隨著陸地能源的逐步枯竭,海底能源開發(fā)已成為重點區(qū)域,因此海底輸送管道的建設(shè)重要性就日益凸顯。自從20世紀(jì)50年代美國在墨西哥彎鋪設(shè)第一條海底管道以來,全世界的海底管道鋪設(shè)深度最大為3052m,而我國尚無深海用輸送管線鋼管生產(chǎn)的先例。
我國擁有300萬km2以上的海洋國土面積,積極開發(fā)和利用海洋油氣資源,是國家能源戰(zhàn)略的一部分。近年來,隨著國內(nèi)海洋石油天然氣勘探裝備和技術(shù)能力的增強,以及國內(nèi)大型鋼廠的管線鋼和制管廠的管線鋼管生產(chǎn)裝備與開發(fā)能力的不斷提高,海底管線管的建設(shè)取得了長足進步。
南海荔灣海底管道項目是我國第一個深海天然氣項目。深水段管道將在1500米的深海處進行鋪設(shè),鋼管承受的外壓為15MPa,內(nèi)壓為29.4MPa,還要經(jīng)受風(fēng)、浪、水流、冰和地震等環(huán)境載荷造成管道平移和振動的作用,因此,要求鋼管具有抗大變形的能力,要求鋼管強度高、壁厚大、直徑小,具有較大的厚徑比和優(yōu)異的斷裂韌性。
番禹珠江鋼管有限公司采用南京鋼鐵股份有限公司和韓國POSCO公司提供的鋼板,為該氣田開發(fā)生產(chǎn)了深海用直縫輸氣管線管5.2萬噸。該項目具有很高的技術(shù)和生產(chǎn)難度,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
?。?)要保證鋼管具有優(yōu)良的斷裂韌性。因為該管線在深海服役,一旦發(fā)生斷裂,將是一場大災(zāi)難。為了使鋼管具有優(yōu)良的斷裂韌性,必須滿足CTOD、DWTT和CVN等性能指標(biāo)的要求,因此對原材料的合金成分組合要求嚴(yán)格,對鋼的純凈度要求高,同時對鋼中的殘余元素As、Sb、Sn、Bi、Pb以及B均有嚴(yán)格要求,原材料的控制和冶煉難度大。
(2)厚度規(guī)格大,低溫斷裂韌性難以達到技術(shù)要求。鋼管的DWTT性能要求在試驗溫度為-10℃時,剪切面積百分比的平均值達到85%以上,對于鋼板則要求試驗溫度為-20℃時,剪切面積百分比達到該要求,這對于厚鋼板來說就很難達到,因為一是壓縮比小,中心偏析難控制,二是厚壁各部位的晶粒大小不均勻。
(3)鋼管的屈服強度波動范圍窄,且橫向和縱向均為相同的要求,在鋼管批量生產(chǎn)時控制難度大。
?。?)鋼管厚徑比大,成型困難,形變強化大,制管前后的性能差異也大。
1500米深海用管線管的大批量順利生產(chǎn)和成功投入使用,開創(chuàng)了我國制造直縫埋弧焊管適用于深海的先河,這是向深海進軍的里程牌,具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。