课程构成 第一章 天然气输气管道的工作特点 第二章  钢材         1、钢材的定义         2、钢材的化学成分         3、钢材的机械性能 第三章  钢管         1、钢管的定义         2、输气管道对钢管的基本要求         3、钢管的分类 第四章  我国长输管道钢管的现状与发展 第五章  管件               1、管件的分类               2、常用管件               3、管件的布置               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2.7×106km，并以4×104—5×104km／a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发展。例如，敷设于陆地上的长输管线直径为Φ762—Φ1422 mm，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—500 MPa(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—14.0MPa，输油管线的工作压力为5.0—9.0MPa 。             用于输送天然气的管材必须具有良好的机械强度、抗震及气密性能等。钢管能承受较大的应力，塑性好，延伸率和抗冲击性能比较高，便于焊接，焊接钢管的焊缝强度应接近于管材强度，能满足压力较高的情况下输送天然气的需要。另一方面，随着天然气产业的发展，总是要求在更大距离上输送更多的气量，这只有使用更大的管径或使用更高的操作压力才有可能，钢管由于强度和韧性有利的结合，使它能够用于所有的压力等级和管子尺寸。由此可见，钢管用于输送天然气将越来越广泛。            油气管道对材料的性能要求日益严格，尤其是对韧性要求的提高，促进了低合金高强度管线钢发展，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。       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。            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)(用于长输油气管的数量很少)；焊管有直缝高频焊管(ERW)、直缝埋弧焊管(LSAW)、螺旋埋弧焊管(SSAW)。 1、天然气在管道内流动实际上是由高压力区流向低压力区，在流动过程中天然气压力不断降低，天然气体积不断膨胀。 天然气管道输送的是易燃易爆流体，最基本的要求是严密不漏。 2、输气管道目前向着高压、大口径、低温输送发展: Q=11522Ed2.53[                  ]0.51  由公式可知：1）Q与d2.53成正比，可得： 管径增加1倍，流量增加5.8倍。 2）Q与（   ）0.51成正比，温度下降5℃，流量增加2.6%。 3）Q与（   ）0.51成正比,L减半，流量可增加1.4倍，综上可见增加管径更有利。 4）P1P2：Q与（           ）0.5，P1↑P2↓，输量增加，提高P更有利。  D=1.22m压力从54公斤提高到98公斤时输量可增加1倍。 D=1.22m是D=0.6m的输量的6倍。   3、  （a）天然气管道工作压力条件复杂，即受到内部天然气的压力，又受到外部土层，自重等压力，同时天然气天然气管道又承受着内部天然气压力变化和外部压力变化的交变载荷作用。            内部天然气产生的工作应力分为两个方向：钢管的环向拉应力   和钢管轴向拉应力  ：               （b）天然气输气管道的工作温度复杂，天然管道既受到内部天然气本身的温度变化影响，又受到外界的环境变化影响，既有本身升温降温，材料特性的影响，又有温度变化造成的挤压和拉伸应力的影响。      （c）天然气管道受到外部环境的影响：      A、受到土壤环境，内部天然气气质等的腐蚀影响。      B、受到桥梁、铁路、车辆外部载荷变化的影响。      C、不可预知的危险作业和地震等自然灾害的影响。 4、输气管道的敷设有三种方式：     1）、架空敷设     2）、管沟敷设     3）、埋地敷设 钢管和管件基本知识  （ 1 ）碳；含碳量越高，刚的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差．  （ 2 ）硫；是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂，通常叫作热脆性．  （ 3 ）磷；能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫作冷脆性．在优质钢中，硫和磷要严格控制．但从另方面看，在低碳钢中含有较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性是有利的．  （ 4 ）锰；能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能．  （ 5 ）硅；它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能．  （ 6 ）钨；能提高钢的红硬性和热强性，并能提高钢的耐磨性．  （ 7 ）铬；能提高钢的淬透性和耐磨性，能改善钢的抗腐蚀能力和抗氧化作用．  钢管和管件基本知识  （ 8 ）钒；能细化钢的晶粒组织，提高钢的强度，韧性和耐磨性．当它在高温熔入奥氏体时，可增加钢的淬透性；反之，当它在碳化物形态存在时，就会降低它的淬透性．  （ 9 ）钼；可明显的提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和娇顽力．  （ 10 ）钛；能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性．在不锈钢中，钛能消除或减轻钢的晶间腐蚀现象．  （ 11 ）镍；能提高钢的强度和韧性，提高淬透性．含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力．  （ 12 ）硼；当钢中含有微量的（ 0.001 － 0.005 ％）硼时，钢的淬透性可以成倍的提高．  （ 13 ）铝；能细化钢的晶粒组织，阻抑低碳钢的时效．提高钢在低温下的韧性，还能提高钢的抗氧化性，提高钢的耐磨性和疲劳强度等．  （ 14 ）铜；它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显．  钢管和管件基本知识 1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点                      σs =Ps/Fo(MPa) MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测

天然气管道通用钢管和管件（2007.6.9）.ppt