石油天然气输送钢管发展研究
2003-05-16 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
原国家经济贸易委员会于2000年8月31日发布《第7号令》，公布《国家高新技术产品目录》，国家重点鼓励发展的产业、产品和技术共28个领域，526种产品和技术，其中第8个领域第二和第三种产品和技术是：原油和成品油输送管、天然气输送管。在向主管部门提出高新技术产品申请时，需作有关内容的报告和陈述时，我以为，可以从输油气工程的要求，焊管原料--板、带材的冶炼及轧制水平和管线管制管技术等三个方面来加以说明。因为各个制管企业的情况不尽相同，各个省市具体要求也不尽相同，本文只能做个概述。
概述现代输送油气工程对焊管的技术要求
2.1中国石油的严峻形势与管道输送的迅速发展
中国从1993年变成石油净进口国以来，现在每年的石油进口已达7000多万吨，据预测，2005年达到1亿吨，到2020年可超过日本目前2.5亿吨的水平，成为世界第一大油品进口国。国际能源机构评估，2030年中国石油的净进口将从现在的每天200万桶（约27万吨）增加到每天980万桶（约135万吨）。这种严峻的形势，足以说明输送油气管道在我国经济发展战略上的重要性。
2.2油气工程对输送管道的要求
管道输送是石油天然气最经济、最合理的运输方式。目前全世界石油、天然气管线的总长约2.7×106公里，并以每年4×104~5×104公里的速度增加。随着石油工业的发展，油气长输送管线趋向大口径、高压力输送和海底管道厚壁化。例如，敷设于陆地上的长输管线直径为φ762-φ1422mm，中距离管线直径为φ406-φ812mm，海底管线直径为φ508-φ762mm。输气管线管的屈服强度为420-500Mpa(约相当于X60-X70),（X80-X100尚处于试验阶段），输油管线管的屈服强度为306-450Mpa(约相当于X52-X65)；输气管线的工作压力为7.0-14.0 Mpa，输油管线的工作压力为5.0-9.0 Mpa。
油气资源已逐渐分布在环境恶劣的偏远地区，例如中国的"西气"多在边疆荒漠地区；又例如俄罗斯的天然气在西伯利亚（相当于前苏联天然气储量的3/4），石油在阿拉斯加的北坡（相当于美国全部石油储量）。这两个地区均属高寒地区，气温有时低到-80℃，或途经冻土带。因此，高压输送或严酷的环境对管线管提出了严格的技术性能要求。
从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因的综合评价，提出对管线管的主要性能要求是：高强度、高韧性、可焊性和耐蚀性。其中难点和重点是高韧性。
2.3管线管技术要求的不断提高促进了管线管的发展
管线管技术日益要求严格，尤其是对韧性要求的提高，促进了管线钢在低合金高强度钢的基础上逐步发展起来，在钢的成分设计和冶炼、连铸、轧制工艺上采取了许多措施，例如产品中氧、氢、氮和硫的杂质形态和提高纯度的控制，低硫、高锰、加入微量合金元素，利用其沉淀强化原理生产出细晶粒、高强度、高冲击值和低韧脆转变温度的管线钢。从而自成体系。管线钢已成为低合金高强度和微合金钢领域内最富有活力、最具有研究成果的一个重要分支。可以自豪地说，无论从管线钢的研究过程来看，还是从累累硕果和应用现状来看，管线钢是集材料加工、成份设计、微观结构、性能使用等四大要素有机结构的典范。我国著名管道力学权威潘家华教授为此为此说了一句概括性很强的话："长输管道用管材""是钢材技术含量最高的，在一定程度上代表了一个国家的冶金工业水平"。
2.4制管技术的不断提高与三个主要管型的发展
油气输送钢管是板（带）经过深加工（压力加工、焊接、热处理、机加工、表面处理、无损检测等）而形成的较特殊的冶金产品，实质上应该属于机械产品的范畴。为了适应服役条件，钢管除化学成分、冶金质量、力学性能、残余应力、可焊性等有严格的要求外，对成品的几何形状和尺寸例如外径、内径、壁厚、圆度、直度等结构完整性都有严格的要求。
输送钢管按制管工艺不同，可分为无缝钢管（S）（按：用于长输油气管的数量很少，本文略去不叙。）；焊管有：直缝高频焊管（ERW）、直缝埋弧焊管（LSAW）、螺旋埋弧焊管（SSAW）三种。
2.4.1直缝高频焊管按焊接方式不同又分为感应焊和接触焊两种管型；带钢经过预弯、连续成型、焊接、热处理、定径后精成型等工序。
2.4.2直缝埋弧焊管按成型方式不同又可分为：
--UOE焊管：单张钢板在边缘预弯后，经U成型、O成型、内焊、外焊、机械冷扩径等工序；
--JCOE焊管：即按"J-C-O-E"预焊、成型、焊接后经冷扩径等工序；
--HME焊管：由芯棒滚压法按"C-C-O"成型后焊接等工序；
2.4.3螺旋埋弧焊管（SSAW）
--带钢卷管时其前进方向与成型管中心线有成型角（可调整）边成型边焊接，其焊缝成螺旋线。此工艺改进后将原料改为钢板，使成型与焊接分开，经预焊和精悍，焊后冷扩径。如此，则其焊接质量接近UOE管（目前国内尚无此种工艺，是改进的方向。）
以上各种管型由于其自身特点适用于条件不同的油气长输管线工程，或同时用于某个工程的不同条件的地段。（注：螺旋焊管限用于1类地区。）
3.管线钢和管线管在中国的发展正在赶上世界先进水平
管材是钢管质量的基础。管线钢作为一个系列，质量上均高于同钢级其他用途钢材的要求。管线钢其主要要求应具有足够的强度、韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀的能力；并且有良好的表面质量和板型、尺寸公差等等。管线钢的发展引领了低碳微合金高强钢的发展。
3.1关于强度
强度主要是指钢管产品的"公称最低屈服强度（SMYS）"。如前所述，输气管线的屈服强度为420-500Mpa(约相当于X60-X70)。（X80-X100尚处于试制、试用阶段）。输气管线的工作压力一般为7.0-14.0Mpa；输油管线的屈服强度为360-450Mpa(约相当于X52-X65)，输油管线的工作压力一般为5-9Mpa。
除此而外，对屈服强度与抗拉强度的差值和比值也提出了要求，一般是分别规定为小于100 MPa和0.85~0.9之间。
3.2关于韧性
韧性是指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量。管材的韧性指标应满足下列两个条件：1)在最低操作温度下，落锤试验（DWTT）的剪切面积SA>85%时管线一般不会发生脆性失稳扩张；2）夏比（CHARPY）V型缺口冲击试验。在最低操作温度下，油管道的夏比冲击功在(0.1SMYS)J以上，气管道在(0.125MYS)J以上，则可控制延性失稳断裂。
3.3可焊性
可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，施焊或优质焊缝的难易程度。钢材的可焊性一般用两种判别指标：一是影响可焊性的许多化学元素，以碳为主要影响，因而折合成碳当量（Ceq）来判别可焊性地优劣。一般碳当量在0.35-0.42之间。X60以上的钢材也可以用冷裂纹敏感系数Pcm来判别，输油管线的Pcm≤0.20-0.25，一般为≤0.25；输气管线的Pcm≤0.20。二是热影响区的硬度，以此衡量可焊性的另一指标。碳当量越高，冷却速度越快，则热影响区的硬度越高，从800℃到300℃地冷却速度影响热影响区地显微组织；冷却速度加大会使热影响区地硬度增加，组织变脆；从从300℃到100℃冷却速度影响焊接金属中氢的扩散，会降低热影响区地韧性和增加对裂纹的敏感性。一般焊缝与热影响区金属的宏观硬度不得超过HRC22或HV248。
在确定ERW空冷段长度时，有的设计部门没有考虑上述冷却速度的控制，这是不适当的。由于空冷段长度占据了车间长度一部分空间,当车间长度布局紧张时，有的设计者总想压缩空冷段的长度，这是"削足适履"。影响车间长度布局的主要因素是最大定尺长度，所以这一个基本参数要慎重研究，调查市场，妥善权衡，合理确定。有的文献推荐最大定尺长度18-24米，对ERW及LSAW来说，笔者认为值的商榷。（SSAW其定尺长度可酌情增长。）
3.4抗腐蚀性
高压输送天然气管线的腐蚀破坏主要有四种形式，一是应力腐蚀破坏（SCC）,二是硫化氢腐蚀,三是硫化物应力开裂（SCC）,四是氢致开裂（HIC）。
为防止SCC,规定管线钢的硬度为HRC22或HV248;同时限制S的含量小于0.002%，P小于0.02%,一般C不大于0.1%,Mn不大于1.50%,从而提高钢的纯净度，提高成分和组织的均匀性。在降低S含量的同时进行Ca处理，通过微合金化与控轧、控冷使晶粒细化，限制带状组织等。至于抗HIC，采取的措施与抗SSC有类似之处，不一一列举了。
3.5值的注意的几个方面
3.5.1输油管与输气管的板带技术性能有许多不同之处，不要混淆其区别：
合金钢系统上的不同
高压输送管线当选用埋弧焊管型时，其板材分为钛系统，铌钒系统和超低碳针状铁素体三种系统，前两种就是传统的控轧珠光体和铁素体管线钢，用于输油钢管；后一种是控轧超低碳针状铁素体钢，主要用于低温和含有腐蚀性介质的输气管线。用于这种输气管线的钢材有三个主要特点，一是低碳，通过热轧强制冷却到低温得到致密的针状铁素体；二是含铜，以降低钢的HIC敏感性；三是低硫，这是用钙处理的结果。这三个特点的具备足以对抗H2S的腐蚀。输油管线是不考虑抗H2S腐蚀的。这方面有显著的区别。因此即使同一钢级的输油与输气钢材也应有所不同。
2. 具体指标对比（举例）：
对输油用钢板：
C≤0.1%,Mn≤1.5%,P≤0.02%,S≤0.01%,(Nb+V+Ti) ≤0.12%;
Ceq≤0.4%,Pcm≤0.25;
-10℃(CVN)≥70J(平均值), ≥50J(单值);
对输气用钢板：
C≤0.1%,Mn≤1.5%,P≤0.015%,S≤0.006%,(Nb+V+Ti) ≤0.12%;
Ceq≤0.35%,Pcm≤0.20;
-20℃(CVN)≥90J(平均值), ≥80J(单值)；
3.6直缝埋弧焊用钢与高频直缝焊用钢是不相同的：
国内外高压输油气管线管领域可用两种直缝焊管，即直缝埋弧焊管（LSAW）和直缝高频焊管(ERW)，前者用钢板（steel plate）制造,后者用热带(steel coil)制造，这两种钢有所不同。埋弧焊的焊接功率较高，（50kJ/cm）,而高频焊的焊接功率则低很多。由于钢板与钢带生产工艺不同，LSAW与ERW焊接工艺也不同，故所用的管线钢不应相同。
3.7螺旋埋弧焊（SSAW）与高频直缝焊（ERW）所用带钢应有所区别：
螺旋埋弧焊（SSAW）与高频直缝焊（ERW）在焊接工艺上有所不同，前者（SSAW）是一种中等热功率输入（10KJ/cm）的埋弧焊接方式，后者（ERW）热输入功率较少，焊后又作高频正火工艺，因此同是带钢，但钢种应有所区别。
日本认为，对X42-X52钢级的带钢来说，SSAW和ERW可以通用；但在X60-X70强度级焊管来说，SSAW与ERW则需要分别有专用带钢标准，应专门制定ERW专用管线钢标准。而且，日本认为SSAW所用带钢，在输油与输气方面标准也不相同。
以上这些都应当引起制管企业与板带企业的重视和进一步研究。
3.8因地制宜选择输气管线用钢，注意不可"功能过剩"
由于对输气管线应有较严的技术条件，这是从总体上来说的，但具体工程要具体分析。在确保工艺与管道安全运行的前提下，提出对钢管质量恰如其分的技术要求。绝不是指标越高越先进、越好，要考虑性价比。
输气管道是一个包括钢管本体、对接环形焊缝（口）以及弯道、弯头等管体组成的管系整体，单一提高管子本身的韧性要求，达不到"等强度匹配"原则，使管子本身"功能过剩"，也失去了技术上、经济上的意义。从更广泛的角度来看，还有一个涂敷防腐层（内外防腐）功能的匹配问题。
这里有一个实践检验的过程。四川气田抗S管选用L245级钢级（相当于B级）按20号钢配置其化学成分，实践证明抗SCC效果甚好。四川石油管理局西南油气田分公司在运用国际标准中创造性地结合四川气田的实际，作了一些化学成分上的调整，即大体上在国际标准的框架内，但又不拘泥于有关对应的规定值。（引自：金裕方《关于天然气输送钢管选用条件的几个问题》）这值得钢管界同仁引起重视。
3.9中国在管线管的科研开发和生产应用领域达到国际先进水平
我国从上个世纪70年代开始，陆续建设长距离和中长距离输送原油、天然气和成品油管线，至今有高压输送原油管线一万多公里，天然气管也有一万多公里，成品油管线约5000多公里，城市燃气管道总长度14万多公里。到2010年我国长输管线的发展计划将由目前2万多公里增加到10万公里以上，2005年新建城市管线计划将达到14万公里左右。
至于管线用板卷，从上个世纪50年代到70年代主要采用鞍钢等厂家生产的A3、16Mn，到上个世纪70年代以后和80年代，则采用日本TS52K(~X52)；到90年代管线钢国产化开始起步，上海宝钢、武钢等开始生产X52-X65级管线管板卷，但UOE钢管仍从日、美进口。直到本世纪初"西气东输"工程启动，宝钢、武钢、鞍钢、攀钢等企业成批量生产出X70级热轧板卷，舞钢生产出X70级宽厚钢板。我国2003年计划开发管线钢X80级。管线钢及管线管国产化水平正在接近或达到国际先进水平。广州番禺珠江钢管有限公司1999年在国内率先引进HME大口径直缝埋弧焊管生产线，2000年又是第一家引进美国UOE生产线投产成功，并于2002年在海南岛沿海管线国际招标与日、德外商竞争中，UOE管中标；并为北京国家大剧院建筑耐火耐候用UOE钢管（φ508）试制并生产成功。
"西气东输工程"X70级用管182万吨，约100万吨为螺旋管，从热带到制管，全部国产化；82万吨LSAW管中1/3为国产JCOE钢管，舞阳钢铁公司近期提供X70级宽厚板达到2万吨以上。华北巨龙钢管公司为"西气东输"工程生产JCOE钢管达10万吨，达到了国际先进水平；华油钢管、辽阳钢管、宝鸡钢管等石油系统焊管厂为"西气东输"工程生产了数十万吨螺线管，使国产SSAW管提升到一个新水平。
当然，在这里我们还要看到与世界先进国家在管线管生产上的差距，我以为主要有2点：
1."西气东输" 工程82万吨LSAW管有2/3从国外引进UOE管。这含有两个方面的情况，一是X70级管线板的品种质量尚待进一步开发，二是JCOE制管方式与UOE制管方式相比，仍有差距。因此宝钢新建5米宽厚板轧机及引进UOE高水平制管生产线很有必要。
2.国内大多数管线用管的直径多在φ300-φ600mm之间，国外在这个领域是用ERW直缝焊管较多，国内ERWφ610机组的建设虽在起步阶段，但已有几家同时在上。所以在这里我想多说几句。一是ERW管为油气输送管线三大主力管型之一，即UOE、ERW及SSAW三种钢管。二是世界UOE机组的大部份于上个世纪80-90年代建成投产的，而ERW机组是近十年来迅速发展起来的。日本比欧洲发展更迅猛。新日铁光制铁所、住友金属和歌山制铁所各有一条φ508ERW生产线，川崎知多制铁所、日本钢管京滨制铁所各有一条φ610ERW焊管生产线。日本ERW焊管的产量已占日本钢管总产量的70-75%，而螺旋焊管已经很少（主要用于低压输送及钢管桩）。
日本ERW610机组技术水平比欧美要略胜一筹，尤其在无损检测方面，例如用"板探"代替"管探"，可以确保板带边部无分层缺陷，在线焊缝（包括热影响区）无损检测等技术也较完备，这是确保ERW管质量的重要因素。因此日本非常推崇ERW管线管。据介绍，ERW钢管已成功地用于极地管线、海底管线和含酸介质管线。而我国在这方面还刚刚起步。国内有观点认为ERW钢管的焊缝处易出现灰斑（GREY SPOT OR GREY FLAT）和沟状腐蚀（GROOVE CORROSION）等缺陷的问题，因而对ERW钢管的质量提出质疑。其实这两种缺陷的产生和防止办法均与钢的化学成分有关。防止灰斑产生的重要措施之一是控制钢的Mn/Si比在4~5的范围，并采用S含量小于0.003%的纯净钢。控制沟状腐蚀的重要条件之一是钢的合金元素，在0.003%S的钢中加入0.3%Cu和0.002%Ca完全可以消除沟状腐蚀。因此，对于ERW焊管的钢带板卷，对钢的化学成分的调整是可行的。此外，操控焊接参数得当以及焊缝900℃热处理均能达到大大减少或消除灰斑和沟状腐蚀的缺陷。当今许多新技术已使ERW钢管的技术水平大幅度提高，故已将这类管子用于输送天然气，甚至用于抗硫管和海底用管。热轧带钢要适用于输油气的ERW钢管，还要进一步开发钢种，并建议制定专用带钢标准。
4.结束语
石油天然气输送焊管在国内近几年发展很快，大口径直缝埋弧焊管机组已建、在建和筹建的共有8-9套之多，总生产能力约300多万吨/年，大口径螺旋焊管水平较高的也有8-9套，总生产能力达到100多万吨/年；大中型ERW机组（φ355、φ426、φ508及筹建的φ610机组）将有10余套，生产能力也将可达到200多万吨/年，以上总共有500-600万吨的生产能力。据预测，与目前我国发展石油天然气输送管的市场需求在数量上已经超过；但在制管质量（包括板带质量）上还有待于进一步提高。例如LSAW管要发展UOE管型；请看俄罗斯联合冶金公司已于今年四月同德国SMS Meer公司引进φ508-1420mm大口径油气输送管设备-UOE机组，年产40万吨。所以我国建一套高水平UOE生产线是必要的。SSAW有条件的要技术改造（设置预精焊，冷扩径等）；ERW管向大口径（φ610mm）或高质量方向发展（例如生产机械管、高档建筑管、中低压锅炉管、石油套管等）。在装备水平上，焊管要提高和完善无损检测（超声波和X射线探伤）水平，严格质量管理，确保在输送油气的过程中钢管能安全地服役，达到世界先进水平。
概述现代输送油气工程对焊管的技术要求
2.1中国石油的严峻形势与管道输送的迅速发展
中国从1993年变成石油净进口国以来，现在每年的石油进口已达7000多万吨，据预测，2005年达到1亿吨，到2020年可超过日本目前2.5亿吨的水平，成为世界第一大油品进口国。国际能源机构评估，2030年中国石油的净进口将从现在的每天200万桶（约27万吨）增加到每天980万桶（约135万吨）。这种严峻的形势，足以说明输送油气管道在我国经济发展战略上的重要性。
2.2油气工程对输送管道的要求
管道输送是石油天然气最经济、最合理的运输方式。目前全世界石油、天然气管线的总长约2.7×106公里，并以每年4×104~5×104公里的速度增加。随着石油工业的发展，油气长输送管线趋向大口径、高压力输送和海底管道厚壁化。例如，敷设于陆地上的长输管线直径为φ762-φ1422mm，中距离管线直径为φ406-φ812mm，海底管线直径为φ508-φ762mm。输气管线管的屈服强度为420-500Mpa(约相当于X60-X70),（X80-X100尚处于试验阶段），输油管线管的屈服强度为306-450Mpa(约相当于X52-X65)；输气管线的工作压力为7.0-14.0 Mpa，输油管线的工作压力为5.0-9.0 Mpa。
油气资源已逐渐分布在环境恶劣的偏远地区，例如中国的"西气"多在边疆荒漠地区；又例如俄罗斯的天然气在西伯利亚（相当于前苏联天然气储量的3/4），石油在阿拉斯加的北坡（相当于美国全部石油储量）。这两个地区均属高寒地区，气温有时低到-80℃，或途经冻土带。因此，高压输送或严酷的环境对管线管提出了严格的技术性能要求。
从油气输送管的发展趋势、管线服役条件、主要失效形式和失效原因的综合评价，提出对管线管的主要性能要求是：高强度、高韧性、可焊性和耐蚀性。其中难点和重点是高韧性。
2.3管线管技术要求的不断提高促进了管线管的发展
管线管技术日益要求严格，尤其是对韧性要求的提高，促进了管线钢在低合金高强度钢的基础上逐步发展起来，在钢的成分设计和冶炼、连铸、轧制工艺上采取了许多措施，例如产品中氧、氢、氮和硫的杂质形态和提高纯度的控制，低硫、高锰、加入微量合金元素，利用其沉淀强化原理生产出细晶粒、高强度、高冲击值和低韧脆转变温度的管线钢。从而自成体系。管线钢已成为低合金高强度和微合金钢领域内最富有活力、最具有研究成果的一个重要分支。可以自豪地说，无论从管线钢的研究过程来看，还是从累累硕果和应用现状来看，管线钢是集材料加工、成份设计、微观结构、性能使用等四大要素有机结构的典范。我国著名管道力学权威潘家华教授为此为此说了一句概括性很强的话："长输管道用管材""是钢材技术含量最高的，在一定程度上代表了一个国家的冶金工业水平"。
2.4制管技术的不断提高与三个主要管型的发展
油气输送钢管是板（带）经过深加工（压力加工、焊接、热处理、机加工、表面处理、无损检测等）而形成的较特殊的冶金产品，实质上应该属于机械产品的范畴。为了适应服役条件，钢管除化学成分、冶金质量、力学性能、残余应力、可焊性等有严格的要求外，对成品的几何形状和尺寸例如外径、内径、壁厚、圆度、直度等结构完整性都有严格的要求。
输送钢管按制管工艺不同，可分为无缝钢管（S）（按：用于长输油气管的数量很少，本文略去不叙。）；焊管有：直缝高频焊管（ERW）、直缝埋弧焊管（LSAW）、螺旋埋弧焊管（SSAW）三种。
2.4.1直缝高频焊管按焊接方式不同又分为感应焊和接触焊两种管型；带钢经过预弯、连续成型、焊接、热处理、定径后精成型等工序。
2.4.2直缝埋弧焊管按成型方式不同又可分为：
--UOE焊管：单张钢板在边缘预弯后，经U成型、O成型、内焊、外焊、机械冷扩径等工序；
--JCOE焊管：即按"J-C-O-E"预焊、成型、焊接后经冷扩径等工序；
--HME焊管：由芯棒滚压法按"C-C-O"成型后焊接等工序；
2.4.3螺旋埋弧焊管（SSAW）
--带钢卷管时其前进方向与成型管中心线有成型角（可调整）边成型边焊接，其焊缝成螺旋线。此工艺改进后将原料改为钢板，使成型与焊接分开，经预焊和精悍，焊后冷扩径。如此，则其焊接质量接近UOE管（目前国内尚无此种工艺，是改进的方向。）
以上各种管型由于其自身特点适用于条件不同的油气长输管线工程，或同时用于某个工程的不同条件的地段。（注：螺旋焊管限用于1类地区。）
3.管线钢和管线管在中国的发展正在赶上世界先进水平
管材是钢管质量的基础。管线钢作为一个系列，质量上均高于同钢级其他用途钢材的要求。管线钢其主要要求应具有足够的强度、韧性、良好的焊接性能和抗腐蚀的能力；并且有良好的表面质量和板型、尺寸公差等等。管线钢的发展引领了低碳微合金高强钢的发展。
3.1关于强度
强度主要是指钢管产品的"公称最低屈服强度（SMYS）"。如前所述，输气管线的屈服强度为420-500Mpa(约相当于X60-X70)。（X80-X100尚处于试制、试用阶段）。输气管线的工作压力一般为7.0-14.0Mpa；输油管线的屈服强度为360-450Mpa(约相当于X52-X65)，输油管线的工作压力一般为5-9Mpa。
除此而外，对屈服强度与抗拉强度的差值和比值也提出了要求，一般是分别规定为小于100 MPa和0.85~0.9之间。
3.2关于韧性
韧性是指管材塑性变形和断裂全过程中吸收的能量。管材的韧性指标应满足下列两个条件：1)在最低操作温度下，落锤试验（DWTT）的剪切面积SA>85%时管线一般不会发生脆性失稳扩张；2）夏比（CHARPY）V型缺口冲击试验。在最低操作温度下，油管道的夏比冲击功在(0.1SMYS)J以上，气管道在(0.125MYS)J以上，则可控制延性失稳断裂。
3.3可焊性
可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，施焊或优质焊缝的难易程度。钢材的可焊性一般用两种判别指标：一是影响可焊性的许多化学元素，以碳为主要影响，因而折合成碳当量（Ceq）来判别可焊性地优劣。一般碳当量在0.35-0.42之间。X60以上的钢材也可以用冷裂纹敏感系数Pcm来判别，输油管线的Pcm≤0.20-0.25，一般为≤0.25；输气管线的Pcm≤0.20。二是热影响区的硬度，以此衡量可焊性的另一指标。碳当量越高，冷却速度越快，则热影响区的硬度越高，从800℃到300℃地冷却速度影响热影响区地显微组织；冷却速度加大会使热影响区地硬度增加，组织变脆；从从300℃到100℃冷却速度影响焊接金属中氢的扩散，会降低热影响区地韧性和增加对裂纹的敏感性。一般焊缝与热影响区金属的宏观硬度不得超过HRC22或HV248。
在确定ERW空冷段长度时，有的设计部门没有考虑上述冷却速度的控制，这是不适当的。由于空冷段长度占据了车间长度一部分空间,当车间长度布局紧张时，有的设计者总想压缩空冷段的长度，这是"削足适履"。影响车间长度布局的主要因素是最大定尺长度，所以这一个基本参数要慎重研究，调查市场，妥善权衡，合理确定。有的文献推荐最大定尺长度18-24米，对ERW及LSAW来说，笔者认为值的商榷。（SSAW其定尺长度可酌情增长。）
3.4抗腐蚀性
高压输送天然气管线的腐蚀破坏主要有四种形式，一是应力腐蚀破坏（SCC）,二是硫化氢腐蚀,三是硫化物应力开裂（SCC）,四是氢致开裂（HIC）。
为防止SCC,规定管线钢的硬度为HRC22或HV248;同时限制S的含量小于0.002%，P小于0.02%,一般C不大于0.1%,Mn不大于1.50%,从而提高钢的纯净度，提高成分和组织的均匀性。在降低S含量的同时进行Ca处理，通过微合金化与控轧、控冷使晶粒细化，限制带状组织等。至于抗HIC，采取的措施与抗SSC有类似之处，不一一列举了。
3.5值的注意的几个方面
3.5.1输油管与输气管的板带技术性能有许多不同之处，不要混淆其区别：
合金钢系统上的不同
高压输送管线当选用埋弧焊管型时，其板材分为钛系统，铌钒系统和超低碳针状铁素体三种系统，前两种就是传统的控轧珠光体和铁素体管线钢，用于输油钢管；后一种是控轧超低碳针状铁素体钢，主要用于低温和含有腐蚀性介质的输气管线。用于这种输气管线的钢材有三个主要特点，一是低碳，通过热轧强制冷却到低温得到致密的针状铁素体；二是含铜，以降低钢的HIC敏感性；三是低硫，这是用钙处理的结果。这三个特点的具备足以对抗H2S的腐蚀。输油管线是不考虑抗H2S腐蚀的。这方面有显著的区别。因此即使同一钢级的输油与输气钢材也应有所不同。
2. 具体指标对比（举例）：
对输油用钢板：
C≤0.1%,Mn≤1.5%,P≤0.02%,S≤0.01%,(Nb+V+Ti) ≤0.12%;
Ceq≤0.4%,Pcm≤0.25;
-10℃(CVN)≥70J(平均值), ≥50J(单值);
对输气用钢板：
C≤0.1%,Mn≤1.5%,P≤0.015%,S≤0.006%,(Nb+V+Ti) ≤0.12%;
Ceq≤0.35%,Pcm≤0.20;
-20℃(CVN)≥90J(平均值), ≥80J(单值)；
3.6直缝埋弧焊用钢与高频直缝焊用钢是不相同的：
国内外高压输油气管线管领域可用两种直缝焊管，即直缝埋弧焊管（LSAW）和直缝高频焊管(ERW)，前者用钢板（steel plate）制造,后者用热带(steel coil)制造，这两种钢有所不同。埋弧焊的焊接功率较高，（50kJ/cm）,而高频焊的焊接功率则低很多。由于钢板与钢带生产工艺不同，LSAW与ERW焊接工艺也不同，故所用的管线钢不应相同。
3.7螺旋埋弧焊（SSAW）与高频直缝焊（ERW）所用带钢应有所区别：
螺旋埋弧焊（SSAW）与高频直缝焊（ERW）在焊接工艺上有所不同，前者（SSAW）是一种中等热功率输入（10KJ/cm）的埋弧焊接方式，后者（ERW）热输入功率较少，焊后又作高频正火工艺，因此同是带钢，但钢种应有所区别。
日本认为，对X42-X52钢级的带钢来说，SSAW和ERW可以通用；但在X60-X70强度级焊管来说，SSAW与ERW则需要分别有专用带钢标准，应专门制定ERW专用管线钢标准。而且，日本认为SSAW所用带钢，在输油与输气方面标准也不相同。
以上这些都应当引起制管企业与板带企业的重视和进一步研究。
3.8因地制宜选择输气管线用钢，注意不可"功能过剩"
由于对输气管线应有较严的技术条件，这是从总体上来说的，但具体工程要具体分析。在确保工艺与管道安全运行的前提下，提出对钢管质量恰如其分的技术要求。绝不是指标越高越先进、越好，要考虑性价比。
输气管道是一个包括钢管本体、对接环形焊缝（口）以及弯道、弯头等管体组成的管系整体，单一提高管子本身的韧性要求，达不到"等强度匹配"原则，使管子本身"功能过剩"，也失去了技术上、经济上的意义。从更广泛的角度来看，还有一个涂敷防腐层（内外防腐）功能的匹配问题。
这里有一个实践检验的过程。四川气田抗S管选用L245级钢级（相当于B级）按20号钢配置其化学成分，实践证明抗SCC效果甚好。四川石油管理局西南油气田分公司在运用国际标准中创造性地结合四川气田的实际，作了一些化学成分上的调整，即大体上在国际标准的框架内，但又不拘泥于有关对应的规定值。（引自：金裕方《关于天然气输送钢管选用条件的几个问题》）这值得钢管界同仁引起重视。
3.9中国在管线管的科研开发和生产应用领域达到国际先进水平
我国从上个世纪70年代开始，陆续建设长距离和中长距离输送原油、天然气和成品油管线，至今有高压输送原油管线一万多公里，天然气管也有一万多公里，成品油管线约5000多公里，城市燃气管道总长度14万多公里。到2010年我国长输管线的发展计划将由目前2万多公里增加到10万公里以上，2005年新建城市管线计划将达到14万公里左右。
至于管线用板卷，从上个世纪50年代到70年代主要采用鞍钢等厂家生产的A3、16Mn，到上个世纪70年代以后和80年代，则采用日本TS52K(~X52)；到90年代管线钢国产化开始起步，上海宝钢、武钢等开始生产X52-X65级管线管板卷，但UOE钢管仍从日、美进口。直到本世纪初"西气东输"工程启动，宝钢、武钢、鞍钢、攀钢等企业成批量生产出X70级热轧板卷，舞钢生产出X70级宽厚钢板。我国2003年计划开发管线钢X80级。管线钢及管线管国产化水平正在接近或达到国际先进水平。广州番禺珠江钢管有限公司1999年在国内率先引进HME大口径直缝埋弧焊管生产线，2000年又是第一家引进美国UOE生产线投产成功，并于2002年在海南岛沿海管线国际招标与日、德外商竞争中，UOE管中标；并为北京国家大剧院建筑耐火耐候用UOE钢管（φ508）试制并生产成功。
"西气东输工程"X70级用管182万吨，约100万吨为螺旋管，从热带到制管，全部国产化；82万吨LSAW管中1/3为国产JCOE钢管，舞阳钢铁公司近期提供X70级宽厚板达到2万吨以上。华北巨龙钢管公司为"西气东输"工程生产JCOE钢管达10万吨，达到了国际先进水平；华油钢管、辽阳钢管、宝鸡钢管等石油系统焊管厂为"西气东输"工程生产了数十万吨螺线管，使国产SSAW管提升到一个新水平。
当然，在这里我们还要看到与世界先进国家在管线管生产上的差距，我以为主要有2点：
1."西气东输" 工程82万吨LSAW管有2/3从国外引进UOE管。这含有两个方面的情况，一是X70级管线板的品种质量尚待进一步开发，二是JCOE制管方式与UOE制管方式相比，仍有差距。因此宝钢新建5米宽厚板轧机及引进UOE高水平制管生产线很有必要。
2.国内大多数管线用管的直径多在φ300-φ600mm之间，国外在这个领域是用ERW直缝焊管较多，国内ERWφ610机组的建设虽在起步阶段，但已有几家同时在上。所以在这里我想多说几句。一是ERW管为油气输送管线三大主力管型之一，即UOE、ERW及SSAW三种钢管。二是世界UOE机组的大部份于上个世纪80-90年代建成投产的，而ERW机组是近十年来迅速发展起来的。日本比欧洲发展更迅猛。新日铁光制铁所、住友金属和歌山制铁所各有一条φ508ERW生产线，川崎知多制铁所、日本钢管京滨制铁所各有一条φ610ERW焊管生产线。日本ERW焊管的产量已占日本钢管总产量的70-75%，而螺旋焊管已经很少（主要用于低压输送及钢管桩）。
日本ERW610机组技术水平比欧美要略胜一筹，尤其在无损检测方面，例如用"板探"代替"管探"，可以确保板带边部无分层缺陷，在线焊缝（包括热影响区）无损检测等技术也较完备，这是确保ERW管质量的重要因素。因此日本非常推崇ERW管线管。据介绍，ERW钢管已成功地用于极地管线、海底管线和含酸介质管线。而我国在这方面还刚刚起步。国内有观点认为ERW钢管的焊缝处易出现灰斑（GREY SPOT OR GREY FLAT）和沟状腐蚀（GROOVE CORROSION）等缺陷的问题，因而对ERW钢管的质量提出质疑。其实这两种缺陷的产生和防止办法均与钢的化学成分有关。防止灰斑产生的重要措施之一是控制钢的Mn/Si比在4~5的范围，并采用S含量小于0.003%的纯净钢。控制沟状腐蚀的重要条件之一是钢的合金元素，在0.003%S的钢中加入0.3%Cu和0.002%Ca完全可以消除沟状腐蚀。因此，对于ERW焊管的钢带板卷，对钢的化学成分的调整是可行的。此外，操控焊接参数得当以及焊缝900℃热处理均能达到大大减少或消除灰斑和沟状腐蚀的缺陷。当今许多新技术已使ERW钢管的技术水平大幅度提高，故已将这类管子用于输送天然气，甚至用于抗硫管和海底用管。热轧带钢要适用于输油气的ERW钢管，还要进一步开发钢种，并建议制定专用带钢标准。
4.结束语
石油天然气输送焊管在国内近几年发展很快，大口径直缝埋弧焊管机组已建、在建和筹建的共有8-9套之多，总生产能力约300多万吨/年，大口径螺旋焊管水平较高的也有8-9套，总生产能力达到100多万吨/年；大中型ERW机组（φ355、φ426、φ508及筹建的φ610机组）将有10余套，生产能力也将可达到200多万吨/年，以上总共有500-600万吨的生产能力。据预测，与目前我国发展石油天然气输送管的市场需求在数量上已经超过；但在制管质量（包括板带质量）上还有待于进一步提高。例如LSAW管要发展UOE管型；请看俄罗斯联合冶金公司已于今年四月同德国SMS Meer公司引进φ508-1420mm大口径油气输送管设备-UOE机组，年产40万吨。所以我国建一套高水平UOE生产线是必要的。SSAW有条件的要技术改造（设置预精焊，冷扩径等）；ERW管向大口径（φ610mm）或高质量方向发展（例如生产机械管、高档建筑管、中低压锅炉管、石油套管等）。在装备水平上，焊管要提高和完善无损检测（超声波和X射线探伤）水平，严格质量管理，确保在输送油气的过程中钢管能安全地服役，达到世界先进水平。
