曹曉粉 ，李燁錚

（1.中國石油天然氣管道科學(xué)研究院，河北 廊坊065000；2.油氣管道輸送安全國家工程實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊065000）

0 前 言

隨著石油天然氣需求量的不斷增長，為增加其輸送效率，管道的輸送壓力和管徑也不斷地增大，需要管線鋼具備高強(qiáng)度和優(yōu)異的低溫韌性，用作這類輸送管的管線鋼都向著厚規(guī)格和高強(qiáng)度的高鋼級(jí)方向發(fā)展[1－2]。目前，X70管線鋼已被廣泛應(yīng)用，X80管線鋼也已在多個(gè)項(xiàng)目中使用，X90和X100管線鋼的研究和試生產(chǎn)正在進(jìn)行[3－4]。管線鋼的發(fā)展帶動(dòng)了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的急速更新。2007年10月1日，API SPEC 5L第44版第一次與ISO 3183： 2007 （第 2 版修訂版） 等同發(fā)布[5－6]。為了適應(yīng)高鋼級(jí)管線鋼技術(shù)發(fā)展的要求，以及與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，我國在2013年5月9日發(fā)布了GB/T 14164—2013《石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶》，并于2014年2月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)是參考API SPEC 5L第44版和ISO 3183：2007，并結(jié)合當(dāng)前石油天然氣輸送管道用熱軋寬鋼帶的發(fā)展，對(duì)GB/T 14164—2005進(jìn)行了修訂，GB/T 14164—2013較GB/T 14164—2005內(nèi)容有較大變化[7－8]。

筆者就修改的主要內(nèi)容進(jìn)行了對(duì)比分析，歸納整理出主要修訂內(nèi)容，希望能夠?yàn)樾聵?biāo)準(zhǔn)的宣貫與應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。

1 整體結(jié)構(gòu)的變化

GB/T 14164—2013《石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶》按照GB/T 1.1—2009給出的規(guī)則起草，其結(jié)構(gòu)層次和編寫規(guī)則與2005版基本保持一致。其中針對(duì)于舊版的主要變化為：①正文部分中，新版標(biāo)準(zhǔn)將舊版標(biāo)準(zhǔn)中的第七部分 “其他要求部分”納入第六部分 “技術(shù)要求”6.10“特殊要求”中，并在特殊要求中對(duì)落錘撕裂試驗(yàn)、夏比V形缺口沖擊試驗(yàn)和硬度試驗(yàn)做了詳細(xì)協(xié)議要求，包括沖擊和落錘試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度、沖擊吸收能量、纖維斷面率的最低要求值和落錘撕裂試驗(yàn)的最小剪切面積百分比以及最大允許硬度參考值和硬度打點(diǎn)圖，而舊版標(biāo)準(zhǔn)中只是在其他要求中對(duì)試樣斷口形貌的剪切值測定和硬度測定做了籠統(tǒng)概述；②新版標(biāo)準(zhǔn)中明確增加了第十部分?jǐn)?shù)值修約規(guī)則的規(guī)定，指出數(shù)值修約應(yīng)符合YB/T 081的規(guī)定；③由于用戶可根據(jù)斷后伸長率公式自行計(jì)算斷裂伸長率，新版附錄部分中刪除了舊版標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)范性附錄A（斷后伸長率表），節(jié)省篇幅4頁，在不影響標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的同時(shí)，使標(biāo)準(zhǔn)更加精簡。

2 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的變化

2.1 范圍及規(guī)范性引用文件

新標(biāo)準(zhǔn)在第一部分范圍中增加了熱軋寬鋼帶剪切鋼板，將標(biāo)準(zhǔn)適用范圍由 “熱軋寬鋼帶”調(diào)整為 “熱軋寬鋼帶及其剪切鋼板”，擴(kuò)大了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。

在引用標(biāo)準(zhǔn)方面，新版標(biāo)準(zhǔn)的引用標(biāo)準(zhǔn)為36個(gè)，比舊標(biāo)準(zhǔn)多引用8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，新增引用標(biāo)準(zhǔn)主要包括GB/T 9711，ISO 3183，API SPEC 5L等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)以及晶粒度、非金屬夾雜物和顯微組織等方法標(biāo)準(zhǔn)。這就需要使用方收集并熟悉相關(guān)引用標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容， 為標(biāo)準(zhǔn)的全面貫徹實(shí)施提供文件依據(jù)。

2.2 分類、牌號(hào)表示方法和代號(hào)

新標(biāo)準(zhǔn)中牌號(hào)不再采用舊標(biāo)準(zhǔn)中的由輸送管線中的 “輸”的首位拼音字母 “S”、屈服強(qiáng)度最小值，而是采用由代表輸送管線的 “Line”的首位英文字母、屈服強(qiáng)度最小值（單位為MPa）、交貨狀態(tài)組成，同時(shí)新版標(biāo)準(zhǔn)中也給出了其他常用牌號(hào)，由代表管線鋼的 “X”、 屈服強(qiáng)度最小值（單位為ksi）、交貨狀態(tài)組成，交貨狀態(tài)中字母分別表示：R（軋制），Q（淬火加回火），N（軋制正火、成型正火、正火或正火加回火）和M（熱機(jī)械軋制或熱機(jī)械成型），這樣在鋼的牌號(hào)上與國際通用標(biāo)準(zhǔn)取得了一致，方便標(biāo)準(zhǔn)的流通和應(yīng)用。另外新版標(biāo)準(zhǔn)中所涵蓋的鋼帶和鋼板的強(qiáng)度范圍比舊版要廣一些，增加了3個(gè)新的高強(qiáng)度等級(jí)：L625/X90，L690/X100和L830/X120。PSL1和PSL2兩種規(guī)范水平涉及的鋼管等級(jí)有L175～L830 （A25～X120）共 14個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。PSL1鋼管等級(jí)范圍為 L175～L485 （A25～X70）， PSL2 鋼管等級(jí)范圍為 L245～L830（B～X120）。

2.3 訂貨內(nèi)容

新版標(biāo)準(zhǔn)除要求在訂貨時(shí)用戶提供標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、質(zhì)量等級(jí)、牌號(hào)、規(guī)格、交貨狀態(tài)等一般信息外，還提出了比舊版標(biāo)準(zhǔn)更多更具體的訂貨信息，包括產(chǎn)品類型 （鋼帶或鋼板）、邊緣狀態(tài)、厚度精度、拉伸、沖擊、落錘的試樣方向、用途（輸油、有類似要求的其他流體、輸氣）等內(nèi)容，這就要求購方根據(jù)管線基本情況，結(jié)合新版標(biāo)準(zhǔn)4“訂貨內(nèi)容”的要求，在訂貨時(shí)協(xié)商確定相關(guān)信息 （并在訂貨合同中注明）。

2.4 尺寸、外形、質(zhì)量及允許誤差等表格

舊版標(biāo)準(zhǔn)中表2～表5詳細(xì)列出了鋼帶的厚度、寬度允許偏差、縱切鋼帶的寬度允許偏差和鋼帶的塔形允許高度，占用篇幅2頁。因GB/T 709—2006《熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、質(zhì)量及允許偏差》中對(duì)不同規(guī)格鋼板和鋼帶的尺寸、外形、質(zhì)量及允許偏差做了詳細(xì)規(guī)定[9]，且和舊版標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求相一致，因而新版標(biāo)準(zhǔn)刪除了這些和引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 709相重復(fù)的內(nèi)容，只說明了鋼板和鋼帶的尺寸、外形、質(zhì)量及允許偏差符合GB/T 709的規(guī)定，使新版標(biāo)準(zhǔn)在保證內(nèi)容完整的情況下更加簡要明晰。

2.5 化學(xué)成分

對(duì)于PSL1，新版標(biāo)準(zhǔn)新增了對(duì)Cu，Ni，Cr和 Mo的最大含量限制，其中 w（Cu），w（Ni）以及w（Cr）都不應(yīng)大于 0.50%，w（Mo）不應(yīng)大于 0.15%，這與API SPEC 5L第44版中對(duì)PSL1的要求完全相同[10]。另外新增對(duì)B含量的規(guī)定，明確指出除非另有規(guī)定，否則不得隨意加入B，殘余w（B）應(yīng)不大于0.001%。同時(shí)新增了對(duì)L245/B鋼級(jí)關(guān)于w（Nb+V）應(yīng)不大于0.06%的規(guī)定，這比舊版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)化學(xué)成分的限制更加嚴(yán)格，相關(guān)方在按照標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)和訂貨過程中都應(yīng)予以注意。但是在對(duì)C和Mn的含量關(guān)系規(guī)定中，新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同鋼級(jí)的劃分不夠清楚。如：C含量比規(guī)定最大C含量每降低0.01%，對(duì)于L245/B～L360/X52，最大的w（Mn）不超過 1.65%；對(duì)于 L360/X52～L485/X70，最大w（Mn）不得超過1.75%；對(duì)于L485/X70，最大w（Mn）不得超過2.00%，這就不能明確L360/X52和L485/X70劃分到哪個(gè)區(qū)間。

對(duì)于PSL2，新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了L625/X90，L690/X100和L830/X120三個(gè)新鋼級(jí)，同時(shí)對(duì)鋼板和鋼帶不同交貨狀態(tài)的化學(xué)成分含量做了具體規(guī)定。新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)PSL2各鋼級(jí)及不同交貨狀態(tài)的C，Si，Mn，P和S含量要求與API SPEC 5L第44版中的相關(guān)要求一致，具體含量要求可見GB/T 14164—2013中的表3。

新版標(biāo)準(zhǔn)除了對(duì)C，Si，Mn，P和S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制外，在表3中新增了對(duì)Ti，V和Nb含量的控制的要求，并且針對(duì)不同鋼級(jí)及交貨狀態(tài)新增了對(duì)Cu，Ni，Cr，Mo和B的最大含量限制。同時(shí)新版標(biāo)準(zhǔn)也針對(duì)L245R/BR和L245N/BN，新增了對(duì)w（Nb+V）應(yīng)不大于0.06%的要求。

這些新增的化學(xué)成分含量限制表明新版標(biāo)準(zhǔn)在一些元素含量要求上比舊版標(biāo)準(zhǔn)要略微嚴(yán)格，相關(guān)單位在使用標(biāo)準(zhǔn)過程中應(yīng)注意這些變化。

2.6 力學(xué)和工藝性能

2.6.1 拉伸性能

新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)標(biāo)距為50 mm的規(guī)定最小斷后伸長率的計(jì)算公式和舊版有所變化，新版公式中系數(shù)采用了API SPEC 5L第44版中的系數(shù)1 940，而不再采取舊版中的系數(shù)1 956，同時(shí)新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)不同形狀和直徑試樣的橫截面積給出了具體數(shù)值和修約規(guī)則，這樣新版標(biāo)準(zhǔn)和API SPEC 5L第44版保持一致，促進(jìn)了我國國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接。新版標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)L175/A25及L175P/A25P的抗拉強(qiáng)度最低值規(guī)定為310 MPa，比舊版標(biāo)準(zhǔn)的315 MPa降低5 MPa；同時(shí)新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PSL2鋼管中L245/B～L485/X70抗拉強(qiáng)度的上限值規(guī)定都比舊版提高5 MPa，從而新版標(biāo)準(zhǔn)這些鋼級(jí)的抗拉強(qiáng)度也與API SPEC 5L第44版的規(guī)定相同。另外新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PSL2鋼管提出了屈強(qiáng)比的要求，這也說明新版標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)鋼帶的拉伸性能規(guī)定上要比舊版標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。

2.6.2 斷裂韌性

新版標(biāo)準(zhǔn)中的特殊要求部分對(duì)PSL2質(zhì)量等級(jí)的鋼帶和鋼板的斷裂韌性做了參考性要求。新版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼帶和鋼板在－10℃下的沖擊功和纖維斷面率，且各鋼級(jí)的沖擊功規(guī)定最低值比舊版標(biāo)準(zhǔn)中0℃下的規(guī)定最低值還要高，可以看出比舊版標(biāo)準(zhǔn)具有更高的沖擊韌性要求。同時(shí)新版標(biāo)準(zhǔn)新增對(duì)鋼帶和鋼板－5℃下DWTT試驗(yàn)最小剪切面積的要求，并對(duì)輸油及其他流體管道和輸氣管道分別作了斷裂韌性要求。新版標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)鋼帶和鋼板的更高的斷裂韌性要求正是符合了目前油氣輸送對(duì)管線鋼的高韌性需求。但是新版標(biāo)準(zhǔn)中沒有給出V形夏比沖擊試驗(yàn)的復(fù)驗(yàn)規(guī)則。新舊標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于斷裂韌性要求的變化具體為：

（1）新版標(biāo)準(zhǔn)比舊版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸油及其他類流體管道用PSL2鋼帶和鋼板的沖擊韌性有更高要求，相比舊版標(biāo)準(zhǔn)，新版標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)溫度更低的情況下要求更高的沖擊功，具體對(duì)比見表1。

（2）新版標(biāo)準(zhǔn)中新增對(duì)輸氣管道用鋼帶和鋼板的斷裂韌性要求規(guī)定，要求沖擊吸收能量在鋼管沖擊功的基礎(chǔ)上加20 J，對(duì)L360/X52及以上級(jí)別鋼帶和鋼板沖擊纖維斷面率單值不低于80%，均值不低于90%。

（3）新版標(biāo)準(zhǔn)新增DWTT試驗(yàn)的要求。具體要求為：對(duì)輸油及其他流體類管道用鋼板和鋼帶，試驗(yàn)溫度為－5℃，剪切面積單值不低于60%，均值不低于80%；對(duì)輸氣管道用鋼板和鋼帶，剪切面積單值不低于70%，均值不低于85%。

表1 新舊標(biāo)準(zhǔn)中夏比V形缺口沖擊試驗(yàn)對(duì)比

（4）舊版標(biāo)準(zhǔn)6.5.6中給出了夏比沖擊試驗(yàn)測試結(jié)果未達(dá)到規(guī)定要求時(shí)的復(fù)驗(yàn)規(guī)則，指出當(dāng)未達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)從同一樣坯上再取3個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)。API SPEC 5L第44版指出夏比沖擊試驗(yàn)不符合驗(yàn)收極限時(shí)，制造商可選擇替換本試驗(yàn)批涉及的材料，或從該試驗(yàn)批中再抽取兩根鋼管進(jìn)行試驗(yàn)。新版標(biāo)準(zhǔn)雖然參考了API SPEC 5L第44版，但是未給出夏比沖擊試驗(yàn)的復(fù)驗(yàn)規(guī)則，也未指出復(fù)驗(yàn)規(guī)則符合GB/T 17505的相關(guān)規(guī)定。

2.6.3 硬度試驗(yàn)

硬度試驗(yàn)也作為技術(shù)要求中的特殊要求，只針對(duì)于PSL2質(zhì)量等級(jí)的鋼帶和鋼板。新版標(biāo)準(zhǔn)新增了PSL2不同鋼級(jí)的鋼帶和鋼板的最大允許硬度（HV10）參考值，并給出了不同厚度鋼帶和鋼板的打點(diǎn)位置圖。而舊版標(biāo)準(zhǔn)中只在其他要求部分提到硬度試驗(yàn)可由供需雙方協(xié)議規(guī)定，并未對(duì)硬度試驗(yàn)做進(jìn)一步詳細(xì)推薦性要求，可見新版標(biāo)準(zhǔn)相比舊版更加完善和嚴(yán)謹(jǐn)。

2.6.4 金相組織要求

由于鋼帶和鋼板的金相組織對(duì)其力學(xué)性能和最終使用要求有決定性的作用，新版標(biāo)準(zhǔn)第6部分 “技術(shù)要求”中新增6.8小節(jié)對(duì)鋼帶和鋼板帶狀組織的要求。同時(shí)在6.6和6.7小節(jié)中對(duì)鋼帶和剪切鋼板的晶粒度的非金屬夾雜物做了具體參考要求，為制造商和用戶提供了推薦性指標(biāo)。這作為通用要求出現(xiàn)在技術(shù)要求部分中，而舊版標(biāo)準(zhǔn)只在第七部分其他要求中指出晶粒度和非金屬夾雜的相關(guān)測定可由供需雙方協(xié)議規(guī)定，并未給出參考值。由此可見新版標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)要求方面更加完善。

2.7 數(shù)值修約

GB/T 14164—2013的數(shù)值修約規(guī)則采用YB/T 081。但是最新版YB/T 081—2013的一些數(shù)值修約規(guī)則在實(shí)施過程中存在不明確的地方。如：YB/T 081—2013中指出拉伸強(qiáng)度的修約間隔按照拉伸強(qiáng)度性能范圍的不同而不同，對(duì)于強(qiáng)度不大于200 MPa，修約間隔為1 MPa；對(duì)于拉伸強(qiáng)度在200～1 000 MPa，修約間隔為5 MPa；對(duì)于拉伸強(qiáng)度＞1 000 MPa，修約間隔為10 MPa。但是YB/T 081—2013同時(shí)又指出可采用GB/T 228.1—2010第22章的修約規(guī)則，GB/T 228.1—2010第22章中規(guī)定所有的強(qiáng)度性能值修約至1 MPa。YB/T 081—2013同時(shí)規(guī)定兩種不一致的修約規(guī)則使得標(biāo)準(zhǔn)使用方不能明確采用哪種修約規(guī)則，在有些情況下也給產(chǎn)品的合格判定帶來一定難度。因而建議GB/T 14164在以后的標(biāo)準(zhǔn)修訂中采用更加謹(jǐn)慎科學(xué)的修約規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 語

GB/T 14164—2013《石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶》仍舊存在一些不足及可探討之處，具體表現(xiàn)為：①在對(duì)鋼板和鋼帶的C和Mn含量關(guān)系規(guī)定中，不同鋼級(jí)的劃分不夠清楚，當(dāng)C含量比規(guī)定值降低時(shí)，不能明確L360/X52和L485/X70的Mn含量最高允許值；②當(dāng)夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果不能滿足驗(yàn)收極限時(shí)，未給出復(fù)驗(yàn)規(guī)則，在涉及時(shí)無法明確實(shí)施；③采用的數(shù)值修約規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)YB/T081—2013對(duì)修約存在不同規(guī)定，在實(shí)施過程中存在不明確的地方；④GB/T 14164應(yīng)及時(shí)跟蹤最新API標(biāo)準(zhǔn)情況進(jìn)行修訂，以和國際接軌。

綜上所述，GB/T 14164—2013《石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶》在2005版標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大幅度的修改，雖然仍舊存在一些不足之處以待修訂，但是整體上使標(biāo)準(zhǔn)更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，它借鑒了API SPEC 5L和ISO 3183：2007標(biāo)準(zhǔn)，并且與我國目前管線鋼發(fā)展的現(xiàn)狀有機(jī)地結(jié)合起來，使管線鋼的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)更加完善。受文章篇幅所限，筆者僅選取了一些主要方面進(jìn)行了對(duì)照分析，其余就不一一贅述。相關(guān)單位在訂貨、生產(chǎn)及檢驗(yàn)中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的變化應(yīng)予以注意，并根據(jù)管線鋼管的工況和設(shè)計(jì)要求，提出適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充技術(shù)條件，以保證與訂貨產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的符合性以及鋼帶和鋼板的質(zhì)量。

［1］吳婭梅.超高強(qiáng)度管線鋼的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢預(yù)測［J］.科技視界，2014（05）：23-26.

［2］YOO Jangyong，AHN Seongsoo，SEO Donghan，et al.New Development of High Grade X80 to X120 Pipeline Steels［J］.Materials and Manufacturing Processes.2011，26（01）：154-160.

［3］張斌，錢成文，王玉梅，等.國內(nèi)外高鋼級(jí)管線鋼的發(fā)展及應(yīng)用［J］.石油工程建設(shè)，2012，38（01）：13-16.

［4］張偉衛(wèi)，熊慶人，吉玲康，等.國內(nèi)管線鋼生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］.焊管，2011，34（01）：5-8.

［5］API SPEC 5L—2007，Specification for Line Pipe（44th）［S］.

［6］ISO 3183：2007，Petroleum and Natural Gas Industries—Steel Pipe for Pipeline Transportation Systems［S］.

［7］GB/T 14164—2005，石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶［S］.

［8］GB/T 14164—2013，石油天然氣輸送管用熱軋寬鋼帶［S］.

［9］GB/T 709—2006，熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差［S］.

［10］APISPEC 5L—2012，Specification forLine Pipe（45th）［S］.