王 鋼， 王文博， 王 瑾

（中國(guó)石油技術(shù)開發(fā)有限公司， 北京100028）

0 前 言

哈薩克斯坦的克孜勒奧爾達(dá)—阿斯塔納天然氣管線鋼管供貨項(xiàng)目由中國(guó)石油技術(shù)開發(fā)有限公司與哈薩克斯坦KSS 公司于2019 年3 月經(jīng)多次協(xié)商確定。 項(xiàng)目用鋼管總量約26 萬(wàn)t，分別由俄羅斯和中國(guó)提供， 管道公稱直徑為820 mm， 工作壓力9.8 MPa。 該項(xiàng)目不同于以往的中亞管線， 無(wú)中資背景， 哈方首先提出了鋼管的最初標(biāo)準(zhǔn)， 整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分為兩部分， 基本原則如下： ①向俄羅斯采購(gòu)的直縫埋弧焊管執(zhí)行俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 31447—2012 《石油和石化產(chǎn)品傳輸管線干線用焊接鋼管技術(shù)要求》，鋼級(jí)為K60； ②向中國(guó)采購(gòu)的螺旋埋弧焊管執(zhí)行API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)以及補(bǔ)充技術(shù)條件， 鋼級(jí)為X70M。 在確定原則的基礎(chǔ)上， 哈方提出了最初的技術(shù)要求， 但是， 哈方提出的要求與我國(guó)和歐美標(biāo)準(zhǔn)不盡相同， 尤其是在止裂韌性指標(biāo)方面。 筆者介紹了哈薩克斯坦克阿輸氣管道X70M 鋼管的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的磋商及解決問題的途徑， 為我國(guó)鋼管制造企業(yè)提供一定的參考。

1 哈方最初技術(shù)要求

克孜勒奧爾達(dá)—阿斯塔納天然氣管線項(xiàng)目用螺旋埋弧焊管主要規(guī)格為Φ820 mm×12 mm，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為API SPEC 5L （45 版） PSL2， 及補(bǔ)充技術(shù)條件 （共24 條）。 主要的4 個(gè)補(bǔ)充技術(shù)條件為： ①卷板化學(xué)成分應(yīng)滿足API SPEC 5L PSL2 中表5 的要求， 并且應(yīng)當(dāng)符合買方要求，碳當(dāng)量CEIIW上限不得超過0.42%； ②鋼管應(yīng)采用耐低溫卷板生產(chǎn)， 母材和焊縫應(yīng)滿足-20 ℃下V 形缺口試樣和-60 ℃U 形缺口試樣沖擊試驗(yàn)要求， 母材應(yīng)滿足-20 ℃斷口剪切面積的要求； ③管端橢圓度不超過0.8%； ④所有成品鋼管長(zhǎng)度為11.7～12 m。

2 哈方最初技術(shù)要求存在的問題

哈方提出的最初技術(shù)要求存在以下問題：①合同要求卷板化學(xué)成分除滿足API SPEC 5L（45 版） PSL2 要求外， 還應(yīng)滿足買方要求， 但買方并未給出明確要求； ②X70M 管線鋼的強(qiáng)度要求與K60 有差異； ③API SPEC 5L 中要求夏比V 形缺口沖擊試驗(yàn)0 ℃沖擊功≥40 J， 該指標(biāo)需獲得哈方認(rèn)可； ④API 5L PSL2 中無(wú)U 形缺口沖擊試驗(yàn)要求， 需明確標(biāo)準(zhǔn)及要求值； ⑤斷口剪切面積要求不明確， 需確認(rèn)斷口剪切面積試驗(yàn)方法及要求， 如果要求是夏比V 形缺口沖擊試驗(yàn)， API SPEC 5L 中只要求報(bào)告結(jié)果， 如果要求是落錘撕裂試驗(yàn) （DWTT）， 則-20 ℃太嚴(yán)苛， 難度較大； ⑥無(wú)論是哈方技術(shù)要求中向俄羅斯采購(gòu)的直縫埋弧焊管的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 31447—2012， 還是向中國(guó)采購(gòu)的螺旋埋弧焊管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充技術(shù)條件， 哈方均未給出關(guān)鍵的止裂韌性要求。 由于API SPEC 5L 標(biāo)準(zhǔn)只給出了確定止裂韌性的方法， 哈方又給不出具體要求，如不予以明確， 可能會(huì)存在延性斷裂長(zhǎng)程擴(kuò)展的風(fēng)險(xiǎn)， 需向哈方提出解決問題的建議。

3 解決辦法

3.1 化學(xué)成分的確定

由于俄羅斯ГОСТ 31447—2012 標(biāo)準(zhǔn)和API SPEC 5L （45 版） PSL2 標(biāo)準(zhǔn)存在差異， 難以兼顧。 為滿足雙方需求， 保證項(xiàng)目安全實(shí)施， 經(jīng)過分析， 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)兼容雙方標(biāo)準(zhǔn)的俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)，即俄羅斯伏爾加鋼管廠制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ТУ 14-156-77—2008 《工作壓力≤9.8 MPa， 直徑530～1 420 mm 的大口徑天然氣焊管技術(shù)條件》， 該標(biāo)準(zhǔn)兼容包括了K 系列和X 系列管線鋼的鋼級(jí)，其化學(xué)成分也都給出了相應(yīng)規(guī)定。 因此， 選定ТУ 14-156-77—2008 作為參考標(biāo)準(zhǔn)， 用于補(bǔ)充技術(shù)條件中哈方不能明確條款的制定依據(jù)， 具有較好的效果。 ТУ 14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管線鋼化學(xué)成分的要求見表1。

表1 ТУ 14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管線鋼化學(xué)成分的要求

參考ТУ 14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)， 與API SPEC 5L （45 版） PSL2 相關(guān)條款結(jié)合， 將嚴(yán)格的指標(biāo)定為最終要求， 最終確定了本項(xiàng)目X70M管線鋼的化學(xué)成分見表2。 哈方曾對(duì)Nb、 V、 Ti的單個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及總質(zhì)量分?jǐn)?shù)提出疑問， 經(jīng)我方說明兩者要求應(yīng)同時(shí)滿足后， 哈方表示認(rèn)可。

表2 最終確定的X70M 管線鋼化學(xué)成分

3.2 拉伸性能的確定

與化學(xué)成分確定方式相同， 拉伸性能的確定參照ТУ 14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)要求，拉伸性能見表3。

表3 ТУ14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)K 系列和X 系列管線鋼的拉伸性能要求

根據(jù)API SPEC 5L 相關(guān)條款， 參考ТУ 14-156-77—2008 標(biāo)準(zhǔn)， 確定了本項(xiàng)目X70M 管線鋼的拉伸性能要求見表4。 對(duì)抗拉強(qiáng)度下限進(jìn)行了微調(diào)， 與K60 保持一致。

表4 最終確定的X70M 管線鋼力學(xué)性能要求

3.3 斷裂韌性指標(biāo)的確定

根據(jù)API 5L 和ТУ 14-156-77—2008 相關(guān)條款， 雙方一致確定了-20 ℃管體、 焊縫和熱影響區(qū)的起裂抗力以及-5 ℃的DWTT 剪切面積要求。 但是俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)采用的沖擊韌性單位與ISO 標(biāo)準(zhǔn)不一致， 要按缺口下方面積進(jìn)行換算。 哈方堅(jiān)持按ISO148-1 進(jìn)行-60 ℃的U 形缺口沖擊試驗(yàn)， 采用5 mm 的缺口， 但卻要求吸收能量值不變。 我方同意進(jìn)行-60 ℃的U 形缺口沖擊試驗(yàn)， 并說明不同缺口深度下的面積， 而俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)采用的沖擊韌性單位與ISO 標(biāo)準(zhǔn)不同， 應(yīng)考慮缺口深度的影響。最終取得哈方認(rèn)可， 采用2 mm 深度的缺口以及沖擊吸收能量要求。 同時(shí)， 明確了剪切面積要求是針對(duì)DWTT， 按API 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行， CVN 剪切面積作為信息報(bào)告。 為便于哈方了解國(guó)產(chǎn)X70 管線鋼的韌性裕度， 同意列入了系列溫度沖擊試驗(yàn)。

3.4 止裂韌性指標(biāo)的確定

由于克阿管線是天然氣長(zhǎng)輸管道， 存在發(fā)生長(zhǎng)程延性斷裂擴(kuò)展的危險(xiǎn)。 除了滿足上述起裂抗力要求外， 還需按API SPEC 5L 附錄G——抗延性斷裂的PSL2 鋼管要求， 確定其阻止長(zhǎng)程延性斷裂擴(kuò)展的止裂韌性要求。 由于哈方不能提出管體止裂韌性要求， 但此問題存在巨大風(fēng)險(xiǎn)， 因此我方協(xié)助其進(jìn)行了該工作。 首先根據(jù)歐洲管線研究組織 （EPRG） 2018 年關(guān)于管線鋼止裂韌性的推薦意見第三版（IPC2018-78043）， 判定其輸送介質(zhì)是否是富氣。 EPRG 推薦意見第三版給出了確定貧氣的定義表 （見表5）， 只有表中所有項(xiàng)都滿足要求才能確定為貧氣， 否則為富氣。

按表5 要求對(duì)克阿管線氣體組分進(jìn)行逐項(xiàng)計(jì)算對(duì)比， 幸運(yùn)的是， 克阿管線天然氣組分計(jì)算結(jié)果表明是貧氣， 可運(yùn)用EPRG 推薦的查表法確定止裂韌性要求。 根據(jù)EPRG 2018 年關(guān)于管線鋼止裂韌性的推薦意見（第三版） 表4b 中的要求， X70鋼級(jí)、 9.8 MPa 壓力、 設(shè)計(jì)系數(shù)不大于0.72 的管線鋼管， 其以夏比沖擊吸收能表示的Φ820 mm 鋼管的止裂韌性為120 J。 由于此值高于起裂抗力要求，因此管體夏比V 形缺口試樣沖擊試驗(yàn)要求可統(tǒng)一為Φ820 mm 鋼管-20 ℃下的止裂韌性為120 J。

表5 歐洲管線研究組織EPRG 確定氣體組分計(jì)算表

4 其他條款磋商結(jié)果

為了保證螺旋埋弧焊管管端尺寸精度不低于俄羅斯生產(chǎn)的直縫埋弧焊管， 規(guī)定采用管端定徑工藝。 定尺要求， 哈方給予了10%的短尺率許可； 外防腐和內(nèi)涂層采用加拿大標(biāo)準(zhǔn)[5]。 至此雙方達(dá)成一致， 該項(xiàng)目進(jìn)展順利， 已全部完成交貨， 并得到了哈方的認(rèn)可。

5 結(jié) 論

（1） 中亞—俄羅斯地區(qū)國(guó)家油氣管道沿用原蘇聯(lián)的ГОСТ 標(biāo)準(zhǔn)體系， 特別是涉及到其二級(jí)、三級(jí)的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)繁多， 我們目前所掌握的標(biāo)準(zhǔn)體系難以滿足要求。 如能采用API 或ISO 標(biāo)準(zhǔn)， 則有利于生產(chǎn)組織和交貨。

（2） 俄羅斯伏爾加鋼管廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ТУ 14-156-77—2008 兼容了API 和ГОСТ 標(biāo)準(zhǔn)體系要求， 雙方均能接受， 可考慮采用或借鑒。

（3） 中亞—俄羅斯地區(qū)國(guó)家的鋼管標(biāo)準(zhǔn)較為重視低溫沖擊起裂抗力要求， 但對(duì)延性斷裂止裂要求不夠重視， 特別是沖擊能量的單位不同， 應(yīng)特別引起注意。