國已建設油氣干線7.5萬千米,其中天然氣干線約占50%;預計“十二五”期間我國將新建油氣干線約5萬千米~6萬千米,天然氣干線約占50%以上。

    國外天然氣輸送干線(包括連結城市燃氣管網支、干線和城市環網干線),主要使用直縫埋弧焊管(SAWL),較少使用螺旋埋弧焊管(SAWH)。我國西氣東輸工程在一類地區(荒漠、山區等人煙稀少地區)用螺旋埋弧焊管,在二、三、四類地區(工業區、城鎮和人口稠密區等)用直縫埋弧焊管或高頻直縫焊管(HFW)。在西氣東輸二線工程中,由于要求管線輸送壓力大(12MPa)、鋼級高(X80)、管徑大(ф1219mm)和壁厚(≥18mm),直縫埋弧焊管越來越顯出其優越性。在我國完成西氣東輸二線工程建設后,國外單管輸氣干線的輸氣能力已經達到460億立方米~500億立方米/年,而我國只能達到300億立方米/年。不過,如果將管線全線改用ф1420mm、X80級直縫埋弧焊管,那么我國的單管輸氣能力也將達到500億立方米/年的先進水平。本文將對我國直縫埋弧焊管生產機組的特點進行分析,從而尋找適合目前大直徑直縫埋弧焊管發展趨勢的生產工藝。

    直縫埋弧焊管更適用于長輸管線

    對大直徑、大輸送壓力、長距離輸送鋼管來說,成型與焊接工藝非常關鍵。從生產工藝上來分,焊管主要分為電阻焊管(ElectricResistanceWelding,ERW)、螺旋埋弧焊管(SAWH)和直縫埋弧焊管(SAWL)。雖然電阻焊管發展很快,但仍然屬于中小直徑的焊管。

    目前,大直徑焊管仍然要由SAWH和SAWL工藝生產。螺旋焊管是以熱軋鋼帶卷作管坯,經螺旋成型,再采用埋弧焊接成管。該工藝能用較窄的坯料生產較大管徑的焊管,還可以用同樣寬度的坯料生產不同管徑的焊管。但是螺旋埋弧焊管在工藝上存在一定缺陷,主要體現在焊縫上,其焊縫長度比直縫埋弧焊管的焊縫長許多,這就意味著出現焊縫缺陷的幾率明顯偏高。而且,螺旋焊管的成型與焊接同時進行,使得焊縫質量不易保證。此外,螺旋焊管生產線不具有全管體擴徑工序,致使焊管存在較大的殘余應力。相比之下,直縫埋弧焊管更能適應長輸管線的發展方向,具有一定的優勢。

    未來,直縫埋弧焊管的發展將呈現以下幾個趨勢:

    第一,在陸上用氣方面,使用直縫埋弧焊生產的大口徑焊管,其單管輸氣量可達到500億立方米/年的水平,管徑可達到ф1422mm,鋼級為X80,輸氣壓力可達到12MPa;第二,在海洋用管方面,輸氣管線向深海管線方向(>1500米深)發展,海洋結構用管向高強度、大壁厚方向發展,例如ф610mm×31.8mm、X65級;第三,在企業管理上,板管一體化(煉鋼—連鑄—軋板—制管)是未來的發展趨勢,日本、印度的板帶生產線多配套有焊管機組,我國寶鋼鋼管、沙鋼金洲管道、唐鋼鋼管等均是如此;第四,向高檔結構管市場進軍,這是我國直縫埋弧焊管生產企業對生產線進行設備配置時要考慮的一個重要問題,因此在預焊前設置預熱設備,或者設置熱處理工序等,都是必要的;第五,在市場開拓方面,除油氣輸送管線外,還有礦漿輸送管線;第六,抗HIC(氫致開裂)管和抗大變形用管的市場前景可觀,可以輸送酸性氣體和增強在惡劣地質條件(滑坡、泥石流、地震)下焊管抵御外部環境破壞的能力。

    我國直縫埋弧焊管機組呈現產能過剩和布局集中的特點

    筆者的調研統計顯示,國內直縫埋弧焊管UOE/JCOE機組,共計25套,產能總計為543萬噸(具體情況見表1)。目前,我國直縫埋弧焊管UOE/JCOE機組存在兩大特點:

    第一是產能過剩。我國石油天然氣管線市場,主要包括三個部分:其一是石油系統的油氣長輸管線,年需求量約為300萬噸;其二是出口市場,年需求量約為200萬噸;其三是城市天然氣環城管線和與主干線的聯絡支線,年需求量約為300萬噸。國內外市場關于油氣管線管的年需求量共計800萬噸。但我國螺旋埋弧焊管中大直徑管線管的產能約為600萬噸,加上UOE/JCOE直縫埋弧焊管機組的產能(543萬噸)共計達到1100多萬噸,由此,產能過剩300多萬噸。

    第二是在長三角地區布局過于密集。從表1可知,UOE/JCOE機組在上海有3套,分別是寶山鋼鐵股份有限公司、上海中油天寶鋼管公司、上海月月潮鋼管公司;JCOE機組在江蘇有7套,分別是廣州番禺珠江鋼管(江陰)、渤海裝備南京巨龍鋼管公司、江蘇無錫玉龍鋼管公司(有3套機組)、揚州亞聯鋼管公司和張家港沙鋼金洲管道有限公司。在長三角地區共10套UOE/JCOE機組,共計產能為213萬噸。按機組統計,占全國SAWL機組的40%,按產能統計,占全國產能的39%。

    直縫埋弧焊機組密集布局在長三角地區主要有三個原因:一是西氣東輸工程二三線長輸管線的末端在長三角地區,同時,城市燃氣管網和海洋管線發展很快,管線管的市場較大。二是直縫埋弧焊管的生產原料是寬厚板,寶鋼、沙鋼、南鋼等寬厚板生產企業在長三角地區廣泛分布。三是寬厚板的板寬最大達到5米,需要水運或海運,長三角地區有長江同時濱臨東海,為寬厚板運輸創造了有利條件。有市場、有原料,又有便利的運輸條件,這些都為直縫埋弧焊機組的建設創造了條件。

    表1國內大直徑直縫埋弧焊管機組

    高水平JCOE機組更適合大直徑直縫埋弧焊管的發展趨勢

    在我國,使用中的UOE機組主要有三種來源:第一種是引進國外的現代化機組,如寶鋼的UOE機組;第二種是引進國外二手設備UOE機組,如上海中油天寶鋼管公司和廣州番禺珠江鋼管有限公司的機組;第三種是國產UOE機組,如遼陽鋼管有限公司的機組。其中,寶鋼UOE機組從德國引進,總投資30多億元,達到國際一流水平,在2008年的投產當年就為西氣東輸二線工程提供了10萬噸的ф1219mm×(21mm~27mm)、X80級管線管,到目前為止估計共為西氣東輸二線工程生產了32.2萬噸的管線管;2010年~2011年,其產品中標澳大利亞昆士蘭州輸氣管線項目,生產鋼級X70、ф1067mm×(14.1mm、18mm、23.5mm)的管線管共21萬噸。

    而對其他資金實力有限的鋼管企業來說,主要引進UOE機組二手設備,或者選擇國產機組,降低投資費用。從我國目前的市場容量情況來看,有一套寶鋼UOE機組基本已經可以適應市場對高檔SAWL產品的需要,沒有必要再重復引進新的高端UOE機組。

    雖然UOE機組與JCOE機組都生產SAWL焊管,但是從機組生產的產品和特性來看,還是有所區別?,F代化UOE機組性能主要特點是“O”機有壓縮管體的功能,一般壓縮率可達到0.4%~0.6%,因而“O”機壓力很大(寶鋼UOE機組的“O”機壓力達到7萬噸)。壓縮的目的是能較徹底地消除殘余應力,并使應力較均勻地分布,抗壓潰性較好。不過,除了寶鋼的UOE機組,國內其他UOE機組均達不到這個水平。JCOE機組雖然經過擴徑但不具備壓縮功能,所以,殘余應力比UOE機組大一些。螺旋焊管則由于沒有全管體機械擴徑,殘余應力更大(見表2)。

    表2(Φ1219mm)X80級UOE、JCOE和SAWH殘余應力比較

    JCOE機組的發明簡化了UOE工藝設備,降低了投資費用。一般JCOE機組的裝備投資需要4億元~5億元。“JCO”工藝的實質是多次折彎成形,再靠“E”工序(擴徑)使之成為圓形,通過整圓機達到既定的尺寸要求。

    目前,我國引進的JCOE機組(渤海裝備巨龍鋼管公司、渤海裝備南京巨龍鋼管公司、湖北沙市鋼管廠、寶雞鋼管寶世順鋼管公司、揚州亞聯鋼管公司、河北鋼鐵集團唐山鋼鐵集團有限責任公司)多來自德國,秦皇島萬基公司JCOE機組則為我國臺灣地區制造。同時,我國制造的JCOE機組還出口到印度等東南亞國家。

    相比之下,JCOE機組適應于小批量、多品種(規格)的生產,而UOE機組適應于大批量、單一品種(規格)的生產。JCOE機組的生產率較低,而UOE機組的生產率較高,JCOE機組在生產產品的最大規格和壁厚方面都要大于UOE機組。從成型經濟性和成型適應能力看,高水平JCOE成型機組比較適合目前大直徑直縫埋弧焊管用管的發展趨勢。


     

     

     

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