全世界最复杂的天然气运输工程,没了它就“气短” | 了不起的中国制造
2021-04-29 00:43:00
本帖最后由 沃姆韦尔丁大伟 于 2018-1-19 13:52 编辑
全世界最复杂的天然气运输工程,没了它就“气短” | 了不起的中国制造
管线钢是天然气运输的重要管材。要保证在野外受到压力冲击不易断裂或变形，天然气管道要能承受极高的压力。此外，管线钢生产中，杂质元素、夹杂物、窄成分都必须严格控制，任何一个环节出现细微错误，都会导致产品不合格。
文 | 一闻，钢铁行业研究人员了解中国能源结构的应该都知道，中国的陆上天然气资源中，近90%都蕴藏于西部，特别是塔里木盆地，其天然气资源量约占全国的四分之一，而天然气的消费量却集中于东部发达地区，天然气的生产和消费的区域不平衡现象十分突出。为了把西部的天然气运输到东部地区，自2002年起，中国开工建设西气东输工程，目前已完成三条干线、若干支线和联络线建设，构成了4万公里的能源大动脉。支干线已惠及18个省市自治区，使5亿人从中受益。西气东输工程成为中国乃至全球受益人口最多的天然气管道工程，同时也是中国管道建设史上距离最长、管径最大、管壁最厚、输送压力最高、技术最先进、施工条件最复杂的天然气管道工程，建设规模和技术指标世界罕见，复杂程度堪称世界之最。在这项工程之中，国产管线钢起到了举足轻重的作用。
1天然气从西部运输到东部，离不开管线钢通俗地说，管线钢就是加工管线钢管的钢铁材料，包括中厚板和板卷。通过加工，管线钢后期可以卷成大口径的管型，然后再通过焊接把这些独立的钢管连成一条条管道，成为输送天然气的钢铁长廊。天然气的管道一般或埋于地下或埋于深海，而且输送管道在运行时还要承受不同地质条件的影响，此外，为了提高天然气的输送效率，大型天然气输送管道设计时总是希望增大输送管道的口径、提高输送压力，这都对管线钢的强度提出了巨大挑战。为适应管道输送对性能的要求，现代管线钢普遍具有高强度、高韧性和良好焊接性的特点。高韧性和焊接性意味着钢管在野外环境下可以保持良好的整体性，不易在压力冲击下断裂或变形。而高强度则保证了管线钢制成的钢管可以在实现大口径的同时，承受天然气高压输送过程中的极高压力。目前，管线钢的强度已普遍由最初的300Mpa左右提高到500-600Mpa以上，这意味着管线钢1平方厘米的面积上，可以承受一头重达5吨的大象的压力。
（管线钢制成的钢管）2管线钢生产： “傻大黑粗”中的绣花针功夫依照强度的不同，管线钢划分为不同的标号等级。国际上，管线钢等级划分通用的是美国石油学会（API）《API Spec 5L 管线钢管规范》中的标号，标号越高，意味着钢等级越高。目前，X70和X80是全世界范围内技术最成熟、应用最广泛的两种高强度管线钢，西气东输工程建设中使用的管线钢全部属于这两个钢种。以X80为例，X代表管线钢，80代表强度级别，其单位是kpsi（千磅/平方英寸），X80表示最小屈服强度是80kpsi，转换成公制单位为551MPa。在中国，国标《GB/T 9711-2011石油天然气工业管线输送系统用钢管》规定了管线钢的等级标准，并与美国石油学会标号一一对应。X80对应中国L555标号，L代表管线钢，555代表强度级别，单位是Mpa。
（国标与API规定的钢级对照表）根据测算，在管道施工中，在输气量相同的情况下，管线钢每提高一个等级，可节约钢材使用量7%～8%，节约管道建设成本3%～5%。与传统印象中钢铁工业“傻大黑粗”的形象不同，管线钢属于“高精尖”产品。现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域的一切工艺技术新成就。
（现代管道特征与管线钢的基本要求、关键技术）即使拥有了上表中的各种关键技术，也不是所有钢厂都能生产出合格的高级管线钢。管线钢生产技术代表和体现的是一家钢厂在生产控制水平、质量保障水平和综合技术水平方面的综合能力。管线钢对于杂质元素含量、夹杂物、窄成分都有严格的控制要求，从铁水预处理到冶炼、精炼、连铸，再到轧制，任何一个环节出现细微的错误，都会导致产品不合格。
（管线钢热轧板生产流程）3X70级管线钢填补空白，从西气东输一线工程开始西气东输一线途经沙漠、戈壁、黄土高原等多种地貌，穿越江、淮、黄三大水系和地震断裂带及高强度地震活动区。为保证管道安全，设计输送压力为10MPa，管径为1016mm，采用的钢级为X70，厚度为14.6mm，-20℃的横向冲击功≥120J。然而，工程启动之时，中国尚不具备X70级钢材生产能力，日韩钢厂坐地起价，垄断了X70钢板供应。为了打破国外垄断，降低管线成本，中国历经多轮试制生产，终于在2003年，将第一批、两万吨国产X70钢板交付西气东输工程。X70管线钢的应用，填补了国内管线钢生产、制管、焊接的空白，标志着中国管线钢生产和制管水平跻身世界先进行列。
（管线钢转炉冶炼）
（管线钢轧制）在西气东输一线工程中，国产钢管使用率达52%。至此，中国天然气输送管道管线钢被国外垄断的格局被打破。4曾经不足8公里试验段的X80级管线钢，三年铺到5000公里发达国家在上个世纪中叶就开始研发X80钢级产品。1992年，全球首条采用X80钢的鲁尔管道问世。但在西气东输二线建设之前，全球采用X80钢建设的管道加在一起也只有2000公里左右，而中国只有不到8公里的试验段。国内科研院所和14家钢铁及制管企业组建研发团队联合攻关，赶在西气东输二线工程开工以前，研制出了合格的钢材和钢管，使工程所需的434万吨X80钢管全部实现国产化。在西气东输二线开工后的3年之内，中国采用X80钢建成管道5000多公里。
（西气东输管道）与西气东输一线采用的X70钢管相比，二线使用X80钢管节约了钢材约42万吨，节约投资约42亿元；另外，国产X80钢板和钢管比进口价格低30％，节约投资约84亿元。同时，与一线工程的年设计输气量120亿方相比，二线输气量大幅攀升至每年300亿方。中国工程院院士李鹤林对此曾评价说，中国的管道业以西气东输二线为标志，实现了从追赶到引领的跨越。结语目前，X90、X100、X120均已生产成功，全球首次X90管线爆破试验在中国已成功实施，并实现了自止裂，为X90管线钢工业应用奠定了基础。据预测，中国天然气需求量正以每年10%左右的速度增长，到2020年，天然气需求量将达到3600亿立方米。为了满足国民经济和社会发展对天然气的需求，高压、大管径管道输送已经成为当前油气长输管道发展的主要发展方向。中国在研发更高级别管线钢的征途上，从未停歇。可以相信，在未来的西气东输四线、五线工程建设中，这些全球最高端的管线钢将继续大放异彩。（来源：网易新闻学院）
中俄东线天然气管道建设加速两年后上海将用上俄罗斯天然气12月13日，随着中俄东线黑河—长岭段11个点段同时打火开焊，中俄东线天然气管道工程境内段全面加速建设。工程于2015年6月开工建设，将分期建设北段（黑河—长岭）、中段（长岭—永清）和南段（永清—上海），预计2019年10月北段投产，2020年底全线贯通。
中俄东线天然气工程是中俄两国加强全面能源合作伙伴关系、深化全面战略协作伙伴关系的又一重要成果，是中国石油服务“一带一路”倡议、构建我国四大能源运输通道的重大工程。2014年5月，中俄双方签署了总价值超过4000亿美元、年供气量380亿立方米、期限长达30年的中俄东线天然气购销合同。中俄东线天然气管道工程起点位于黑龙江省黑河市的中俄边境，途经黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海等9个省区市，终点为上海市，全长3371公里，是我国目前口径最大、压力最高的长距离天然气输送管道。
这一工程对带动我国钢铁冶炼、制管、装备制造等基础工业的发展将产生积极推动作用，也将有力推动国内气田、管道、储气库、天然气利用项目等上中下游产业链协同发展。在实施工程的过程中，中国石油秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，努力将其建成促进经济发展、服务环境改善、造福人民的示范工程。中俄东线天然气管道工程是中国石油管道建设的一张“创新名片”。这一工程是我国首条采用1422毫米超大口径、X80高钢级管材、12兆帕高压力等级的世界上单管输量最大的跨境长输天然气管道工程。管道沿线自然环境复杂，多年冻土、水网沼泽和林带交替分布，冬季最低气温达零下40摄氏度，为管道建设带来巨大的挑战。为建设好中俄东线天然气管道，中国石油组织开展了1422毫米X80天然气管道管材制造、管道断裂控制、管道工程设计施工及装备等一系列技术专题研究，形成了1422毫米X80管材制造、管道工程设计施工、阀门管件技术条件等13项技术标准。同时在国际上首次开展了X80、1422mm天然气试验介质的管道全尺寸爆破试验，验证了自主研制钢管的安全可靠性。△隧道内，中俄过境点（由中方前往俄方）
在北段试验段建设期间，全体参建人员以全工序大流水作业为目标，累计投入12个自动焊机组，1492名参建人员，1164台机具设备，全自动焊接率达到90%以上，工程线路采用低温-30℃全自动焊接工艺，站场采用低温-45℃焊接工艺，以及AUT、PAUT TOFD、DR及大功率射线无损检测技术，取得技术实验成果48项。作为我国首条第三代油气管道，本工程也是中国石油“智能管道”建设的试点工程，以“全数字化移交、全生命周期管理、全智能化运营”为目标，借助“移动端 云计算 大数据”和互联网 机组的“智慧工地”建设，整合数据信息，搭建从监理到承包商、再到业主共享的全生命周期信息系统的智能综合应用平台，实现信息协同和流程协同，推进管道数据由零散分布向统一共享转变、风险管控模式由被动向主动转变、管道信息系统由孤立分散向融合互联转变，建成本质安全、高效运行的智能管道。中俄东线天然气管道工程也是中国石油管道建设的一张“绿色名片”。中国石油严格落实国家环境保护法律法规，坚持做到环保设施与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入使用”的“三同时”制度要求，强化工程设计、施工过程中的环境保护管控措施。设计阶段优化路由、合理选线，管道沿线尽量绕避各类生态保护区、水源保护区，穿越林区路由顺直、减少林木砍伐，尽可能不占或少占良田等；实施阶段成立环境管理工作组织，建立健康安全环境管理体系，监督和管理工程沿线环保措施的制定及落实。施工期间主动服从和积极配合政府部门的检查和指导，加强对动、植物的保护和水源、河流、自然保护区等环境敏感目标的管控，确保建成安全、环保、绿色工程。中俄东线天然气的引进对提升我国清洁能源供应量，优化能源结构，实现节能减排，改善大气环境，治理空气雾霾，提高人民生活质量，实现社会经济科持续发展，都将产生积极而深远的影响。中俄东线天然气管道每年引进380亿立方米清洁优质的天然气。与燃煤相比，可减少二氧化碳排放量16378万吨、减少二氧化硫排放量182万吨、减少氮氧化物排放量46万吨、减少粉尘排放量84万吨，将有效缓解东北地区天然气短缺局面，改善京津冀地区空气状况，促进长江三角洲地区的能源结构调整。来源：浙能气运人
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全世界最复杂的天然气运输工程,没了它就“气短” | 了不起的中国制造
管线钢是天然气运输的重要管材。要保证在野外受到压力冲击不易断裂或变形，天然气管道要能承受极高的压力。此外，管线钢生产中，杂质元素、夹杂物、窄成分都必须严格控制，任何一个环节出现细微错误，都会导致产品不合格。
文 | 一闻，钢铁行业研究人员了解中国能源结构的应该都知道，中国的陆上天然气资源中，近90%都蕴藏于西部，特别是塔里木盆地，其天然气资源量约占全国的四分之一，而天然气的消费量却集中于东部发达地区，天然气的生产和消费的区域不平衡现象十分突出。为了把西部的天然气运输到东部地区，自2002年起，中国开工建设西气东输工程，目前已完成三条干线、若干支线和联络线建设，构成了4万公里的能源大动脉。支干线已惠及18个省市自治区，使5亿人从中受益。西气东输工程成为中国乃至全球受益人口最多的天然气管道工程，同时也是中国管道建设史上距离最长、管径最大、管壁最厚、输送压力最高、技术最先进、施工条件最复杂的天然气管道工程，建设规模和技术指标世界罕见，复杂程度堪称世界之最。在这项工程之中，国产管线钢起到了举足轻重的作用。
1天然气从西部运输到东部，离不开管线钢通俗地说，管线钢就是加工管线钢管的钢铁材料，包括中厚板和板卷。通过加工，管线钢后期可以卷成大口径的管型，然后再通过焊接把这些独立的钢管连成一条条管道，成为输送天然气的钢铁长廊。天然气的管道一般或埋于地下或埋于深海，而且输送管道在运行时还要承受不同地质条件的影响，此外，为了提高天然气的输送效率，大型天然气输送管道设计时总是希望增大输送管道的口径、提高输送压力，这都对管线钢的强度提出了巨大挑战。为适应管道输送对性能的要求，现代管线钢普遍具有高强度、高韧性和良好焊接性的特点。高韧性和焊接性意味着钢管在野外环境下可以保持良好的整体性，不易在压力冲击下断裂或变形。而高强度则保证了管线钢制成的钢管可以在实现大口径的同时，承受天然气高压输送过程中的极高压力。目前，管线钢的强度已普遍由最初的300Mpa左右提高到500-600Mpa以上，这意味着管线钢1平方厘米的面积上，可以承受一头重达5吨的大象的压力。
（管线钢制成的钢管）2管线钢生产： “傻大黑粗”中的绣花针功夫依照强度的不同，管线钢划分为不同的标号等级。国际上，管线钢等级划分通用的是美国石油学会（API）《API Spec 5L 管线钢管规范》中的标号，标号越高，意味着钢等级越高。目前，X70和X80是全世界范围内技术最成熟、应用最广泛的两种高强度管线钢，西气东输工程建设中使用的管线钢全部属于这两个钢种。以X80为例，X代表管线钢，80代表强度级别，其单位是kpsi（千磅/平方英寸），X80表示最小屈服强度是80kpsi，转换成公制单位为551MPa。在中国，国标《GB/T 9711-2011石油天然气工业管线输送系统用钢管》规定了管线钢的等级标准，并与美国石油学会标号一一对应。X80对应中国L555标号，L代表管线钢，555代表强度级别，单位是Mpa。
（国标与API规定的钢级对照表）根据测算，在管道施工中，在输气量相同的情况下，管线钢每提高一个等级，可节约钢材使用量7%～8%，节约管道建设成本3%～5%。与传统印象中钢铁工业“傻大黑粗”的形象不同，管线钢属于“高精尖”产品。现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化钢，是高技术含量和高附加值的产品，管线钢生产几乎应用了冶金领域的一切工艺技术新成就。
（现代管道特征与管线钢的基本要求、关键技术）即使拥有了上表中的各种关键技术，也不是所有钢厂都能生产出合格的高级管线钢。管线钢生产技术代表和体现的是一家钢厂在生产控制水平、质量保障水平和综合技术水平方面的综合能力。管线钢对于杂质元素含量、夹杂物、窄成分都有严格的控制要求，从铁水预处理到冶炼、精炼、连铸，再到轧制，任何一个环节出现细微的错误，都会导致产品不合格。
（管线钢热轧板生产流程）3X70级管线钢填补空白，从西气东输一线工程开始西气东输一线途经沙漠、戈壁、黄土高原等多种地貌，穿越江、淮、黄三大水系和地震断裂带及高强度地震活动区。为保证管道安全，设计输送压力为10MPa，管径为1016mm，采用的钢级为X70，厚度为14.6mm，-20℃的横向冲击功≥120J。然而，工程启动之时，中国尚不具备X70级钢材生产能力，日韩钢厂坐地起价，垄断了X70钢板供应。为了打破国外垄断，降低管线成本，中国历经多轮试制生产，终于在2003年，将第一批、两万吨国产X70钢板交付西气东输工程。X70管线钢的应用，填补了国内管线钢生产、制管、焊接的空白，标志着中国管线钢生产和制管水平跻身世界先进行列。
（管线钢转炉冶炼）
（管线钢轧制）在西气东输一线工程中，国产钢管使用率达52%。至此，中国天然气输送管道管线钢被国外垄断的格局被打破。4曾经不足8公里试验段的X80级管线钢，三年铺到5000公里发达国家在上个世纪中叶就开始研发X80钢级产品。1992年，全球首条采用X80钢的鲁尔管道问世。但在西气东输二线建设之前，全球采用X80钢建设的管道加在一起也只有2000公里左右，而中国只有不到8公里的试验段。国内科研院所和14家钢铁及制管企业组建研发团队联合攻关，赶在西气东输二线工程开工以前，研制出了合格的钢材和钢管，使工程所需的434万吨X80钢管全部实现国产化。在西气东输二线开工后的3年之内，中国采用X80钢建成管道5000多公里。
（西气东输管道）与西气东输一线采用的X70钢管相比，二线使用X80钢管节约了钢材约42万吨，节约投资约42亿元；另外，国产X80钢板和钢管比进口价格低30％，节约投资约84亿元。同时，与一线工程的年设计输气量120亿方相比，二线输气量大幅攀升至每年300亿方。中国工程院院士李鹤林对此曾评价说，中国的管道业以西气东输二线为标志，实现了从追赶到引领的跨越。结语目前，X90、X100、X120均已生产成功，全球首次X90管线爆破试验在中国已成功实施，并实现了自止裂，为X90管线钢工业应用奠定了基础。据预测，中国天然气需求量正以每年10%左右的速度增长，到2020年，天然气需求量将达到3600亿立方米。为了满足国民经济和社会发展对天然气的需求，高压、大管径管道输送已经成为当前油气长输管道发展的主要发展方向。中国在研发更高级别管线钢的征途上，从未停歇。可以相信，在未来的西气东输四线、五线工程建设中，这些全球最高端的管线钢将继续大放异彩。（来源：网易新闻学院）
中俄东线天然气管道建设加速两年后上海将用上俄罗斯天然气12月13日，随着中俄东线黑河—长岭段11个点段同时打火开焊，中俄东线天然气管道工程境内段全面加速建设。工程于2015年6月开工建设，将分期建设北段（黑河—长岭）、中段（长岭—永清）和南段（永清—上海），预计2019年10月北段投产，2020年底全线贯通。
中俄东线天然气工程是中俄两国加强全面能源合作伙伴关系、深化全面战略协作伙伴关系的又一重要成果，是中国石油服务“一带一路”倡议、构建我国四大能源运输通道的重大工程。2014年5月，中俄双方签署了总价值超过4000亿美元、年供气量380亿立方米、期限长达30年的中俄东线天然气购销合同。中俄东线天然气管道工程起点位于黑龙江省黑河市的中俄边境，途经黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海等9个省区市，终点为上海市，全长3371公里，是我国目前口径最大、压力最高的长距离天然气输送管道。
这一工程对带动我国钢铁冶炼、制管、装备制造等基础工业的发展将产生积极推动作用，也将有力推动国内气田、管道、储气库、天然气利用项目等上中下游产业链协同发展。在实施工程的过程中，中国石油秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，努力将其建成促进经济发展、服务环境改善、造福人民的示范工程。中俄东线天然气管道工程是中国石油管道建设的一张“创新名片”。这一工程是我国首条采用1422毫米超大口径、X80高钢级管材、12兆帕高压力等级的世界上单管输量最大的跨境长输天然气管道工程。管道沿线自然环境复杂，多年冻土、水网沼泽和林带交替分布，冬季最低气温达零下40摄氏度，为管道建设带来巨大的挑战。为建设好中俄东线天然气管道，中国石油组织开展了1422毫米X80天然气管道管材制造、管道断裂控制、管道工程设计施工及装备等一系列技术专题研究，形成了1422毫米X80管材制造、管道工程设计施工、阀门管件技术条件等13项技术标准。同时在国际上首次开展了X80、1422mm天然气试验介质的管道全尺寸爆破试验，验证了自主研制钢管的安全可靠性。△隧道内，中俄过境点（由中方前往俄方）
在北段试验段建设期间，全体参建人员以全工序大流水作业为目标，累计投入12个自动焊机组，1492名参建人员，1164台机具设备，全自动焊接率达到90%以上，工程线路采用低温-30℃全自动焊接工艺，站场采用低温-45℃焊接工艺，以及AUT、PAUT TOFD、DR及大功率射线无损检测技术，取得技术实验成果48项。作为我国首条第三代油气管道，本工程也是中国石油“智能管道”建设的试点工程，以“全数字化移交、全生命周期管理、全智能化运营”为目标，借助“移动端 云计算 大数据”和互联网 机组的“智慧工地”建设，整合数据信息，搭建从监理到承包商、再到业主共享的全生命周期信息系统的智能综合应用平台，实现信息协同和流程协同，推进管道数据由零散分布向统一共享转变、风险管控模式由被动向主动转变、管道信息系统由孤立分散向融合互联转变，建成本质安全、高效运行的智能管道。中俄东线天然气管道工程也是中国石油管道建设的一张“绿色名片”。中国石油严格落实国家环境保护法律法规，坚持做到环保设施与主体工程“同时设计、同时施工、同时投入使用”的“三同时”制度要求，强化工程设计、施工过程中的环境保护管控措施。设计阶段优化路由、合理选线，管道沿线尽量绕避各类生态保护区、水源保护区，穿越林区路由顺直、减少林木砍伐，尽可能不占或少占良田等；实施阶段成立环境管理工作组织，建立健康安全环境管理体系，监督和管理工程沿线环保措施的制定及落实。施工期间主动服从和积极配合政府部门的检查和指导，加强对动、植物的保护和水源、河流、自然保护区等环境敏感目标的管控，确保建成安全、环保、绿色工程。中俄东线天然气的引进对提升我国清洁能源供应量，优化能源结构，实现节能减排，改善大气环境，治理空气雾霾，提高人民生活质量，实现社会经济科持续发展，都将产生积极而深远的影响。中俄东线天然气管道每年引进380亿立方米清洁优质的天然气。与燃煤相比，可减少二氧化碳排放量16378万吨、减少二氧化硫排放量182万吨、减少氮氧化物排放量46万吨、减少粉尘排放量84万吨，将有效缓解东北地区天然气短缺局面，改善京津冀地区空气状况，促进长江三角洲地区的能源结构调整。来源：浙能气运人
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