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【中国石油报】管通天下
打印 2021-09-10 17:39 字体: [大] [中] [小]

9月10日,《中国石油报》5版,刊登了公司螺旋埋弧焊管从无到有、从弱到强、从追赶到引领的故事,详情如下。

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文/本报记者 陈青 王冠慈 摄影/特约记者 王成龙

宝鸡,八百里秦川最西端的工业重镇。位于这座历史名城西郊的宝鸡钢管公司,是我国“一五”期间156个重点建设项目之一,新中国第一根螺旋缝埋弧焊管就诞生在这里。

回首60多年奋斗历程,从单面螺旋焊到双面螺旋焊,从普通输油管到高钢级大口径厚壁输气管,从“八三”管线到中俄东线,从艰难起步到傲立潮头,几代宝管人在专业制管领域一步一个脚印,用匠心书写了中国油气输送焊管从零到世界先进的佳话!

第一根螺旋焊管献礼国庆十周年

钢管是国民经济建设的重要原料之一,被称为工业的“血管”。然而,直到第一个五年计划结束,我国还不能自主生产油气输送用焊接钢管。

1958年,上班仅两年的鞍钢无缝钢管厂技术员蔚长春,被一纸调令派到了宝鸡。与他同期到达的还有鞍钢的十几位同事,以及苏联专家和从苏联学成回国的技术人员。他们将在这个西北名城,建设我国第一个大口径螺旋焊管生产企业——宝鸡钢管厂。

“工厂就建在郊区的一片玉米地里。”蔚长春记得,刚来时,四周基本都是荒地,厂门口静静流淌的清姜河上,一座桥也没有,想要过河只能蹚过去。

“那时候国家工业基础薄弱,建一条螺旋焊管生产线着实不容易,机组安装中缺个零件都很难配到。”作为建厂初期为数不多的技术骨干,蔚长春最发愁的事就是对生产机组和制管技术知道得太少。

引进的这套大口径螺旋焊管机组——650机组,当时全球只有两套,派来援建的外国专家对设备也不是很了解。“按照设计,制管机组许多地方是全自动的,可实际操作的时候根本不自动,我们只能自己想办法进行改造。”

“比较好的一点是厂里大多是20岁出头的年轻人,干劲足,不懂的就一起学,不会的就一起研究,敢想敢干。”当时工厂提出的“苦干实干加巧干”,就是他们日常工作的真实写照。

1959年5月,650机组的厂房基本竣工;7月,设备安装就绪;9月中旬,开始联动试车。

可就在这节骨眼上,最关键的焊接工序出现了问题。带钢卷成圆形管坯后,螺旋型的焊缝怎么都焊不好。蔚长春急得天天盯在设备旁观察、记录、试验、调整。费尽周折,终于摸索出了最佳的工艺参数。

1959年9月26日,新中国第一根直径426毫米单面螺旋埋弧焊管在宝鸡钢管厂成功下线!结束了我国不能生产石油输送管的历史。

非常巧合的是,当天,位于松嫩平原上的松基三井首次喷出了工业油流,大庆油田诞生了!

第一根国产螺旋焊管的样品被专程送到北京,向国庆十周年献礼。

“虽然起步较晚,但由于石油工业快速发展,对焊接钢管的需求量不断增长,我们几乎年年推出新的产品。”

从1960到1964年,宝鸡钢管已经能够生产直径219毫米到630毫米6种规格的单面螺旋焊管了。

1967年,技术人员又开发出了两种规格的双面螺旋焊管,并成功应用于四川威-成天然气管线。“从单面螺旋焊到双面螺旋焊,我们的生产工艺有了质的飞跃。”

1970年深秋开始,在全国各地抽调的精兵强将,从四面八方汇集松辽平原,在异常艰苦的条件下,打响了轰轰烈烈的“八三”管道工程会战。

“八三”管道从大庆至抚顺,是新中国第一条大口径、长距离输油管道。它的建设有效解决了大庆原油的出路问题。

“我们生产的钢管,是用马、牛、驴拉的板车运进施工现场的。”远在千里之外的宝鸡钢管不仅开足马力加紧生产,还派出技术骨干,支援建设了大庆、哈尔滨、四平、辽阳、鞍山、大连等地的6条螺旋焊管生产线,为“八三”管线的建设提供了重要支撑。

高强度管线钢管西气东输显身手

管线钢是针对油气输送管道性能和安全服役条件开发的一类特殊钢种。1985年之前,国内没有管线钢和管线钢管生产厂家。

“我刚工作就加入了研发团队。”1991年,从西安石油大学焊接工艺及设备专业毕业的牛辉,赶上了宝鸡钢管承担的集团公司“石油天然气输送管线用焊管”研发项目。

那时,国内大型钢厂已按照API标准研制出了X60、X65管线钢,正在开发高强度高韧性的X70管线钢。

“输气管道应选用钢级较高的管线钢,这样可以提高屈服强度,减少钢材用量。但并非越高越好,太高了韧性就会降低。”上世纪90年代初,国家在建设陕京一线时,第一次对油气长输管道用钢管的韧性提出具体要求。

既要强度高又要韧性好,这对钢管制造工艺是巨大的挑战。那段时间,牛辉和项目团队不是在试验室就是在生产线,逐一解决成型、焊接、焊缝热处理等关键工序上出现的问题,直到满足陕京一线要求的X60钢级、直径660毫米螺旋焊管成功下线,才松了一口气。经此一役,我国螺旋焊管的制造水平跃上了新台阶。

西气东输一线工程是“十五”期间国家安排建设的特大型基础设施,工作压力达到10兆帕,采用X70钢级、直径1016毫米、壁厚14.6毫米和17.5毫米的螺旋焊管铺设。

X70以上钢级被称为高强管线钢。管线钢在X65以下钢级时,金属组织一般是铁素体+珠光体,而到了X70钢级以上,要满足强韧性要求,就需要采用针状铁素体。

化学成分设计和金属组织的变化,使钢管生产过程中的材料变形对力学性能的影响规律以及热影响区的性能规律,都与以往大不相同,甚至连焊丝的成分、焊剂的配方和焊条的选材都要重新研究。

“就拿补焊用的焊条来说,为了找到符合高韧性需求的焊条以及合理的补焊工艺,我们把卷板切割成一块一块的钢板,在实验室用不同配方的焊条一遍一遍地试,几乎把半卷原材料都用完了,才找到合适的配方和对应的补焊工艺。”一个焊条都如此困难,更不用说后期制造工艺调整了。

2000年到2001年,在持续攻关并全面掌握新型板材性能的基础上,宝鸡钢管公司采用短流程前摆式焊管机组,累计为“西一线”生产了20多万吨高钢级大口径厚壁螺旋焊管,占到该工程国产钢管总用量的1/3,有效平抑了国外同类产品价格。

“我们的制管技术在国内是数一数二的,在国际上也享有非常好的声誉。”2006年,这个公司为印度东气西送工程提供了60万吨优质X70螺旋焊管。

2008年初,我国第一条引进境外天然气的大型管道工程——西气东输二线正式开工。

由于提高管线钢强度可有效减小钢管壁厚和重量,节约钢材和运输成本,减少焊接工作量,降低管道建设投资和运营成本,因此,西二线采用X80钢级、壁厚18.4毫米、管径1219毫米焊管铺设,最大输送压力达到12兆帕。

“与X70钢级相比,X80管线钢的焊缝韧性控制难度更大。”宝鸡钢管公司首席专家毕宗岳对螺旋焊管的焊缝“情有独钟”。

焊接钢管最重要的就是焊缝。这条缝不仅强度要高、韧性要好,而且不能有气孔、夹杂等缺陷,否则在使用中会因缺陷而出现泄漏,引起管线爆炸等严重事故。

经过精心选配和反复试验,毕宗岳和同事们开发了一种适合X80管线钢的焊丝焊剂。“我们当时信心满满。可拿到生产线上一试,出乎所有人的预料,焊缝的韧性竟然还不到标准值的一半。”

返回实验室重新试验,同样的焊丝焊剂,焊缝性能却完全合格!

为搞清问题到底出在哪里,毕宗岳带着技术人员在生产线成型机组旁边坚守了5天5夜,焊接、检测、调整成型工艺和参数,反反复复,但结果依旧是不达标。

一筹莫展之际,毕宗岳突然想起,新焊丝焊剂是按照每分钟焊1.8米的标准研制的,而生产线为保证焊接质量,焊速一直稳定控制在每分钟1.2米左右,会不会是这个原因?

一个大胆的想法被提出来:提高生产线的焊速!

效果令人惊喜。当焊速增加到1.5米/分钟时,焊缝韧性已经基本达标;增加到1.7米/分钟的时候,焊缝韧性完全合格,而且性能稳定。

“太兴奋了!不仅仅是因为焊缝质量优良,焊道型貌美观,更重要的是焊速提高,将生产线的制管效率提升了30%以上。”我国X80钢级大口径螺旋焊管的生产技术稳步迈向国际一流。

2008年以前,国内螺旋焊管采用的焊接工艺都是主机成型并连续内外埋弧焊的“一步法”。

2009年,宝鸡钢管在秦皇岛建成了国内第一条具有国际先进水平的预精焊生产线,将焊接工艺升级成先由主机成型并高速预焊成管坯,再由精焊机完成管坯内外埋弧焊的“两步法”,使钢管成材率、焊缝质量、焊缝形貌稳居国内前列。

高性能“超级管”中俄东线立新功

2014年5月签约的中俄东线,是我国四大油气战略通道的重要组成部分,设计年输量达380亿立方米,远超之前国内其他天然气长输管线。

超大输量意味着需要更大管径、高钢级、高压力的输送钢管。经过反复论证,中俄东线部分段的铺设采用了X80钢级、管径1422毫米、壁厚21.4毫米螺旋焊管。

“此前国内没有生产过这么大口径的输气螺旋焊管。由于这条管线要跨越极寒、高纬度地区,钢管的低温韧性指标要求非常高,研制难度很大。”时任宝鸡钢管辽阳钢管公司总工程师的李中祥,参与了这种新产品的小批量试制与大规模生产。

2016年,在攻克大口径厚壁管材基于焊接性的成分优化、成型、焊接以及应力控制等4大技术难题的基础上,宝鸡钢管率先生产出X80钢级、管径1219毫米、壁厚22毫米螺旋焊管,并成功应用于陕京四线。

虽然陕京四线的钢管没有中俄东线的管径大,但生产中积累的经验,让后续开发顺利了许多。“中俄东线用管小批量试制出现的问题,主要集中在钢管几何尺寸的控制上。”

中俄东线是中国石油“智能管道”建设的试点工程。为保证工程质量和施工效率,全线实施机械化大流水作业,线路施工100%采用全自动焊接。

全自动焊接技术对钢管管端的质量和不圆度要求十分严苛。“中俄东线用管试生产时,管端不圆度不超过8.6毫米,是当时国内同规格产品中最圆的钢管。但运到施工现场后,发现自动焊接的效率不尽如人意。”

施工方决定把管端不圆度标准提高到不超过6.6毫米。别小看这2毫米差距,要在生产线上实现,还真是困难重重。

螺旋焊管的成型是通过三辊成型技术来实现的。由于中俄东线原材料又厚又硬,成品管径超大,为增加卷板变形的稳定性,需进一步加大成型辊对卷板的压力,原有设备因超负荷而无法正常运行。

为解决这一难题,宝鸡钢管的技术专家、成型技师从四川、陕西、河北等地的分公司赶到辽阳,集智攻关。

改进预弯装置、调整成型辊参数、加强卷板板边盲区控制、增加卷板铣削量、缩小成型辊之间的档距、重新设计燕尾板和辊架……多管齐下,李中祥他们终于发现,成型后的钢管不圆度达标了!

2017年4月24日,宝鸡钢管为中俄东线专门生产的第一车钢管运抵黑龙江省北安中转站,是所有螺旋焊管供货商中的第一家。

2019年12月2日,作为主要管材供应商之一,宝鸡钢管公司受邀参加了中俄东线天然气管道通气投产仪式,见证了那激动人心的历史时刻。

截至今年8月底,这个公司已累计为中俄东线提供优质钢管74.9万吨。

与管同行,以优致胜。通过参与重大油气长输管道工程的建设,宝鸡钢管公司高钢级、大口径、厚壁螺旋缝埋弧焊接钢管的制造技术已达到国际先进水平,有些方面甚至处于世界领先地位。

2021-09-10 来源: 责任编辑: