流體管鋼管鋼級(jí)
管道介質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢(shì),在輸氣管線上尤為明顯。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)提高輸送壓力會(huì)增加經(jīng)濟(jì)效益,以輸氣管線為例,在輸量不變的條件下,隨著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小,從而使摩阻下降。
在一條輸氣管線的站間距內(nèi)由進(jìn)站到出戰(zhàn)壓力逐漸下降,而流速逐漸增加,隨之摩阻也逐漸增加,故離進(jìn)站口 3 / 4 長(zhǎng)度消耗生出站壓差△ p 的一半,而后 1 / 4 長(zhǎng)度消耗另一半。輸氣管線與輸油管線{zd0}的差別是由進(jìn)站到出站流速是逐漸增加的,這是介質(zhì)的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的,雖然輸送壓力沿管程逐步下降,但流速是不變的,摩阻也是前后相同的。由此看出對(duì)于輸氣管線壓力的提高可使摩阻下降,而輸送能耗下降。
還應(yīng)指出,輸氣管線的能耗遠(yuǎn)比輸油為大,僅以西氣東輸管線為例,該管線輸送壓力 p : 10MPa ,輸量為 120 億 m3 /年,管線長(zhǎng)度為 4000KM ,粗略按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)能耗大致為 12 億 m3 /年,而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。
由于對(duì)降低能耗的關(guān)切,輸送壓力有逐步增加的趨勢(shì)。早期我國(guó)四川省的天然氣管線輸送壓力為 2.5MPa ,以后增加到 4MPa ,陜京線提升為 6MPa ,西氣東輸增至 10MPa ,國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家近十氣輸氣管線多選取 12MPa 。
在輸氣管線上壓比亦有逐漸下降的趨勢(shì)。所謂壓比指進(jìn)站壓力與出站壓力之比,壓比減少意味著全線均在較高的壓力下運(yùn)行,這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ,后來(lái)降至 1.4 ,近年國(guó)外有些輸氣管線取壓比為 1.25 。當(dāng)然,壓比減小,壓縮機(jī)站數(shù)要增加,從而投資會(huì)增加。對(duì)于管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和比選。
當(dāng)輸量確定,通過(guò)優(yōu)化確定管徑、壓力、壓比以后,如選取較高壓力而鋼材強(qiáng)度等級(jí)太低,則會(huì)造成壁厚過(guò)大,這給制管、現(xiàn)場(chǎng)焊接以及運(yùn)輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)帶來(lái)困難,甚至難以實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)的需求促進(jìn)了鋼材等級(jí)的提高。
API 于 1926 年發(fā)布 APl5L 標(biāo)準(zhǔn),最初只包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級(jí),最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年發(fā)布 APl5LX 標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)中增加了 X42 , X46 , X52 三種鋼級(jí),其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年開(kāi)始,先后發(fā)布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級(jí),其最小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 發(fā)布 U80 、 U100 標(biāo)準(zhǔn),其最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ,以后 API 又將 U80 、 U100 改為