Бесшовные стальные трубы большого диаметра (обычно бесшовные стальные трубы с наружным диаметром более Φ 406 мм) играют незаменимую роль в энергетике, химической, электроэнергетической, морской технике и других областях благодаря их высокой прочности, стойкости к высокому давлению, коррозионной стойкости и хорошим уплотнительным свойствам. С постоянным улучшением требований современной промышленности к материальным характеристикам технология изготовления бесшовных стальных труб большого диаметра продолжала прорваться, и сценарии применения продолжали расширяться, становясь одним из ключевых материалов, поддерживающих крупные национальные проекты и производство высококачественного оборудования.
I. Основные материалы в области транспортировки энергии
1. Трубопроводы нефти и природного газа на большие расстояния
При транспортировке нефти и газа на большие расстояния бесшовные стальные трубы большого диаметра являются «кровеносными сосудами» для строительства магистральных трубопроводов. Например, газопровод Китай-Россия East Line использует сталь марки X80 и бесшовные стальные трубы диаметром 1422 мм. Мощность однотрубной транспортировки газа увеличивается на 30%, а риск утечки значительно снижается за счет уменьшения количества сварных швов. В глубоководной разработке нефти и газа, L360QS класса бесшовные стальные трубы, которые устойчивы к сероводородной коррозии используются для подводных трубопроводов, которые могут выдерживать высокое давление и сложные морские среды.
2. Хранение и транспортировка сжиженного природного газа (СПГ) и водорода
С развитием новой энергетики станции приема СПГ и трубопроводы водородной энергетики предъявляют более высокие требования к материалам. Стальные трубы большого диаметра должны поддерживать ударную вязкость при сверхнизких температурах-196 ° C (например, 9% Ni-сталь) и адаптироваться к сопротивлению водородному охрупчиванию в водородной среде. В отечественном СПГ-проекте используются дуплексные бесшовные трубы из нержавеющей стали и успешно достигается низкотемпературная транспортировка при минус 162 ° C.
2. Ключевая поддержка для производства высококачественного оборудования.
1. «Барьер безопасности» в оборудовании атомной энергетики
Толстостенные бесшовные стальные трубы большого диаметра требуются для основных паропроводов атомных электростанций, труб сосудов под давлением реактора и других деталей. Материалы должны обладать как высокотемпературной прочностью (например, сталь P92 с прочностью более 100 МПа при 620 ° C), так и устойчивостью к охрупчиванию нейтронным излучением. На установке Hualong One используются бесшовные стальные трубы отечественного производства ядерного класса с толщиной стенки 80 мм, что обеспечивает безопасную эксплуатацию ядерного острова.
2. Высокотемпературные устойчивые части закритических блоков тепловой энергии
В ультра-сверхкритических блоках 630 ℃, трубы ХР3К (25Кр-20Ни-Нб-Н) аустенитовые теплостойкие стальные безшовные использованы для перегревателей. Их выносливость более чем в два раза выше, чем у традиционных материалов, что значительно повышает эффективность выработки электроэнергии. В проекте установки мощностью 1000 МВт используются стальные трубы большого диаметра, чтобы уменьшить количество рядов труб на 20% и снизить риск теплового отклонения.
III. Морская инженерия и специальные применения окружающей среды
1. Оборудование для производства нефти и газа Deep-sea
Подводные елки, перемычки и другое оборудование требуют использования труб большого диаметра из титанового сплава или дуплексной стали. Например, газовое месторождение в Южно-Китайском море использует 2205 дуплексных труб из нержавеющей стали Φ 508 мм, которые имеют коррозионную стойкость Cl⁻ в 5 раз больше, чем у обычной стали, и отвечают требованиям стабильности внешнего давления на глубине воды 1500 метров.
2. Полярная инженерия и особые геологические условия
В арктическом проекте «Ямал СПГ» используются бесшовные трубы марки X70 с низкотемпературной вязкостью-60 ℃. Зерна очищаются посредством контролируемого процесса прокатки и контролируемого охлаждения, чтобы гарантировать, что трубы не страдают от хрупкого разрушения во время строительства в зоне вечной мерзлоты. К тому же, трубы большой деформации устойчивые стальные (как С80 ХД2) использованы для трубопроводов в сейсмически активных зонах, которые могут поглотить больше чем 2% осевое напряжение.
IV. Технические проблемы и тенденции развития
1. прорывы производственного процесса
Горячая технология штранг-прессования: штрангпрессы 10 000 тонн могут произвести экстра-большие трубы диаметра над Φ 1200 мм, уменьшая эксцентриситет традиционных методов прокалывания.
Онлайн термообработка: соответствие прочности и ударной вязкости высококачественных стальных труб X100 улучшается с помощью процесса DQ (прямая закалка) + T (отпуск).
Интеллектуальное обнаружение: электромагнитное ультразвуковое (EMAT) используется для достижения точности контроля толщины стенки ± 0,5 мм, а обнаружение магнитной утечки может идентифицировать трещины глубиной 0,3 мм.
2. Направление материальных инноваций
Легкая конструкция: композитные трубы из алюминиево-магниевого сплава и армированные углеродным волокном трубы постепенно вступили в стадию испытаний, снижая вес более чем на 40% по сравнению с традиционными стальными трубами.
Функциональное покрытие: Графен-модифицированное эпоксидное покрытие может продлить срок службы антикоррозийной защиты до 50 лет и подходит для подводных трубопроводов.
Специальные материалы для водородной энергетики: разработка устойчивых к водородному охрупчиванию стальных труб с нанообработкой поверхности и снижение коэффициента диффузии водорода на 2 порядка.
