寶鋼鋼管產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展

丁維軍，張忠鏵

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海201900）

寶鋼鋼管產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展

丁維軍，張忠鏵

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海201900）

全面總結(jié)了寶鋼各主要鋼管機(jī)組的配置和特點(diǎn)；介紹了Φ140 mm全浮動(dòng)芯棒連軋管生產(chǎn)線和Φ114 mm Accu Roll軋管機(jī)組的裝備改造，以及Φ460 mm PQF連軋管機(jī)組的整體情況；回顧了寶鋼油井管、鍋爐管和焊接管線鋼管等產(chǎn)品的品種開發(fā)歷程，并詳細(xì)介紹了代表性產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例。

寶鋼；鋼管機(jī)組；設(shè)備改造；鋼管產(chǎn)品；品種開發(fā)；研究進(jìn)展

1978年12月，寶鋼集團(tuán)有限公司（簡稱寶鋼）工程動(dòng)工建設(shè)，至今已有30多年，目前寶鋼已發(fā)展成為我國現(xiàn)代化程度最高、最具競爭力的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。寶鋼在其發(fā)展歷程中，始終將能源用管作為重要戰(zhàn)略產(chǎn)品，長期開發(fā)、生產(chǎn)、供應(yīng)油氣開采和輸送用管及高壓鍋爐管等能源用管，不斷滿足能源工業(yè)的需求；依靠持續(xù)不斷的技術(shù)改造和創(chuàng)新，鋼管品種也由單一的碳鋼鋼管向合金鋼、不銹鋼及特種合金鋼鋼管發(fā)展，已成為無縫鋼管和焊接鋼管兩大系列、規(guī)格品種配套齊全的多單元生產(chǎn)企業(yè)。現(xiàn)主要介紹寶鋼鋼管產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展情況。

1 主要鋼管生產(chǎn)機(jī)組

目前，寶鋼已從當(dāng)初唯一的Φ140 mm全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組（簡稱Φ140 mm連軋管機(jī)組）發(fā)展成既有熱軋又有冷軋、既有無縫鋼管又有焊接鋼管，鋼管外徑覆蓋1~24 in（1 in=25.4 mm）的多單元生產(chǎn)企業(yè)。寶鋼各鋼管生產(chǎn)機(jī)組的配置及產(chǎn)能情況見表1。

作為寶鋼一期工程中唯一的成品廠，1985年11月建成投產(chǎn)的寶鋼無縫鋼管廠，從德國曼內(nèi)斯曼－德馬克公司引進(jìn)Φ140 mm連軋管機(jī)組，該機(jī)組是德國以曼內(nèi)斯曼鋼管公司牟海姆鋼管廠的RK2連軋管機(jī)組為樣板而設(shè)計(jì)的，配置為桶形輥穿孔機(jī)+8機(jī)架全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)+28機(jī)架張力減徑機(jī)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量50萬t。產(chǎn)品規(guī)格為Φ21.3～139.7 mm×2.0～25.0 mm，品種包括油井管、鍋爐管、一般商品管和輸送用管等。

在寶鋼Φ140 mm連軋管機(jī)組不斷發(fā)展的同時(shí)，寶山鋼鐵股份有限公司（簡稱寶鋼股份）本部Φ610 mm HFW直縫高頻焊管機(jī)組和Φ1 422 mm UOE直縫埋弧焊管機(jī)組陸續(xù)建成投產(chǎn)，煙臺(tái)魯寶鋼管有限責(zé)任公司（簡稱魯寶鋼管）、上海鋼管廠（現(xiàn)寶鋼股份精密鋼管廠）、上鋼五廠（現(xiàn)寶鋼特鋼有限公司）鋼管廠先后加入了寶鋼大家庭，使寶鋼的鋼管品種不斷增加、規(guī)格不斷完善、產(chǎn)能不斷擴(kuò)大。

表1 寶鋼各鋼管生產(chǎn)機(jī)組的配置及產(chǎn)能情況

寶鋼Φ610 mm HFW直縫高頻焊管機(jī)組，2005年10月投產(chǎn)，引進(jìn)德國SMS Meer公司等世界上先進(jìn)的直縫焊管生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)。該生產(chǎn)線是當(dāng)今世界上第一條集先進(jìn)成型技術(shù)、大功率焊接技術(shù)、功能齊全的無損探傷技術(shù)、焊縫雙重?zé)崽幚砗驼軣崽幚砑夹g(shù)、全過程的計(jì)算機(jī)料流跟蹤系統(tǒng)于一體的中直徑直縫焊管生產(chǎn)設(shè)備［1］，也是目前世界上裝備最先進(jìn)的焊管生產(chǎn)線之一，可以生產(chǎn)Φ219.1 ~610.0 mm的管線鋼管、套管、結(jié)構(gòu)管（圓管、方矩形）等產(chǎn)品，年設(shè)計(jì)產(chǎn)能30萬t。

寶鋼Φ1 422 mm UOE直縫埋弧焊管機(jī)組，是我國第1套現(xiàn)代化大直徑直縫埋弧焊管機(jī)組，也是目前世界上裝備最先進(jìn)的大直徑直縫埋弧焊管機(jī)組之一。該機(jī)組投產(chǎn)于2008年1月，主線生產(chǎn)設(shè)備主要包括德國SMS Meer公司生產(chǎn)的先進(jìn)成型設(shè)備和瑞典ESAB公司生產(chǎn)的焊接設(shè)備。寶鋼UOE機(jī)組成型能力大，焊接效率高，產(chǎn)品規(guī)格覆蓋廣（Φ508.0~1 422.4 mm×6~40 mm×6 000~18 300 mm，鋼級(jí)最高至X100）；設(shè)計(jì)年產(chǎn)石油天然氣輸送用管線鋼管、結(jié)構(gòu)用鋼管和低壓流體輸送用管50萬t［2］。

魯寶鋼管于20世紀(jì)80年代末期建廠，從美國引進(jìn)了一套ARE（Accu Roll＆Expander）高精度軋擴(kuò)管機(jī)組。該機(jī)組原設(shè)計(jì)的年產(chǎn)能為7.1萬t，規(guī)格Φ63～114 mm。自從2003年魯寶鋼管加入寶鋼后，經(jīng)過持續(xù)改進(jìn)與創(chuàng)新，Accu Roll軋管機(jī)已經(jīng)改進(jìn)成一種全新軋管機(jī)，形成了ARE集成鋼管生產(chǎn)技術(shù)。作為單倍尺生產(chǎn)機(jī)組，該機(jī)組的年產(chǎn)能提升到30萬t，規(guī)格擴(kuò)大到Φ133～325 mm。

精密鋼管廠的前身為1958年建設(shè)的上海鋼管廠，1998年隨著上海市冶金工業(yè)重組，上海鋼管廠加入寶鋼集團(tuán)，2007年9月加入寶鋼股份，更名為寶鋼精密鋼管廠。精密鋼管廠的主要設(shè)備包括Φ114 mm Accu Roll軋管機(jī)組1套、Φ90 mm自動(dòng)軋管機(jī)組1套、冷軋管機(jī)5臺(tái)和冷拔管機(jī)18臺(tái)。精密鋼管廠利用寶鋼的原料材優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)形成了以生產(chǎn)小直徑冷拔、冷軋電站鍋爐用管為主導(dǎo)產(chǎn)品，輔之以一定量的汽車用精密鋼管和油氣采集輸送用管的生產(chǎn)特色，目前該廠的年生產(chǎn)量約為10萬t。

寶鋼特鋼有限公司的前身為1963年建設(shè)的上鋼五廠鋼管廠，是我國最早生產(chǎn)高合金精密無縫鋼管的企業(yè)，誕生了我國第一支不銹鋼航空用無縫鋼管，是我國航天、航空、石油化工、儀表、機(jī)械等工業(yè)用不銹鋼無縫鋼管的重要生產(chǎn)基地，也是我國核電用管專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)；產(chǎn)品規(guī)格Φ6～133 mm，其中各類鍋爐用不銹鋼鋼管約占50%，耐熱鋼鋼管占10%，雙相鋼鋼管占18%。寶鋼特鋼有限公司鋼管廠的主要軋管設(shè)備有Φ100 mm二輥斜軋穿孔機(jī)組1套，60 MN臥式擠壓管機(jī)組1套，二輥冷軋管機(jī)24臺(tái)，從德國引進(jìn)的SKW75VMR高速冷軋管機(jī)1臺(tái)，從德國引進(jìn)的KPW50VMR高速冷軋管機(jī)1臺(tái)及各種噸位冷拔管機(jī)8臺(tái)。

2 軋管設(shè)備改造及技術(shù)進(jìn)步

盡管寶鋼Φ140 mm連軋管機(jī)組自1985年投產(chǎn)以來取得了令人矚目的成績，但是單一生產(chǎn)機(jī)組的格局令寶鋼無縫鋼管在國內(nèi)外鋼管市場的競爭方面處于劣勢。近十年來，為了進(jìn)一步提高寶鋼無縫鋼管在國內(nèi)外市場上的競爭力和市場地位，寶鋼加大了無縫鋼管機(jī)組的深度改造和技術(shù)創(chuàng)新力度，為提高鋼管產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)高端產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

2.1 Φ140 mm生產(chǎn)線改造和技術(shù)進(jìn)步

全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組是鋼管軋管機(jī)組中生產(chǎn)節(jié)奏最快、生產(chǎn)效率最高的機(jī)組之一。1993年Φ140 mm連軋管機(jī)組年產(chǎn)量達(dá)到50萬t，之后通過連軋芯棒冷卻水槽移位改造，延長了芯棒噴涂水溶性潤滑劑的干燥時(shí)間，顯著提高了芯棒潤滑性能，解決了原來認(rèn)為全浮動(dòng)芯棒連軋管機(jī)固有的連軋管“竹節(jié)”缺陷，壁厚精度進(jìn)一步提高；隨后通過對(duì)環(huán)形加熱爐、再加熱爐、芯棒熱處理爐的控制儀表系統(tǒng)的集中控制以及環(huán)形加熱爐的數(shù)學(xué)模型優(yōu)化加熱控制，使管坯的加熱溫度控制更為準(zhǔn)確和均勻。1999年以后，又進(jìn)一步通過對(duì)熱軋生產(chǎn)線三大機(jī)組（穿孔、軋管、減徑）等的一系列重大技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了Φ140 mm連軋管機(jī)組無縫鋼管熱軋量從50萬t到目前的80萬t的飛躍，達(dá)到了世界上Φ140 mm連軋管機(jī)組的最大產(chǎn)能。寶鋼Φ140 mm連軋管機(jī)組歷年產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 寶鋼Φ140 mm連軋管機(jī)組歷年產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)情況萬t

近十年來Φ140 mm生產(chǎn)線的裝備改造和技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）投產(chǎn)初期僅有119 mm、152.5 mm、162.5 mm 3個(gè)連軋孔型，后來自主開發(fā)出169 mm、189 mm和200 mm連軋孔型；突破了原設(shè)計(jì)限制，將產(chǎn)品最大外徑從139.7 mm擴(kuò)大到194.0 mm，壁厚從3～25 mm擴(kuò)大到3～32 mm；張力減徑機(jī)孔型自最初的AO、AR、BO、BR、CR系列，發(fā)展到BM、B100D、A100D、C100D、ARDBH、BRDBH、CRDBH系列，尤其是優(yōu)化開發(fā)的張力減徑機(jī)孔型及孔型系列RDBH是一種世界首創(chuàng)的非傳統(tǒng)孔型，改變了由兩種孔型分別軋制厚壁管與薄壁管的歷史，開創(chuàng)了由一種孔型從厚壁軋制到薄壁軋制的新局面，大大提高了Φ140 mm連軋管機(jī)組的產(chǎn)能［3］。

（2）通過張力減徑機(jī)三電改造及壁厚控制研究，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫管理，在線料流及熱區(qū)全程單根物料跟蹤功能，并為此后實(shí)現(xiàn)的張力減徑機(jī)切頭控制（CEC控制）和平均壁厚控制創(chuàng)造了條件［4］。

（3）2008年11月對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行深度改造，其核心是將桶形輥穿孔機(jī)改成錐形輥穿孔機(jī)，另外整體更新連軋管機(jī)芯棒潤滑系統(tǒng)。改造后，穿軋高合金鋼管的能力加強(qiáng)，同時(shí)穿孔擴(kuò)徑增大，穿孔變形能力提高，可適當(dāng)分擔(dān)連軋管機(jī)的變形任務(wù)；同時(shí)在穿孔機(jī)架設(shè)置了機(jī)內(nèi)定心輥，提高了鋼管的壁厚精度，使Φ140 mm連軋管機(jī)組的優(yōu)勢得到更好的發(fā)揮。改造后，2009年5月該機(jī)組的月產(chǎn)量達(dá)到了7萬t，產(chǎn)品的壁厚精度水平有較大提高，同時(shí)具備了生產(chǎn)高難度軋制品種的功能，產(chǎn)品合金含量從最初的5%以下提高到目前的20%。

（4）通過開展油井管水淬熱處理綜合技術(shù)研究，在國內(nèi)首次開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全新鋼管水淬熱處理工藝、設(shè)備和油井管水淬鋼種，為油井管產(chǎn)量的擴(kuò)大和新產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。

2.2 Φ114 mm Accu Roll機(jī)組改造及技術(shù)進(jìn)步

世界首臺(tái)Accu Roll軋管機(jī)由美國艾特納標(biāo)準(zhǔn)工程公司與原華美鋼管工程公司（中美合資）聯(lián)合設(shè)計(jì)制造，于1990年在魯寶鋼管建成投產(chǎn)［5］。Accu Roll軋管機(jī)是一種高精度無縫鋼管軋機(jī)，相比小型自動(dòng)軋管機(jī)，可以“一機(jī)代三機(jī)”，即1臺(tái)Accu Roll軋管機(jī)代替1臺(tái)自動(dòng)軋管機(jī)和2臺(tái)均整機(jī)；因此，Accu Roll機(jī)組在中小企業(yè)應(yīng)用廣泛。但是該機(jī)組也存在產(chǎn)品內(nèi)表面質(zhì)量不理想和斜軋產(chǎn)量低的問題。近十年來魯寶鋼管對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了許多設(shè)備改造和技術(shù)創(chuàng)新工作，具體如下。

（1）先后開發(fā)了159 mm、219 mm孔型，鋼管年產(chǎn)量從設(shè)計(jì)的7.1萬t提高到22.0萬t。

（2）在Accu Roll軋管機(jī)后增加1臺(tái)平整精軋機(jī)，將其粗軋功能與精軋功能分離開來。Accu Roll軋管機(jī)作為粗軋機(jī)，僅承擔(dān)減壁延伸的作用，將提高鋼管內(nèi)外表面質(zhì)量的任務(wù)交給了精軋機(jī)。平整機(jī)的原理是對(duì)鋼管進(jìn)行減壁0.5～1.0 mm，磨光鋼管的內(nèi)外表面，這樣可以對(duì)鋼管內(nèi)外表面進(jìn)一步輾平，消除鋼管的內(nèi)螺紋缺陷。同時(shí)，由于平整機(jī)承擔(dān)了一定的減壁量，可以減少Accu Roll軋管機(jī)對(duì)鋼管的壁厚變形量，即減小軋制后鋼管的直徑和壁厚比值，從而消除Accu Roll軋管機(jī)在軋制極限薄壁管時(shí)產(chǎn)生的一系列頭尾缺陷；既提高了鋼管質(zhì)量和成材率，又提高生產(chǎn)效率，降低軋輥、芯棒和導(dǎo)盤的消耗。

（3）在Accu Roll軋管機(jī)上增加擴(kuò)管功能。將Accu Roll軋管機(jī)改造成軋擴(kuò)管機(jī)，首先在變形工具上進(jìn)行了改變：將軋輥的孔型按照擴(kuò)管的原理進(jìn)行修改，將導(dǎo)盤改為導(dǎo)板，將芯棒改為頂頭。在改進(jìn)過程中，沒有改變軋輥的轉(zhuǎn)轂外形、導(dǎo)盤架等。這樣，Accu Roll軋管機(jī)變成了一臺(tái)既能軋管又能擴(kuò)管的新型軋擴(kuò)管機(jī)［6］。

改進(jìn)后Accu Roll軋管機(jī)組的工藝流程是：穿孔→軋擴(kuò)管→平整→定徑→冷卻。改進(jìn)后的Accu Roll軋管機(jī)組是一種全新的軋管機(jī)組——ARE高精度軋擴(kuò)管機(jī)組，產(chǎn)品規(guī)格由原來的Φ114～219 mm拓寬至Φ133～325 mm，鋼管內(nèi)螺紋高度最大值由原來的0.44～0.88 mm降至0.08 mm，基本達(dá)到了消除內(nèi)螺紋的目的［6］；產(chǎn)量提升至32萬t，綜合競爭力提高。

2.3 Φ460 mm PQF連軋管機(jī)組

寶鋼于2008年在山東省煙臺(tái)市投建大直徑無縫鋼管生產(chǎn)線，熱軋產(chǎn)品規(guī)格為Φ219～457 mm，從德國SMS Meer公司引進(jìn)主體設(shè)備。該生產(chǎn)線采用最新的三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)組，包括目前世界先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備、控制系統(tǒng)及質(zhì)量保證系統(tǒng)；產(chǎn)品品種有油井管、高壓鍋爐管及專用管等；產(chǎn)品質(zhì)量好、尺寸精度高、品種范圍廣，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量52萬t。管坯主要采用連鑄坯，高合金鋼產(chǎn)品可用軋制坯，可對(duì)管坯進(jìn)行離線尾部冷定心，以改善薄壁管尾部壁厚精度及穿孔穩(wěn)定性；帶導(dǎo)板立式錐形輥穿孔機(jī)，穿孔孔型封閉性好，穿孔后臺(tái)配置包括機(jī)內(nèi)定心在內(nèi)的6機(jī)架定心機(jī)；采用了頂頭自動(dòng)循環(huán)更換裝置，有利于提高頂頭壽命，改善毛管內(nèi)表面質(zhì)量；穿孔前臺(tái)設(shè)置有管坯預(yù)旋轉(zhuǎn)裝置，有利于管坯的穿孔咬入［7］。

軋管機(jī)配備為三輥限動(dòng)芯棒連軋管機(jī)（德國SMS Meer公司將其命名為PQF連軋管機(jī)）和回退式限動(dòng)芯棒，芯棒具有在線和離線穿棒2種方式，軸向整體換輥。三輥在孔型橫截面上，輥徑差小，進(jìn)而軋輥圓周速度差小，軋制變形更均勻穩(wěn)定，有利于馬氏體不銹鋼等難軋制品種的生產(chǎn)。2014年3月，煙臺(tái)寶鋼鋼管有限責(zé)任公司Φ460 mm PQF軋管機(jī)組成功批量軋制出13Cr套管產(chǎn)品，并應(yīng)用于海洋石油開采。

3 品種開發(fā)

企業(yè)所有工藝設(shè)備技術(shù)的創(chuàng)新和改造，其目的都是為了生產(chǎn)出具有市場競爭力的產(chǎn)品，新產(chǎn)品的研發(fā)是企業(yè)立足于市場的根本保證。在陸續(xù)開展大規(guī)模的設(shè)備改造和工藝技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，寶鋼依托裝備和工藝技術(shù)的進(jìn)步，加大了國家能源用高端產(chǎn)品的開發(fā)力度，并相繼開發(fā)出抗腐蝕系列油井管、耐熱油套管、抗擠毀管、高等級(jí)UOE焊管工藝技術(shù)和集成管線鋼管、超超臨界高壓鍋爐管等市場急需的石油天然氣開采開發(fā)、輸送以及電站鍋爐用高壓鍋爐管等高端能源用管，不僅替代了進(jìn)口，同時(shí)提升了我國能源用管技術(shù)水平和競爭力。

3.1 油井管

隨著油氣需求的增加、油氣資源的減少以及油田開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在開采的油田中，含CO2、H2S介質(zhì)的油田越來越多，對(duì)抗H2S應(yīng)力腐蝕、抗CO2均勻腐蝕、抗Cl－點(diǎn)腐蝕的各種抗腐蝕油套管需求不斷增加，API系列耐腐蝕油井管已經(jīng)不能滿足油田現(xiàn)場開發(fā)生產(chǎn)的實(shí)際需要。鑒于上述情況，寶鋼依托軋管、熱處理等生產(chǎn)線的改造和技術(shù)創(chuàng)新，加快了非API系列油套管新產(chǎn)品的開發(fā)，重點(diǎn)研制開發(fā)抗腐蝕、高抗擠毀、稠油熱采、深井用等一系列油套管產(chǎn)品。寶鋼油套管品種的開發(fā)情況見表3。

表3 寶鋼油套管品種的開發(fā)情況

由表3可知：寶鋼在2000年以前只能生產(chǎn)API系列中部分油套管；2000年以后寶鋼油套管的發(fā)展是一個(gè)從碳鋼不斷向合金鋼、不銹鋼發(fā)展，由普通油套管向抗腐蝕油套管發(fā)展的過程，滿足了國內(nèi)外深井、超深井、腐蝕環(huán)境井、稠油等油氣井的開采開發(fā)的需要。

特殊螺紋接頭作為油井管的重要產(chǎn)品系列，可以滿足高壓氣井、深井、超深井、熱采井、定向井、水平井和腐蝕性井等苛刻井況對(duì)油套管產(chǎn)品性能的要求。寶鋼特殊螺紋接頭的研究和開發(fā)，與中國石油天然工業(yè)勘探開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)，從1995年開始研發(fā)特殊螺紋接頭，到目前為止已有14個(gè)油套管產(chǎn)品系列問世。寶鋼特殊螺紋接頭的開發(fā)歷程見表4。

寶鋼根據(jù)油田實(shí)際工況條件研究開發(fā)的特殊螺紋接頭油套管產(chǎn)品，在中國石油天然氣集團(tuán)公司（簡稱中石油）、中國石油化工集團(tuán)公司（簡稱中石化）、中國海洋石油總公司（簡稱中海油）的油田，以及延長油田和海外油田都得到了廣泛的應(yīng)用，并得到用戶的高度認(rèn)可。在與用戶的共同進(jìn)步中，寶鋼主要取得了以下成績：

（1）BGT1螺紋連接類型，2000年首批產(chǎn)品在四川油田使用。寶鋼成為國內(nèi)第一家具備特殊螺紋接頭批量生產(chǎn)供貨能力的廠家。

（2）BG-DWC螺紋連接類型，2005年在吉林油田順利完成套管鉆井，是中石油國內(nèi)陸地第一口全井用套管鉆進(jìn)并鉆穿油層的產(chǎn)品［8］。

（3）BGT1螺紋連接類型，2006年L80-13Cr油管在平湖八角亭油氣田使用，是國產(chǎn)特殊螺紋接頭產(chǎn)品在海上油田的第一次使用。

（4）BGT1/BGC螺紋連接類型，2009年鎳基合金油套管在普光油田使用［9］。寶鋼成為國內(nèi)第一家具備鎳基合金油套管生產(chǎn)供貨能力的廠家。

表4 寶鋼特殊螺紋接頭的開發(fā)歷程

（5）BGT1螺紋連接類型，2010年BT-S13Cr 110超級(jí)13Cr油管在塔里木油田使用［10］。寶鋼成為國內(nèi)第一家具備超級(jí)13Cr油管生產(chǎn)供貨能力的廠家。

2013年，寶鋼針對(duì)“三超”氣井，即超高壓、超高溫和超深井苛刻工況，開發(fā)了新一代BGT2特殊螺紋接頭油套管系列產(chǎn)品。按照油套管螺紋接頭性能評(píng)價(jià)最權(quán)威的ISO 13679∶2002《石油和天然氣工業(yè)管道連接試驗(yàn)程序》國際標(biāo)準(zhǔn)，BGT2特殊螺紋接頭油套管系列產(chǎn)品通過了國際第三方權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)——加拿大C-FER公司最高級(jí)別ISO 13679∶2000標(biāo)準(zhǔn)的Ⅳ級(jí)試驗(yàn)評(píng)估［11］。

3.2 鍋爐管

由于節(jié)能減排及提高鍋爐效率的需要，國內(nèi)新建電站鍋爐均向超臨界、超超臨界方向發(fā)展；因此對(duì)鍋爐管的高溫持久性能、高溫蠕變性能、高溫氧化性能提出了更高的要求。為適應(yīng)該變化，寶鋼結(jié)合設(shè)備改造和技術(shù)進(jìn)步，開發(fā)出合金含量更高、用于超臨界、超超臨界鍋爐的鍋爐管新品種。

T91高壓鍋爐管是寶鋼投入開發(fā)力度最大的新產(chǎn)品。該產(chǎn)品的研發(fā)項(xiàng)目從1999年開始，研究了T91化學(xué)成分對(duì)常溫和高溫性能的影響，并通過微觀組織研究，揭示了彌散碳化物分布對(duì)強(qiáng)化機(jī)體的作用［12-13］；開發(fā)了大型轉(zhuǎn)爐批量生產(chǎn)高鉻鋼技術(shù)，使寶鋼300 t轉(zhuǎn)爐冶煉合金含量的水平提高到了14%，為寶鋼大批量生產(chǎn)高附加值的高合金鋼產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)；研究開發(fā)了T91鋼溫錠熱裝及均熱工藝、圓坯軋制孔型及工藝、圓坯退火工藝；突破了Φ140 mm連軋管機(jī)組原產(chǎn)品大綱只生產(chǎn)合金含量小于5%的材質(zhì)設(shè)計(jì)，將合金含量擴(kuò)大到14%，并形成T91鋼管軋制系列專有技術(shù)。

同時(shí)，寶鋼在T91鋼管研制成功的基礎(chǔ)上，于2004年又率先在國內(nèi)成功研制出T23產(chǎn)品，2007年研制出T92產(chǎn)品，并在2007年10月實(shí)現(xiàn)了S30432（Super 304）、TP310HNbN奧氏體不銹鋼鋼管的批量生產(chǎn)。目前，寶鋼已形成高壓鍋爐管系列供貨能力，實(shí)現(xiàn)了向主蒸汽600℃超超臨界電站鍋爐受熱面部件高溫過熱器、再熱器、水冷壁等關(guān)鍵部位整臺(tái)機(jī)組供貨，鋼種覆蓋整個(gè)超超臨界燃煤機(jī)組。

3.3 管線管

管道輸送是石油天然氣最高效、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)輸方式。寶鋼利用板管一體化的優(yōu)勢，在高等級(jí)UOE焊管工藝技術(shù)自主開發(fā)和集成管線鋼管開發(fā)和應(yīng)用方面成效顯著。圖1所示為寶鋼焊管廠自投產(chǎn)以來的生產(chǎn)量情況。

寶鋼HFW生產(chǎn)線累計(jì)生產(chǎn)110萬t鋼管，總長度約15 819 km；其中X70鋼級(jí)72 312 t，海底管線管23 882 t，抗HIC（氫致開裂）的管線鋼管約8 000 t。寶鋼UOE生產(chǎn)線自2008年投產(chǎn)到2013年底，共生產(chǎn)銷售了約140萬t鋼管，總長度約2 400 km；其中X80鋼級(jí)46萬t，X70鋼級(jí)91萬t；另在海底管線工程應(yīng)用4.72萬t，酸性環(huán)境用抗HIC/抗SSC（應(yīng)力腐蝕開裂）的雙抗管線管3.41萬t；并在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)X100鋼級(jí)管線管的商業(yè)供貨。

寶鋼管線鋼管典型工程開發(fā)與應(yīng)用有：

（1）西氣東輸二線工程。西氣東輸二線工程全長8 704 km，其主干線4 978 km全部采用X80鋼級(jí)管線鋼管，是當(dāng)時(shí)世界上距離最長、鋼管直徑和壁厚最大的X80鋼級(jí)天然氣管線工程。寶鋼開發(fā)試制并批量生產(chǎn)了34萬t X80鋼級(jí)UOE直縫焊管，其性能見表5。該批X80鋼級(jí)UOE直縫焊管滿足了西氣東輸二線工程主干線對(duì)18.4~27.5 mm不同壁厚規(guī)格Φ1 219 mm UOE焊管的需求。

圖1 寶鋼焊管廠自投產(chǎn)以來的生產(chǎn)量情況

表5 寶鋼開發(fā)并應(yīng)用于西氣東輸二線工程的X80鋼級(jí)UOE焊管的性能

同時(shí)，寶鋼還為西氣東輸二線工程提供了30萬t直徑為1 016 mm、壁厚為17.5～26.2 mm的X70鋼級(jí)UOE焊管；并開發(fā)配套了最大壁厚為33 mm的X70鋼級(jí)熱煨彎管母管和壁厚為32 mm的X80鋼級(jí)熱煨彎管母管；全方位地滿足西氣東輸二線工程需求。

（2）基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度大應(yīng)變管線鋼管。長輸管道有時(shí)不可避免地要經(jīng)過地震帶、水土流失地區(qū)和凍土層等地質(zhì)惡劣地區(qū)，需要采用基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度大應(yīng)變管線鋼管。寶鋼根據(jù)國際管線發(fā)展需求，以“鐵素體+貝氏體”的雙相組織設(shè)計(jì)并開發(fā)試制大應(yīng)變管線鋼和管線鋼管［14］。表6是寶鋼X70鋼級(jí)HD大應(yīng)變管線鋼管的性能。該X70鋼級(jí)HD大應(yīng)變管線鋼管是針對(duì)中緬油氣管道開發(fā)的，具有很好的抗時(shí)效性，能夠很好地滿足工程需求。中緬油氣管道項(xiàng)目應(yīng)用基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的X70鋼級(jí)HD大應(yīng)變管線鋼管1.03萬t，是我國首次實(shí)現(xiàn)大應(yīng)變管線鋼管這種全新產(chǎn)品從試驗(yàn)研究、試制和真正意義的工程應(yīng)用。

（3）南海荔灣項(xiàng)目。中國南海荔灣項(xiàng)目是我國目前水深最深的海底天然氣管道工程項(xiàng)目。為實(shí)現(xiàn)海底厚壁管線鋼管國產(chǎn)化，寶鋼從成分設(shè)計(jì)、軋制到焊管制造全流程，進(jìn)行最大壁厚31.8 mm、直徑762 mm的DNV485/X70鋼級(jí)和壁厚30.2/28.6 mm、直徑762 mm的DNV450/X65鋼級(jí)海底管線鋼管開發(fā)試制。寶鋼試制的海底管線鋼管能很好地滿足DNV-OS F101∶2007《海底管線系統(tǒng)規(guī)范》和中國南海荔灣項(xiàng)目的技術(shù)要求。到目前為止，寶鋼共生產(chǎn)了4.71萬t直徑762 mm、厚壁28.6～31.8 mm的DNV485/X70和DNV450/X65鋼級(jí)海底管線鋼管，并成功地應(yīng)用于南海荔灣項(xiàng)目。

（4）澳大利亞昆士蘭管線項(xiàng)目。2010年寶鋼UOE焊管廠才投產(chǎn)不足2年，充分利用“冶煉—軋制—制管”全流程一站式的優(yōu)勢，獲得了澳大利亞昆士蘭管線項(xiàng)目（QCLNG項(xiàng)目）22萬t Φ1 067 mm大直徑X70鋼級(jí)管線鋼管的全部供貨合同，是目前我國出口總量最大的一單大直徑直縫埋弧焊管合同，同時(shí)也是我國首次管線管生產(chǎn)過程從冶煉—軋制—焊管制造全流程進(jìn)行第三方監(jiān)造。寶鋼通過嚴(yán)格的質(zhì)量設(shè)計(jì)和全流程一貫制質(zhì)量控制，保質(zhì)、保量、按時(shí)地完成了該合同，為寶鋼管線鋼管進(jìn)一步走向海外奠定了基礎(chǔ)。

表6 寶鋼X70鋼級(jí)HD大應(yīng)變管線鋼管的性能

4 結(jié)語

寶鋼經(jīng)過多年來的設(shè)備改造、新建生產(chǎn)線以及持續(xù)不斷的技術(shù)進(jìn)步，目前已經(jīng)成為具有全球競爭力的鋼管供應(yīng)商之一。寶鋼鋼管產(chǎn)能在擴(kuò)大，鋼管產(chǎn)品規(guī)格組距配套更加完善，品種更加健全，可以不斷滿足能源工業(yè)發(fā)展的需求。隨著“十二五”規(guī)劃的實(shí)施，寶鋼也將迎來新一輪發(fā)展的契機(jī)。寶鋼將進(jìn)一步完善并開發(fā)市場急需的高強(qiáng)度耐酸性環(huán)境腐蝕鉆桿、油套管、管線鋼管等碳鋼產(chǎn)品以及馬氏體、雙相不銹、奧氏體合金等高合金產(chǎn)品，從而為國家乃至世界能源工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

［1］劉玉文，余大典，李建新，等.寶鋼ERW 610焊管機(jī)組的技術(shù)先進(jìn)性分析［J］.鋼管，2006，35（1）：32-36.

［2］黃衛(wèi)鋒，李建新，姚士杰，等.寶鋼UOE大口徑直縫埋弧焊管機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢［J］.寶鋼技術(shù)，2008（5）：11-14.

［3］孫澄瀾.用冪函數(shù)建立張力減徑機(jī)工作機(jī)組減徑率分配通式［J］.寶鋼技術(shù)，1999（4）：53-59.

［4］單恩芝.自動(dòng)化技術(shù)在寶鋼鋼管軋機(jī)改造中的應(yīng)用［J］.寶鋼技術(shù)，2006（3）：27-30.

［5］殷國茂.中國鋼管50年［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，2004：42，221.

［6］王旭午，楊為國，李學(xué)進(jìn).ARE高精度軋擴(kuò)管機(jī)組的改進(jìn)研究［J］.寶鋼技術(shù)，2008（5）：30-34.

［7］付博，楊為國，張少瑩.淺談煙寶PQF Ф460機(jī)組熱軋線投產(chǎn)調(diào)試與試生產(chǎn)［J］.寶鋼技術(shù)，2013（3）：75-79.

［8］王琍，黃子陽，宋生印.寶鋼鉆井用套管實(shí)物性能試驗(yàn)研究［J］.寶鋼技術(shù)，2010（2）：49-53.

［9］沈琛，張忠鏵，張春霞.高酸性腐蝕氣田用BG2250-125鎳基合金油管開發(fā)［J］.中國工程科學(xué)，2010，12（10）：35-36.

［10］鄒炯強(qiáng).寶山鋼鐵股份有限公司順利完成首批BTS13Cr110超級(jí)13Cr油管生產(chǎn)［J］.鋼管，2010，39（1）：52.

［11］王琍.寶鋼集團(tuán)有限公司新一代高氣密封特殊螺紋油套管產(chǎn)品BGT2通過國外第三方評(píng)估［J］.鋼管，2014，43（2）：10.

［12］王起江，鄒鳳鳴，張瑞，等.寶鋼T91高壓鍋爐管性能試驗(yàn)與研究［J］.寶鋼技術(shù)，2003（4）：46-50.

［13］王起江，鄒鳳鳴.寶鋼T91高壓鍋爐管的研究與開發(fā)［J］.寶鋼技術(shù)，2003（增）：28-32.

［14］鄭磊，傅俊巖.高等級(jí)管線鋼的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.鋼鐵，2006，41（10）：1-10.

Development of Steel Pipe Technology of Baosteel

DING Weijun，ZHANG Zhonghua
（Baoshan Iron&Steel Co.，Ltd.，Shanghai 201900，China）

Fully summarized here are the configurations and characteristics of the main steel pipe plants of Baosteel.Described are the equipment revamps of the Φ140 mm full floating mandrel mill line and the Φ114 mm Accu Roll plant，as well as the general conditions of the Φ460 mm PQF plant.Baosteel’s product variety R&D history is reviewed，concerning OCTG，boiler pipe and welded pipeline pipe etc.，and actual application cases of typical products are elaborated.

Baosteel；steel pipe mill；equipment revamp；steel pipe；variety R&D；research progress

TG335.7

A

1001-2311（2014）03-0009-08

2014-04-29）

丁維軍（1971-），男，碩士，高級(jí)工程師，鋼管條鋼事業(yè)部副總經(jīng)理，從事鋼管技術(shù)管理工作，曾獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。