石油天然气的发展对钢铁工业结构调整的影响专题之二

2002-02-06 00:00 来源: 我的钢铁 作者:mysteel
    四、业内专家指出,我国需要建立能满足最大宽度4500-5000毫米宽厚板轧机生产线,使用厚度不小于40毫米的钢板,生产X80级板带产品,才能满足“西气东输”工程和其他工程钢管用钢要求。
    从轧钢上来看,我国目前宽厚板轧机(B≥4500毫米)尚没有一套,不仅不能满足天然气输送管的需要,也不能满足造船业的需要,预计“十五”计划期间,造船板的需求将突破200万吨,对此,中国钢铁工业协会2000年11月7日在《中国钢材品种结构调整展望》报告中指出:“进一步加强对鞍钢、宝钢集团的上钢三厂、邯钢集团舞钢的中厚板轧机进行改造。同时要在宝钢新建一套宽厚板轧机”,“同时新建UOE机组,以满足西部大开发对输油气管的需求。”我国应当建设一条什么样的宽厚板生产线呢,应该从以下三个方面考虑:
    首先,从输气情况来看,由于我国天然气市场主要分布在东部,而资源地主要分布在西部,进口天然气的资源地主要在北部邻国俄罗斯和西部的中亚三国(土库曼斯坦、哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦),这种分布特点决定了输气干线必然是以东向西和南北向的长距离、大口径输气管道为主。例如,引进天然气再建新疆--上海的第二条西气东输干线(管径ф1016毫米左右),俄罗斯东西伯利亚--北京输气干线(管径ф1422毫米),俄罗斯西西伯利亚(或中亚土库曼斯坦)--上海输气干线(管径ф1216-1422毫米)(国外目前输气管线的最大管径也是1422毫米左右),俄罗斯萨哈林--沈阳输气干线(管径ф1016毫米),以上输气量均100亿-300亿立方米/年,压力均在8.4MPa以上,因此,宽厚板轧机生产线能力要满足最大宽度4500-5000毫米的需求。
    其次,从钢板最大厚度来看,目前“西气东输”工程直缝焊管壁厚最大可能达25.4毫米左右。目前欧洲钢管公司(Euro Pipe公司)生产抗HIC的X70管线钢板最大厚度为25.4毫米,估计近期我国也只能如此。同时,考虑海底输油气以及煤浆输送的需要,因此,兴建宽厚板轧机生产钢板的厚度不小于40毫米为宜。
    第三,从钢级来看,技术水平应不低于X80钢级的要求。这是从以下几个方面来推论。一是近10年来欧洲、北美长距离大口径输气管所用管材以X65及X70为主,其中X70的用量已超守X65。X70级已成为90年代末输气管材用钢的主流,而且逐渐提高钢级是发展趋势。二是从1994年起X80级投入使用到1997年止,迄今全世界已建成的X80钢级输气管道近8条,总长426公里,在板带生产和钢管制作、埋弧焊接以及现场施工等技术与管理方面均日趋成熟,因而为X80级大面积推广创造了条件。三是利益的驱动。一般情况下,钢管投资占整个管道工程投资的25%-30%,但是,当高压输送和采用高钢级管材时,管道建设的成本可以大幅度降低,运营效益更加良好。据国外的统计分析说明,每提高一个钢级从而减少壁厚,可节约管材成本7%。因此,随着我国炼钢、轧钢水平的日益提高,生产X80级板带产品将是一个迎头赶上国际先进水平的举措,这将有力地推动我国由钢铁大国迈向钢铁强国的步伐。
    
    五、螺旋焊管(SSAW)由于自身固有的缺陷在输油气工程中受到很大局限,采用直缝焊管(LSAW)已成为世界输油气工程发展趋势。
    螺旋焊管(SSAW)由于自身的成型方法--用钢卷呈螺旋状卷制成钢管--带来的缺陷比较多:①热轧钢卷在几何形状上有月牙弯,不利于成型;在力学上带钢各向异性以及在制管前不利于检查带钢分层的缺陷,难于100%无损探伤。②螺旋焊管(SSAW)是在两向倾斜而且变化的曲面上焊接,显焊接的条件差,而且由于带钢的月牙弯,因而容易焊偏;加上螺旋焊缝比直缝要长,内应力也高一些,由此产生缺陷的概率高一些,漏检的概率也高一些,所以钢管故障率也高一些,可靠性较差。③焊缝在钢管上呈螺旋线,致使钢管抗弯曲、抗压扁的力学性能较差。④螺旋成型的方法限制了带钢的厚度范围,一般实际使用最大的厚度为16-18毫米。⑤上述四个缺陷使得螺旋焊管(SSAW)只能应用于一类地区,不适宜应用于二、三、四类地区,也不适宜于海底输油气,更不适于输送煤浆。⑥螺旋焊缝外形流线较差,焊缝容易超越规定高度,内焊缝余高亦呈螺旋线,帮增加气流阻力,对内涂层减阻效果有所削弱,不利于减少动力消耗及降低运营费用。⑦内焊缝呈螺旋线,给机械扩径带来了难度,不利于消除内应力。⑧世界多数国家输油气都是应用直缝焊管(LSAW),故螺旋焊管(SSAW)国外市场空间窄小。⑨由于外焊缝呈螺旋线余高的存在,在外防腐涂敷效果上差一些。
    为了克服螺旋焊管的许多缺陷,加拿大在螺旋焊管(SSAW)制管工艺等方面作了许多重要的改进,使得螺旋焊管(SSAW)的使用性能有很大改观。但要注意到仍不能从根本上改变螺旋焊管在技术上的某些不可克服的缺陷。因而在使用上不免存在局限性。    
    目前世界上大多数国家禁止在油气管道工程使用螺旋焊管(SSAW)。自上世纪70年代以后,世界上使用直缝焊管(LSAW)代替螺旋焊管(SSAW)的趋势已经明朗,螺旋焊管(SSAW)产品限制在输水管及打桩等一般用途钢管。一些公司甚至在其余标准中限定在一定尺寸范围内的油气长输管道必须使用直缝焊管(LSAW)。因而,直缝焊管(LSAW)的应用大幅度增加,例如,在1970-1980年的10年中,全球(不包括中国)共铺设了直径ф600-1200毫米的油气输送管道7万多公里,其中直缝焊管(LSAW)占55%,高频直缝焊管(ERW)占38%,螺旋焊管(SSAW)只占4%-7%。
    在这个总趋势下,也有的国家,例如加拿大根据自己的国情在油气管道中采用螺旋焊管(SSAW),但同时该国目前的螺旋焊管比例有所提高。而且加拿大在输油气管线中,也不是全部用螺旋焊管(SSAW),例如,至1997年加拿大NOVA公司已用X80铺设了205km,只是大部分用螺旋焊管,关键地区、重要地段仍用直缝焊管(LSAW)。
    从加拿大的情况来看,该国焊管生产情况中直缝焊管厂家与螺旋焊管厂家几乎是各占一半,尽管螺旋焊管(SSAW)产品壁厚达到25.4毫米,但是,还是不能在二、三、四类地区取代直缝焊管(LSAW)。而且,从产量来看,螺旋焊管(SSAW)79.4万吨/年,直缝焊管(含UOE及ERW)170.3万吨/年,即使UOE管的产量也有20万吨/年,说明在加拿大直缝焊管还是占重要地位。
    
    六、“西气东输”工程使用螺旋焊管(SSAW)量约占四分之三,而目前我国具备API生产管线钢管的生产线不到10条。因此相关厂家应在在制管工艺上要加强技术改造,以达到API管线管标准和适应“西气东输”工程要求的技术水平。
    螺旋焊管(SSAW)在我国油气输送工程中起了重要作用。我国长期以来由于没有建设大口径直缝埋焊管(LSAW)生产线,造成我国只能使用螺旋焊管(SSAW)来输送油气的局面。30多年的时间用螺旋焊管(WWAW)建设输油气管线为8000公里,在我国油气输送史上占有重要的一页。但是,由于制管厂家不同程度地存在着机组老化,自动化控制和质量监控水平的局限,钢管质量不够稳定,实际运行压力一般在6.4MPa以下。故障率稍高,我国四川螺旋焊管(SSAW)的故障率为2.608次/103公里?年。近年来,我国螺旋焊管(SSAW)水平有较大提高,在油气输送中仍肩负重任,在陕京线全长918公里中,国产螺旋焊管(SSAW)812.95公里,占88.6%,进口UOE管121.47公里,占11.4%。用于制造螺旋焊管(SSAW)的钢材,从日本、韩国、美国进口59174.94吨,从宝钢采购49658.79吨,国产钢材占42%。
    目前专家们就“西气东输”工程使用钢管情况基本达成了共识:一类地区用螺旋焊管(SSAW),二、三、四类地区用直缝焊管(LSAW);我国应当发展直缝焊管(LSAW)。据悉,“西气东输”工程4000公里中前三段约3000公里都是使用螺旋焊管(SSAW),占75%。这是由于输气工程的地质条件、环境情况和我国焊管业的现实情况决定的。我国已经存在不少大口径螺旋埋弧焊管(SSAW)生产线,而且历年来不断的技术改造,使我国螺旋焊管(SSAW)生产技术、产品质达到一个较高的水平。因此,从扩大内需及降低成本和提高我国螺旋焊管(SSAW)水平来考虑,“西气东输”工程75%管道选用螺旋管也不是偶然的。石油天然气系统所属6家大口径螺旋焊管(SSAW)厂为了适应“西气东输”工程的需要,进行必要的技术改造、设备改造,拟新上6条大口径螺旋埋弧焊管(SSAW)生产线,也是适应形势的需要。
    目前,我国螺旋焊管(SSAW)生产线已有70条左右,然而具备API生产管线钢管的不到10条;全国螺旋焊管(SSAW)总生产能力达150万吨,但实际产量只有60-70万吨。在这种情况下,近年来,国内一些地区从新疆到沿海有不少企业还在纷纷上大口径螺旋埋弧焊管(SSAW)生产线,掀起新的一股重复建设的浪潮。因此,从行业的政策和技术的方针来看,从目前一有的螺旋焊管机组的数量及产品结构来看,产品实物质量差异较大,装备水平参差不齐。应当在原有的重点的螺旋焊管(SSAW)厂生产线的基础上,在制管工艺上要加强技术改造,以达到API管线管标准和适应“西气东输”工程要求的技术水平。
    值得注意的是,加拿大等国在螺旋焊管(SSAW)制管工艺上有许多可供借鉴的方面,例如,对原料进行带钢分层检验,采用了预焊和精焊、多丝焊接和机械扩径工艺等,才使得螺旋焊管(SSAW)的质量在成型过程和消除应力等方面达到了一个新水平。我国螺旋焊管(SSAW)同加拿大相比,虽然仍有一定的差距,但经过努力一定能迎头赶上。
    
    七、从“西气东输”工程的高要求、直缝焊管(LSAW)所具有的优越性、替代进口方面、海洋油气输送和其他方面的应用的巨大潜力来看,在我国目前发展大口径直缝埋弧焊管(LSAW)是战略上的必然趋势和当务之急。
    加拿大等国对螺旋焊管(SSAW)进行改进的工艺,例如预焊、精焊、多丝焊接、机械扩径等均是参照直缝埋弧焊管(LSAW)工艺来设计的,这就说明了直缝焊管(LSAW)制管工艺的先进性。世界上绝大多数油气管道要求使用直缝埋弧焊管(LSAW),也正是因为如此。具体来说:
    (1)从技术上来看直缝焊管(LSAW)的优越性:①直缝焊管(LSAW)的母材为单张控制轧钢板各向同性,可100%进行无损控伤;②直缝焊管(LSAW)成型后应力状态好,由于机械扩径,可以消除内应力,提高钢管几何尺寸精度;③直缝焊管(LSAW)的内在质量好,因为是在平面上进行焊接,因而焊接条件、自动跟踪、无损检测都容易进行,这就使得焊缝高度低、内外焊缝精度高;④直缝焊管(LSAW)壁厚范围宽,一般6-25毫米,最厚可达45毫米;⑤直缝焊管(LSAW)抗弯曲、抗压扁性能好;⑥直缝焊管(LSAW)焊缝短60%,焊缝缺陷出现的概率低;⑦直缝烛老家(LSAW)的可靠性高,据统计,国外直缝焊管(LSAW)输气的故障率为0.05-1.44次/103公里?年,故障率较低。因此,适于应用在二、三、四类地区等。
    (2)从替代进口来说,应当结束我国直缝埋弧焊管(LSAW)依赖进口的历史,同时,应当积极开拓国际市场。多年来,由于不能生产直缝焊管(LSAW),我国不得不多次大量进口,上世纪80年代建设山东东营-黄岛输油管线时,全部采用从日本进口的UOE直缝焊管(LSAW)近4万吨,如前所述陕京输气管线就进口直缝焊管(LSAW)2万多吨。这一局面若不迅速改变,在“西气东输”及以后的输气工程中,即使主要采用螺旋焊管(SSAW),我国也需要进口数10万吨计的直缝焊管(LSAW)。
    加拿大与我国有所不同,因为他们的钢管主要用于内需。而我国作为世界产钢第一大国,加入WTO后,要调整钢材出口的产品结构,必然要瞄准直缝焊管市场(LSAW)。珠江钢管公司目前HM(E)机组生产的直缝焊管(LSAW)已经出口到中东地区(伊拉克、伊朗等),这一势头还在上涨。当珠江钢管公司在建UOE机组的信息传播到海外后,不少国外客户已经在询问什么时候可以订货,直缝焊管出口的态势看好。
    (3)从适用于海洋油气输送来看,必然要重点建设直缝焊管(LSAW)。现在世界上油气资源相当一部分蕴藏在海洋,从今后天然气发展来看,主要以“可燃冰”形势埋藏在海洋。目前公认全球的“可燃冰”总能量是全球所有煤、石油、天然气总和的2-3倍,我国也是如此。我国南海海底有巨大的“可燃冰”带,能源总量估计相当于中国石油总量的一半,我国东海“或燃冰”的蕴藏量也很可观。
    从近期看,我国在加快东海油气开发的步伐,为此,中国石化集团将投资2400亿元,这是国家在启动“西气东输”工程的同时把东海资源开发摆在优先位置的战略部署。预计到2010年累计将在东海探明天然气储量4000亿-4200亿立方米,达到年产天然气80-100亿立方米的目标,以满足沪、浙苏等沿海地区的需求。
    随着石油开采向海洋深处发展,由于敷设海底的输送管道受压力、冲击力和弯曲力等复合力的影响,还出现压扁现象,这正是螺旋焊管(SSAW)的薄弱环节,为了提高管线输送能力和确保安全,海底管线向厚壁方向发展,故海底管道多采用直缝焊管(LSAW)。从另一角度来看,由于海洋中管道安装对焊较难,要求钢管的椭圆度、对中度、坡口保护情况以及横断面误差等要求较高,否则,严重影响作业效率。由此,直缝焊管(LSAW)比螺旋焊管(SSAW)外形尺寸精度要高,补焊也容易,所以,从这方面要求来看,也是倾向于用直缝焊管。最近,胜利油田的海洋输送油气用管就是向珠江钢管有限公司订购直缝焊管(LSAW)。预计今后数年内,我国将建设总长约1600公里的海底油气管道,出于上述原因的综合考虑,将全部采用直缝焊管(LSAW和ERW焊管)。前不久,我国南海崖13-1气田到香港的输气海底管线,全长770公里,壁厚25.4毫米,钢级X65,最大输送压力15.8MPa,管径711mm,就是用自日本进口的UOE直缝焊管(LSAW)建成的,以我国现在的螺旋焊管制管方式,是不可能生产这种钢管的。
    (4)煤浆和矿浆输送管线需要用直缝焊管(LSAW)。煤炭和矿粉以“浆糊”状态管道输送是国际上行之有效的发展方向,我国煤炭系统正在积极规划和即将实施煤浆用管道输送,以缓解铁路运输的压力。正在计划中的9条管道总长约7000公里,其中有的已在启动。但由于螺旋焊管(SSAW)内焊缝余高是螺旋线,对煤浆阻力较大,而且管道需要大壁厚,故倾向于采用直缝焊管(LSAW)。
    (5)机械、建筑、化工需要用直缝焊管(LSAW)。机械行业制造阀门的阀座,目前用锻件后加工内孔,费工费时费料,如果用厚壁直缝焊管(LSAW),就经济多了;另外,建筑用管因为要求抗压扁的力学性能,也只有用直缝焊管(LSAW);化工用管也希望用直缝焊管(LSAW)。目前上海化工系统低温用管就是向珠江钢管公司订购直缝焊管(LSAW)。
    原国家冶金局1999年8月《钢铁工业“十五”计划品种结构调整意见》中已经建议,要发展大口径直缝焊管(LSAW),国家的政策已经指明了方向。由于直缝焊管(LSAW)生产技术成熟可靠,我国珠江钢管公司自从1998年引进澳大利亚HM(E)大口径直缝埋弧焊管(LSAW)秤线后,生产近两年,已经远销国内外,积累了直缝焊管(LSAW)生产经验并生产了大量的管子,机组几经改造并由该厂自已开发,制成了机械扩径机,打好了良好的技术基础。珠江钢管有限公司目前正在安装的自美国引进的UOE机组,河北青县华北石油钢管厂也正在建的JCOE机组。
    我国虽然直缝埋弧焊管(LSAW)起步较晚,但一定要发挥后发优势,实行跨越式发展,将我国的制管技术推向世界先进水平。至于钢管所需原料--宽厚钢板,鞍钢、上钢三厂和舞阳钢厂已有4300毫米轧机,再经改造,一定能为我国宽厚板的生产提高到一个新水平,宝钢计划上5000毫米轧机,这样,我国在目前和不久以来可以争取直缝焊管(LSAW)的原材料基本立足于国内。

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