Los tubos de acero sin costura de gran diámetro (generalmente tubos de acero sin costura con un diámetro exterior de más de Φ 406mm) desempeñan un papel insustituible en energía, química, energía eléctrica, ingeniería marina y otros campos debido a su alta resistencia, alta resistencia a la presión, resistencia a la corrosión y buenas propiedades de sellado. Con la mejora continua de los requisitos de la industria moderna para el rendimiento del material, la tecnología de fabricación de tubos de acero sin costura de gran diámetro ha seguido abriéndose paso, y los escenarios de aplicación han seguido expandiéndose, convirtiéndose en uno de los materiales clave que respaldan los principales proyectos nacionales y fabricación de equipos de alta gama.
I. Materiales básicos en el campo del transporte de energía
1. petróleo de larga distancia y tuberías de gas natural
En el transporte a larga distancia de los recursos de petróleo y gas, las tuberías de acero sin costura de gran diámetro son los "vasos sanguíneos" para construir tuberías troncales. Por ejemplo, el gasoducto de gas natural de la línea este de China y Rusia utiliza acero de grado X80 y tubos de acero sin costura con un diámetro de 1422mm. La capacidad de transmisión de gas de tubería única aumenta en un 30%, y el riesgo de fugas se reduce significativamente al reducir el número de soldaduras. En el desarrollo de petróleo y gas en aguas profundas, las tuberías de acero sin costura de grado L360QS que son resistentes a la corrosión por sulfuro de hidrógeno se utilizan para tuberías submarinas, que pueden soportar alta presión y entornos marinos complejos.
2. Almacenamiento y transporte de energía de gas natural licuado (GNL) e hidrógeno
Con el desarrollo de nueva energía, las estaciones receptoras de GNL y las tuberías de energía de hidrógeno tienen mayores requisitos de materiales. Las tuberías de acero de gran diámetro deben mantener la tenacidad a temperaturas ultra bajas de-196 ° C (como el acero Ni al 9%) y adaptarse a la resistencia a la fragilización por hidrógeno en entornos de hidrógeno. Un proyecto nacional de GNL utiliza tuberías sin soldadura de acero inoxidable dúplex y logra con éxito el transporte a baja temperatura a menos 162 ° C.
2. soporte clave para la fabricación de equipos de alta gama
1. "Barrera de seguridad" en equipos de energía nuclear
Se requieren tubos de acero sin costura de paredes gruesas de gran diámetro para las tuberías de vapor principales de las centrales nucleares, las tuberías de recipientes a presión del reactor y otras partes. Los materiales deben tener resistencia a altas temperaturas (como el acero P92 SA-335 con una resistencia de más de 100MPa a 620 ° C) y resistencia a la fragilidad por irradiación de neutrones. La unidad Hualong One utiliza tubos de acero sin costura de grado nuclear producidos en el país con un espesor de pared de 80mm, lo que garantiza el funcionamiento seguro de la isla nuclear.
2. piezas resistentes a altas temperaturas de unidades de potencia térmica supercríticas
En unidades ultra-supercríticas de 630 ℃, los tubos sin soldadura de acero austenítico resistente al calor de HR3C (25Cr-20Ni-Nb-N) se utilizan para los sobrecalentadores. Su resistencia es más del doble que la de los materiales tradicionales, lo que mejora significativamente la eficiencia de generación de energía. Un proyecto de unidad de 1000MW utiliza tuberías de acero de gran diámetro para reducir el número de filas de tuberías en un 20% y reducir el riesgo de desviación térmica.
III. Ingeniería marina y aplicaciones ambientales especiales
1. equipo de producción de petróleo y gas de alta mar
Los árboles de Navidad subacuáticos, las tuberías de puente y otros equipos requieren el uso de tubos de gran diámetro de aleación de titanio o acero dúplex. Por ejemplo, un campo de gas en el Mar del Sur de China utiliza tubos de acero inoxidable dúplex Φ 508mm 2205, que tienen una resistencia a la corrosión de 5 veces la del acero ordinario y cumplen con los requisitos de estabilidad de la presión externa a una profundidad de agua de 1500 metros.
2. Ingeniería polar y condiciones geológicas especiales
El proyecto Yamal LNG en el Ártico utiliza tubos sin soldadura de grado de acero X70 con tenacidad a baja temperatura de-60 ℃. Los granos se refinan a través de un proceso controlado de laminación y enfriamiento controlado para garantizar que las tuberías no sufran fracturas por fragilidad durante la construcción en la zona de permafrost. Además, las grandes tuberías de acero resistentes a la deformación (como X80 HD2) se utilizan para tuberías en áreas sísmicamente activas, que pueden absorber más del 2% de tensión axial.
IV. Retos técnicos y tendencias de desarrollo
1. avances del proceso de fabricación
Tecnología de extrusión en caliente: las extrusoras de 10.000 toneladas pueden producir tuberías de diámetro extra grande por encima de Φ 1200mm, lo que reduce la excentricidad de los métodos de perforación tradicionales.
Tratamiento térmico en línea: la resistencia y la dureza de las tuberías de acero de alta calidad X100 se mejoran a través del proceso DQ (enfriamiento directo) + T (templado).
Detección inteligente: el ultrasonido electromagnético (EMAT) se utiliza para lograr un control de precisión del grosor de la pared de ± 0,5mm, y la detección de fugas magnéticas puede identificar grietas profundas de 0,3mm.
Dirección de la innovación 2. Material
Diseño ligero: las tuberías compuestas de aleación de aluminio-magnesio y las tuberías reforzadas con fibra de carbono han entrado gradualmente en la etapa de prueba, reduciendo el peso en más del 40% en comparación con las tuberías de acero tradicionales.
Recubrimiento funcional: el recubrimiento epoxi modificado con grafeno puede extender la vida anticorrosión a 50 años y es adecuado para tuberías submarinas.
Materiales especiales para la energía del hidrógeno: desarrolle tubos de acero resistentes a la fragilidad del hidrógeno con nanotratamiento de superficie y reduzca el coeficiente de difusión de hidrógeno en 2 órdenes de magnitud.
