无缝不锈钢管316l,不锈钢管在石油石化中的应用

1 不锈钢在石油石化中的应用

不锈钢按化学成分可分为Cr不锈钢、Cr-Ni不锈钢、Cr-Ni-Mo不锈钢，按应用领域可分为医用不锈钢、耐大气腐蚀不锈钢、抗氧化不锈钢、耐Cl-腐蚀不锈钢等。但最常用的分类是根据钢的组织结构，一般可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢钢和沉淀硬化不锈钢。在石油石化应用中，奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢占有很大比重。

一般铁素体不锈钢的Cr含量在13%～30%之间，C含量一般小于0.25%。退火或时效后，碳化物在铁素体晶界析出，从而达到耐蚀性。一般来说，铁素体不锈钢的耐蚀性低于奥氏体不锈钢和双相钢，但高于马氏体不锈钢。但由于与其他不锈钢相比生产成本低，在对耐腐蚀性和强度要求不高的化工和石化应用领域有着广泛的应用。例如广泛应用于含硫石油、硫化氢、常温硝酸、碳酸、氢氨母液等环境，

马氏体不锈钢一般Cr含量在13%～17%之间，C含量比较高，在0.1%～0.7%之间。它具有较高的强度、硬度和耐磨性无缝不锈钢管316l，但耐蚀性较低。主要用于石油石化领域中腐蚀性介质较少的环境，如需要高韧性和冲击载荷的部件，如汽轮机叶片、螺栓等相关零件。

奥氏体不锈钢的Cr含量在17%～20%之间，Ni含量在8%～16%之间无缝不锈钢管316l，C含量一般低于0.12%。在奥氏体组织下。与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有优良的耐蚀性、塑性、韧性、加工成型性能、焊接性能、低温性能等，因此在各个领域应用最广泛，其用量约占量的70%左右。在石油石化领域，奥氏体不锈钢对强腐蚀介质和低温介质有很大的优势，如耐腐蚀性高的内部元件，尤其是耐晶间腐蚀环境，如换热器/管件，

双相不锈钢是在单相不锈钢的基础上发展起来的，其Ni含量一般为奥氏体不锈钢的一半左右，降低了合金成本。奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性和较高的综合性能，解决了铁素体和马氏体不锈钢耐腐蚀性弱，奥氏体不锈钢强度和耐磨性不足的缺点。在石油石化领域，主要用于耐海水腐蚀的海上石油平台、酸性部件和设备，尤其是耐点蚀部件。

沉淀强化不锈钢主要通过沉淀强化机制获得高强度性能，同时牺牲了自身的耐蚀性，因此很少在腐蚀性介质中使用，一般用于石化机械采矿等行业。

2 不锈钢管在石油石化中的应用

石油石化工业是国民经济的支柱产业，在国民经济中占有举足轻重的地位。在过去的20年里，不锈钢管的生产技术，无论是无缝的还是焊接的，都有了很大的提高。国内一些厂家生产的不锈钢管已达到完全替代进口产品的水平，实现了钢管的国产化。

在石油石化工业中，不锈钢管主要用于管道输送系统，包括高压炉管、配管、石油裂化管、流体输送管、热交换管等。要求不锈钢在潮湿环境下具有良好的性能和酸性服务条件。

2.1 高压氢气用大口径厚壁不锈钢无缝管的应用

为适应低质原油加工和环保要求，国内炼化企业不断优化炼油装置加工结构，调整产品结构。其中，加氢裂化、加氢精制等高压加氢装置近年来发展迅速，装置的加工能力也在不断提高。氢气管道的主要特点是管径大、管壁厚。

在高压面氢材料的选择上，由于其工作条件高温高压，国内外普遍采用TP321/H和TP347/H作为高压面氢管道的材料。以上两种不锈钢材料由于加入了Ti、Nb等稳定的化学元素，具有耐高温腐蚀和高温机械性能。

目前，国内大口径、厚壁氢气管道主要采用热穿孔+冷轧/冷拔的方式生产。处理过程如图1所示。

与其他方法制造的钢管相比，热穿孔+冷轧/冷拔制造的钢管具有表面质量好、尺寸精度高、管壁组织均匀等特点。

对于高压堆氢钢管，由于工作介质的特殊性，对钢管原材料的要求比较高。因此，设计院对高压面氢管道的要求是：S≤0.015%，P≤0.030%，非金属夹杂物A、B、C、D类不高于1.5级。成品管材需进行超声波检测，人工比对缺陷不大于管材公称壁厚的5%。

2.2 低温LNG用焊接不锈钢管的应用

由于社会的发展，人们环保意识的提高，清洁能源越来越受到重视。LNG是一种清洁高效的能源，在国民生产生活中发挥着重要作用，LNG接收站和LNG运输船如雨后春笋般涌现。LNG是将气态天然气在常压下冷却至-162℃，使其凝结成液体。因此，用于LNG运输的管道必须具有高低温性能。

对于低温LNG输送管，国内外大多采用超纯、低碳、低硫、低磷不锈钢材料。近年来，双级不锈钢很受LNG用户欢迎，其中TP304/304L、TP316/316L应用广泛。双正钢不仅具有L级耐腐蚀性能和低温性能，而且具有较高的力学性能。

目前国内外主流的低温LNG用焊接不锈钢管一般采用自动单元焊接成型工艺、UOE成型工艺和JCO成型工艺加工。主要流程分别如图2和图3所示。

自动焊接机组是壁厚不厚时使用的一种快速、高效、自动化的焊管生产方法。目前板材大多采用排辊成型，然后在线焊接热处理。一些焊接单位还集成了板材在线超声波、在线焊缝超声波、焊缝自动跟踪技术等先进技术，可为LNG长输管道制造提供高效的制造作业，缩短制造商的生产工期.

UOE成型技术是目前国际上应用最广泛、成熟、质量得到认可的低温LNG焊管生产工艺，其主要工艺技术已经定型。

JCO成型工艺是近年来新兴的成型工艺。该成型工艺是分步预弯和管体数控弯制的有机结合。

对于LNG不锈钢焊管，由于其使用环境是-162℃的低温环境，对于LNG管材来说，必须具有较高的低温冲击性能。目前大多数设计院、科研院所、生产厂家要求LNG管道的低温冲击性能不低于80J，横向膨胀量按ASME B 31.3不低于0.38mm。

对于不锈钢焊管来说，焊缝是管材的薄弱环节，焊缝质量的好坏直接影响管道乃至管线的安全。焊接系数是评价焊缝质量的重要因素之一。对于低温LNG焊管，焊接系数Ej=1.0，焊接接头必须为全熔透接头。焊接接头完成后，必须对所有焊缝进行100%射线探伤，焊缝不得有未焊透、无焊缝夹杂、无咬边、无裂纹等缺陷，以保证焊接接头在低温条件下的稳定性。

3 展望

输油管道是不锈钢管的最大消费领域。不锈钢管在石油工业的装备制造、采油、炼油和运输中发挥着重要作用。近年来，国家加大了对石油资源的开发力度。同时，作为全球最大的石油净进口国，随着石油刚性需求的增加，石油相关产业将进一步发展，对不锈钢管的需求将持续。增加。2017年，中国钢铁行业出现回暖迹象。国内不锈钢管龙头企业纷纷加大与中石油、中石化在石油管道方面的合作，以提高市场占有率。同时，

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