國內(nèi)外油氣輸送管道鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀與研究

摘 要：為了研究了解國內(nèi)外油氣輸送管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，本文介紹了ISO 3183和API 5L、CSA Z245.1、IOGP S-616等國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)概況，國內(nèi)新版GB/T 9711修訂變化情況，介紹目前國內(nèi)油氣輸送管道用鋼管產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)模式，還對比分析了CSA Z245.1、IOGP S-616和GB/T 9711標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)差異。研究表明：國外鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展較快，多建立在對API 5L或ISO 3183等為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的補充要求之上，IOGP S-616內(nèi)容詳細(xì)，指標(biāo)嚴(yán)格，CSA Z245.1具備自身特點，我國已形成基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)加多重補充技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)模式。

關(guān)鍵詞：油氣管道，標(biāo)準(zhǔn)，鋼管，對比

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.14.007

0 引 言

油氣輸送管道作為國家工業(yè)能源動脈，對于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可替代的重要性，鋼管產(chǎn)品質(zhì)量直接決定管道的質(zhì)量安全，我國管道建設(shè)經(jīng)歷數(shù)年發(fā)展，油氣管道鋼管標(biāo)準(zhǔn)的水平整體上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平[1]。鋼管標(biāo)準(zhǔn)作為鋼管產(chǎn)品質(zhì)量控制技術(shù)文件已成為研究重點，為了研究了解國內(nèi)外油氣輸送管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，本文重點選取國內(nèi)、外先進(jìn)的油氣輸送管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9711、ISO 3183和API 5L、IOGP S-616、CSA Z245.1等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹，同時簡述我國油氣管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)以及鋼管生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)模式現(xiàn)狀，對比分析研究我國標(biāo)準(zhǔn)與國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)差異，以期為推進(jìn)我國鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展提供參考。

1 國外標(biāo)準(zhǔn)

1.1 ISO 3183和API 5L《管線鋼管》

ISO 3183和A PI 5 L作為國際知名的油氣輸送管道鋼管標(biāo)準(zhǔn)，在實際管線建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，ISO 3183當(dāng)前最新版本為ISO 3183：2019（第四版）于2019年10月發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO TC 67/SC 2歸口管理。API 5L當(dāng)前最新版本為API Spec 5L第46版，于2018年4月發(fā)布，由美國石油學(xué)會（A PI）組織管理。在兩者差異方面，2019版的I S O 3183在框架上變化很大，刪除了與A PISPEC 5L—2018相同的內(nèi)容，將A PI SPEC 5L—210 8作為引用標(biāo)準(zhǔn)，從而保持與其一致。在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容方面，相比于API SPEC 5L—2018增加了附錄“歐洲陸上天然氣管道PSL-2鋼管訂貨”[2]。兩項標(biāo)準(zhǔn)對于鋼管和管道行業(yè)來說已經(jīng)非常熟悉，在此不用過多介紹。

1.2 國際油氣生產(chǎn)商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)IOGP S-616《API5L和ISO 3183管線鋼管補充規(guī)范》

IOGP S - 6 1 6 是由國際油氣生產(chǎn)商協(xié)會（International Association of Oil amp; Gas Producers，IOGP）發(fā)布，IOGP協(xié)會的會員包括了世界著名油氣行業(yè)上游生產(chǎn)商和相關(guān)油氣協(xié)會組織，業(yè)務(wù)遍及世界各地。IOGP標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來被其會員及油氣生產(chǎn)商廣泛采用，IOGP S-616的發(fā)布依托龐大的全球著名油氣行業(yè)生產(chǎn)商協(xié)會成員，將對于未來管線管市場以及鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展具有一定的引導(dǎo)作用[3]。

IOGP S-616是對API 5L和ISO 3183管線鋼管的補充規(guī)定，第一版發(fā)布于2019年1月，現(xiàn)行版本發(fā)布于2022年8月為第2版。該規(guī)范遵循一個通用的文件結(jié)構(gòu)，共包括表1所示的四個文件，它們與采購訂單一起規(guī)定并組成了鋼管采購的總體技術(shù)規(guī)范。該規(guī)范在使用時應(yīng)與配套的采購數(shù)據(jù)單、信息要求規(guī)范（IRS）和質(zhì)量要求規(guī)范（QRS）一起使用。

在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍方面，該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了用于石油和天然氣工業(yè)管道運輸系統(tǒng)的無縫和焊接鋼管的產(chǎn)品規(guī)范等級PSL 2的制造要求。在內(nèi)容結(jié)構(gòu)方面IOGP S-616與API 5L一致，在標(biāo)準(zhǔn)中通過定義“add、replace、delete”等術(shù)語對與API 5L全文中有變化的內(nèi)容條款進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)注對照和說明，更加便利于標(biāo)準(zhǔn)使用者的使用和理解。標(biāo)準(zhǔn)中對于鋼管生產(chǎn)過程控制和產(chǎn)品檢驗提出了嚴(yán)格要求，如化學(xué)成分、力學(xué)性能等指標(biāo)要求更為詳細(xì)嚴(yán)格，尤其重點對無損檢測要求進(jìn)行了全面系統(tǒng)的提升。

1.3 加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)CSA Z245.1《鋼管》

CSA Z245.1：22發(fā)布于2022年8月，是第11版，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了CSA Z662中規(guī)定的用于輸送流體介質(zhì)的鋼管的要求。標(biāo)準(zhǔn)適用于輸送石油和天然氣管道系統(tǒng)的無縫管、電焊管（大于70 KHz）和埋弧焊管。適用管徑范圍為21.3～2032 mm。CSA Z245.1中依據(jù)是否進(jìn)行缺口韌性試驗將鋼管分為三種類別：a）第Ⅰ類是不需要進(jìn)行管體缺口韌性檢驗的鋼管；b）第Ⅱ類是要求以能量吸收和剪切面積形式對管體進(jìn)行缺口韌性檢驗的鋼管；c）第Ⅲ類是要求以能量吸收的形式對管體進(jìn)行缺口韌性檢驗的鋼管。

CSA Z245.1標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)容和其結(jié)構(gòu)方面與ISO3183和API 5L差異較大，特色鮮明，自成體系，例如化學(xué)分析試驗、試驗頻次等要求差異較大，在指標(biāo)劃分方面ISO 3183和API 5L依據(jù)鋼級、管徑、壁厚等因素區(qū)分要求，CSA Z245.1要求沒有細(xì)分。標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)沖擊韌性試驗將鋼管劃分為3類，但在其他試驗中則沒有區(qū)分，此外標(biāo)準(zhǔn)中在化學(xué)成分控制要求中，設(shè)置了計算系值，通過碳元素含量確定計算系數(shù)，最終控制其他元素含量。有興趣的學(xué)者可進(jìn)一步結(jié)合CSA Z662《油氣輸送管道系統(tǒng)》中的不同應(yīng)用環(huán)境對CSA Z245.1進(jìn)行深入分析探究。

2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 GB/T 9711—2023《石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管》

GB/ T 9711《石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管》是我國油氣輸送管道應(yīng)用最廣泛的管線鋼管國家標(biāo)準(zhǔn)，自1988年第一版發(fā)布以來，經(jīng)歷了1997年、2011年、2017年、2022年4次修訂[4]。新版GB/T 9711為2023版，于2023年11月27日發(fā)布，2024年3月1日起實施。GB/T 9711—2023修改采用ISO 3183：2019《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》，而ISO 3183：2019是對API 5L：2018的補充，因此GB/T 9711—2023是對API 5L：2018的補充。本次標(biāo)準(zhǔn)修訂變更的內(nèi)容不多，主要新增了硬度試驗、錯邊時焊縫和HAZ夏比沖擊試驗試樣位置、導(dǎo)向彎曲試驗復(fù)驗以及增加附錄A（資料性）純氫輸送管道用PSL2鋼管的訂購等要求。

GB/T 9711—2023版與GB/T 9711—2017版相比，新版中按照修改采用標(biāo)準(zhǔn)的編寫要求在文本中與API Spec 5L：2018相同要求的部分不再重復(fù)，只對修改和補充內(nèi)容進(jìn)行規(guī)定，此外內(nèi)容按照API Spec5L：2018中相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，所以新版標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)變化較大，篇幅大量縮減，在實際使用過程中可能會給標(biāo)準(zhǔn)使用者帶來不便，建議與API Spec 5L第46版文本相結(jié)合使用，針對此次修訂變化內(nèi)容進(jìn)行分析，生產(chǎn)中執(zhí)行最新版本。

2.2 國家管網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)DEC-NGP-S-PL-003-2020-1《輸氣管道工程鋼管通用技術(shù)規(guī)格書》（技術(shù)規(guī)格書）

《國家管網(wǎng)集團(tuán)設(shè)計與工程建設(shè)準(zhǔn)則》（PipeChina Designamp;Engineering Code，簡稱DEC）是由國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司（以下簡稱國家管網(wǎng)公司）制定發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)文件。適用于我國油氣管道、油庫、儲氣庫、液化天然氣接收站等項目建設(shè)和運行管理等方面。在油氣輸送管道工程用鋼管方面，DEC-NGP-S-PL-003-2020-1《輸氣管道工程鋼管通用技術(shù)規(guī)格書》（以下簡稱技術(shù)規(guī)格書）是國家管網(wǎng)公司為加強輸氣管道工程鋼管的采購過程管理，統(tǒng)一輸氣管道項目技術(shù)規(guī)格書的編制格式、主要訂貨技術(shù)要求和技術(shù)評分標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)成為我國重大油氣管線鋼管主要訂貨標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)是對API Spec 5L：2018（第46版）的補充，使用時應(yīng)與API Spec 5L：2018（第46版）一起使用，標(biāo)準(zhǔn)中未敘及的條款及內(nèi)容均按API Spec 5L：2018（第46版）及其修改的規(guī)定執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容方面規(guī)定了不同管線級別對應(yīng)鋼管化學(xué)成分、顯微組織、力學(xué)性能、靜水壓試驗、幾何尺寸、工藝質(zhì)量、無損檢測等要求。

2.3 項目數(shù)據(jù)單和企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)

國外在重要管道工程中的典型做法是以ISO3183/API 5L作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)上增加化學(xué)成分、力學(xué)性能及缺陷驗收極限等補充規(guī)定， 制定適用于具體工程的補充技術(shù)條件[2]。我國也采用類似方法，在具體項目執(zhí)行中，由管道設(shè)計單位根據(jù)特定環(huán)境氣候等因素，制定了項目數(shù)據(jù)單，即作為訂貨標(biāo)準(zhǔn)的補充技術(shù)條件，明確了如數(shù)據(jù)單中的技術(shù)條款與技術(shù)條件中的條款不一致時，以數(shù)據(jù)單為準(zhǔn)。此外，制管廠在執(zhí)行國家油氣重大管線時針對特定項目，除執(zhí)行訂貨標(biāo)準(zhǔn)及附加協(xié)議外，為進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量通常針對特定項目制定和執(zhí)行企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量內(nèi)部控制標(biāo)準(zhǔn)（即內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)），我國油氣管線鋼管生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前基本形成了由GB/T 9711（基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)）+DEC技術(shù)規(guī)格書（補充要求）+項目數(shù)據(jù)單（具體項目要求）+企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)（生產(chǎn)控制要求）等構(gòu)成的產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)模式。

項目數(shù)據(jù)單中對于具體工程用鋼管的化學(xué)成分、拉伸性能、夏比沖擊韌性、落錘撕裂試驗、管端加工、壁厚允許偏差、外徑允許偏差、長度允許偏差、直度允許偏差、管端加工、靜水壓力、外焊縫打磨要求等指標(biāo)進(jìn)行補充要求。

企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)中主要規(guī)定了無損檢測設(shè)備的靈敏度校驗、鋼管補焊、管徑控范圍控制、焊縫高度、焊偏、內(nèi)外焊道熔深、錯邊、殘余應(yīng)力、管端不圓度、噘嘴、鋼管剩磁、焊縫修磨、表面外觀檢查及管體修磨等要求。主要目的是優(yōu)化鋼管外觀尺寸，便于管道焊接現(xiàn)場的施工焊接。

3 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)對比

為反映國內(nèi)外鋼管標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)水平和差異，筆者對CSA Z245.1-2022、IOGP S-616-2022和GB/T9711-2023標(biāo)準(zhǔn)選取有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對比，相關(guān)情況見表3。

從表3中可以看出，定位于對API Spec 5L補充文件的IOGP S-616—2022，其框架結(jié)構(gòu)與API相同，涵蓋內(nèi)容更為全面詳細(xì)，總體指標(biāo)水平均嚴(yán)于API Spec 5L；CSA Z245.1：2022在框架上具有自身特點，整體條款相比于API Spec 5L不夠詳細(xì)，指標(biāo)要求有嚴(yán)有松，保持了自有特色；GB/ T 9711—2023相比于API Spec 5L，指標(biāo)水平基本相當(dāng)，補充內(nèi)容不多，其新增純氫輸送管道用PSL2鋼管的訂購附錄為輸氫管材訂購提供了依據(jù)。

4 結(jié) 語

（1）我國油氣管線鋼管生產(chǎn)目前形成了基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)格書、項目數(shù)據(jù)單、內(nèi)控要求等組成的完備的鋼管質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)模式，產(chǎn)品質(zhì)量水平要求較高，有效保證了國家能源輸送管道安全。

（2）國外油氣輸送管道鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展較快，要持續(xù)跟蹤國外標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展變化，加大對于IO GPS-616和CSA Z245.1等先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的研究力度，及時關(guān)注國際管道鋼管技術(shù)發(fā)展方向，提前做好生產(chǎn)檢驗技術(shù)儲備，研究借鑒國外先進(jìn)方法促進(jìn)我國鋼管標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。

（3）隨著全球碳減排以及對于海洋油氣資源開發(fā)力度的加大，管道輸送介質(zhì)呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢，應(yīng)加大對于氫氣、二氧化碳輸送和海底油氣輸送用鋼管的標(biāo)準(zhǔn)研究，以適應(yīng)未來鋼管應(yīng)用的發(fā)展變化帶來的標(biāo)準(zhǔn)需求。

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作者簡介

毛濃召，碩士，高級工程師，研究方向為油氣管材研究與開發(fā)。

（責(zé)任編輯：袁文靜）