海底管線(xiàn)是海上油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分,是連續(xù)輸送大量油氣最快捷、最安全和最經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸方式,已經(jīng)成為廣泛用于海洋石油工業(yè)的一種有效運(yùn)輸手段,被稱(chēng)為海洋油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中的“生命線(xiàn)”。自從1954年Brown & Root公司在美國(guó)墨西哥灣敷設(shè)世界上第一條海底管線(xiàn)以來(lái)的半個(gè)多世紀(jì)里,世界各國(guó)敷設(shè)的海底管線(xiàn)總長(zhǎng)度已達(dá)十幾萬(wàn)km,深度最大為3052米。我國(guó)海底管線(xiàn)技術(shù)還處于初級(jí)階段,與世界發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距,存在著不少技術(shù)難題。
海洋環(huán)境較陸地更為惡劣,相比陸地用管,海洋用管處于低溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的工作環(huán)境,因此考慮到海洋管線(xiàn)服役環(huán)境的特殊性,對(duì)海底管線(xiàn)的強(qiáng)度、低溫韌性、抗壓性能、尺寸精度等指標(biāo)都有嚴(yán)格的要求。針對(duì)海底管線(xiàn)敷設(shè)手段和使用環(huán)境的特殊性,海底管線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)管體的縱、橫向性能都提出了上下限要求,以更好地保證其等強(qiáng)性,同時(shí)海洋管材還要求有較好的塑性和一定的抗腐蝕性。
隨著海洋石油開(kāi)采從近海向深海發(fā)展,鋼管需要有較大的承壓能力,因此,海底管線(xiàn)用鋼正向大壁厚高鋼級(jí)方向發(fā)展。目前,X65鋼管已普遍用于我國(guó)海底管線(xiàn)建設(shè)中,繼續(xù)開(kāi)發(fā)適用于深海服役的高強(qiáng)度X70及以上級(jí)別厚壁海底管線(xiàn)用耐磨鋼管已成為趨勢(shì)。
高強(qiáng)度、高韌性、抗蝕性和易焊接是海底管線(xiàn)用鋼的基本要求,同時(shí)為滿(mǎn)足海底管線(xiàn)的施工安全和服役環(huán)境,要求管材縱、橫向強(qiáng)度的一致性和較高的塑性。高性能管線(xiàn)用耐磨鋼應(yīng)以超低碳貝氏體或者超低碳針狀鐵素體組織為特征,使之在具有高強(qiáng)度、高韌性和良好焊接適應(yīng)性的同時(shí)具有較高的抗動(dòng)態(tài)撕裂性能。在煉鋼工藝上要求采用超低S和Ca處理等純凈鋼冶煉技術(shù);在熱軋方面采用控制軋制和控制冷卻技術(shù),以得到鋼質(zhì)純凈、組織均勻的針狀鐵素體組織。
根據(jù)我國(guó)南海深海管線(xiàn)用鋼管技術(shù)條件,科研人員開(kāi)發(fā)出了厚壁X70鋼級(jí)Φ765.2mm×31.8mm海底管線(xiàn)用耐磨鋼管。通過(guò)對(duì)鋼管進(jìn)行檢測(cè):鋼管管體縱向和橫向屈服強(qiáng)度≥550MPa,抗拉強(qiáng)度≥660MPa,屈強(qiáng)比最低達(dá)到0.81,焊縫抗拉強(qiáng)度達(dá)695MPa,均勻延伸率達(dá)到了7.6%,斷后延長(zhǎng)率達(dá)到54%;在-20℃下管體沖擊功平均值為340J,焊接接頭沖擊功平均值最低為168J;在0℃下管體CTOD特征值δm最高達(dá)到0.688mm,焊接接頭最小為0.222mm,熱影響區(qū)最小為0.280mm。鋼管管體母材、熱影響區(qū)、焊縫部位的抗氫致開(kāi)裂、硫化物應(yīng)力腐蝕及鹽霧腐蝕性能良好。試驗(yàn)結(jié)果表明研制的X70鋼管具有優(yōu)良的強(qiáng)塑性、低溫韌性、斷裂韌性及耐腐蝕性能,適用于海洋服役環(huán)境的油氣輸送。