Трубопроводная сталь

    Трубопроводная сталь относится к категории специализированной конструкционной стали, предназначенной для изготовления магистральных трубопроводов, в основном используемых для транспортировки нефти, природного газа, угольной суспензии и других жидкостей. Это ключевой материал, обеспечивающий безопасную, эффективную и долгосрочную эксплуатацию энергетических трубопроводов; он подвергается строгим требованиям по характеристикам, чтобы соответствовать сложным условиям работы, таким как экстремальные температуры, высокое внутреннее давление и агрессивные подземные и подводные среды.

Основные требования к производительности

Высокая прочность и устойчивость к давлению. Трубопроводная сталь должна выдерживать высокое внутреннее давление жидкости и внешние нагрузки (такие как давление грунта, продавливание со стороны строительной техники). Высокий предел текучести (обычно от 290 МПа до 700 МПа) позволяет использовать более тонкие стенки труб при том же уровне давления, что снижает затраты на транспортировку и строительство, сохраняя при этом конструкционную целостность.

Отличная ударостойкость и высокая работоспособность при низких температурах. Трубопроводы часто проходят через альпийские регионы, полярные области или глубоководные среды. Для стали важна хорошая ударостойкость при низких температурах, чтобы предотвратить хрупкое разрушение, вызванное понижением температуры. Ключевыми показателями являются энергия удара по методу Шарпи при низких температурах (например, −20°C, −40°C) и низкая температура перехода от пластичности к хрупкости (DBTT), что гарантирует сохранение пластичности трубопровода в холодных условиях.

Превосходная свариваемость. Дальние трубопроводы монтируются путём сварки тысяч отрезков труб непосредственно на месте. Сталь для трубопроводов должна иметь низкое эквивалентное содержание углерода (CEV), чтобы избежать трещин при сварке; сварные соединения должны соответствовать прочности и вязкости основного металла, чтобы обеспечить общую надежность трубопровода.

Высокая коррозионная стойкость В зависимости от среды передачи и условий прокладки трубопроводная сталь должна обладать целенаправленной коррозионной стойкостью:

Внутренняя устойчивость к коррозии: Противостоит эрозии кислых нефти и газа (содержащих H₂S, CO₂).

Внешняя устойчивость к коррозии: адаптируется к коррозии в подземных грунтах, эрозии морским соляным туманом или влажной атмосферной коррозии. К распространённым антикоррозионным методам относятся горячее цинкование, покрытие 3PE (трёхслойный полиэтилен) и добавление легирующих элементов (например, хрома, молибдена) для повышения собственной устойчивости к коррозии.

Хорошая формовочная способность и ударная вязкость сварного шва. Сталь должна легко прокатываться и изгибаться в трубные формы (например, при процессах формования UOE, JCOE) без образования трещин. В то же время зона термического влияния (ЗТВ) сварного шва должна сохранять высокую ударную вязкость, чтобы избежать разрушения в месте соединения.

Классификация и обозначение степени

Классификация по сценарию применения

Обозначение класса (стандарт API)

Наиболее широко используемым стандартом для трубопроводной стали является API 5L (Американский институт нефти), где марки обозначаются как X + значение предела текучести:

Например, X60 указывает на минимальную предел прочности при разрыве 60 кси (≈414 МПа); X80 соответствует 80 кси (≈552 МПа).

Общепринятые марки: X42, X52, X60, X70, X80, X100. Высококачественные стали (X80, X100) предпочтительны для магистральных трубопроводов большой протяжённости и высокого давления благодаря их превосходной прочности и экономической эффективности.

Типичные применения

Трубопроводы для транспортировки энергии: основное применение — для перевозки на большие расстояния сырой нефти, природного газа и сжиженного природного газа (СПГ). Высококачественная трубная сталь (X80, X100) является основным выбором для межрегиональных трубопроводов природного газа.

Городские газопроводы: для городских газораспределительных сетей используется трубопроводная сталь среднего и низкого сортов (X52, X60) с жесткими требованиями к коррозионной стойкости и безопасности.

Специальные трубопроводы для жидкостей: применяются для транспортировки угольной суспензии, минеральной суспензии и химических жидкостей, часто требуя вариантов трубопроводной стали, устойчивой к износу или кислотостойкой.

Оффшорные трубопроводные системы: используются при добыче и транспортировке нефти и газа на морском дне, требуют высокой прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к усталостным нагрузкам для выдерживания глубоководного давления и воздействия морской среды.

Тенденции развития

Высококлассный и легкий: содействие применению трубной стали X100 и X120 для дальнейшего уменьшения толщины стенок труб, снижения строительных затрат и повышения эффективности транспортировки.

Интегрированная коррозионная и износостойкость: разработка легированной трубопроводной стали, обладающей как коррозионной, так и износостойкостью для адаптации к агрессивным транспортным средам (например, кислым нефтегазовым средам с твёрдыми частицами).

Зелёное производство и перерабатываемость: внедрение низкоуглеродных процессов плавки, снижение выбросов углерода при производстве стали и разработка трубопроводной стали, пригодной для переработки, с целью соответствия требованиям охраны окружающей среды.

Умная трубопроводная сталь: интеграция сенсорных технологий в трубопроводную сталь для реализации мониторинга давления, коррозии и структурной целостности в режиме реального времени, что повышает уровень интеллектуальной эксплуатации трубопроводов.

Стальные марки трубопроводной стали, массово производимые и стабильно поставляемые компанией Lianyuan Steel, классифицируются в соответствии со стандартом API 5L и охватывают уровни прочности от Gr.B/X42/X46/X52/X56/X60/X65/X70/X80 до X90. Эти марки подходят для таких технологических процессов изготовления труб, как продольная сварка под флюсом (LSAW), спиральная сварка под флюсом (SSAW) и электросопротивная сварка (ERW), и применимы в таких областях, как наземные магистральные трубопроводы, городские газопроводы, морские трубопроводы и трубопроводы для агрессивных сред.