石油套管的钢级及应用

油套管钢级共有H40，J55，K55，M65，N80，L80，C90，T95，C95，P110，Q125 二十个不同钢级，类型的油套管，为区分不同的钢级强度，螺纹类型，分别用不同色标和符号代表油，套管的钢级和螺纹。色标和英文字母后面的二为或三位数字表示油，套管的钢级的最低屈服强度，如J55表示其最低屈服强度为55000磅/英寸2（379Mpa）最高为80000磅/英寸2 （552Mpa），P110最低屈服强度为110000磅/英寸2（758Mpa）最高为140000磅/英寸2（965Mpa）。H，J，K，N代表一般强度油套管，C，L，M，T代表限定屈服强度油套管，具有一定的抗硫腐蚀性能。

油套管的钢级指材料的屈服强度,如H40表示强度为40*1000/145MPa=275.86MPa

本地一般表层套管用J55，油层套管用N80，有高压层用P110，或者井比较深，上部用P110。油套管钢级共有H40，J55，K55，M65，N80，L80，C90，T95，C95，P110，Q125 二十个不同钢级，类型的油套管，为区分不同的钢级强度，螺纹类型，分别用不同色标和符号代表油，套管的钢级和螺纹。色标和英文字母后面的二为或三位数字表示油，套管的钢级的最低屈服强度，如J55表示其最低屈服强度为55000磅/英寸2（379Mpa）最高为80000磅/英寸2 （552Mpa），P110最低屈服强度为110000磅/英寸2（758Mpa）最高为140000磅/英寸2（965Mpa）。H，J，K，N代表一般强度油套管，C，L，M，T代表限定屈服强度油套管，具有一定的抗硫腐蚀性能。

管道介质的输送压力有逐渐增高的趋势，在输气管线上尤为明显。这是因为在一定范围内提高输送压力会增加经济效益，以输气管线为例，在输量不变的条件下，随着输送压力的提高气体的密度增加而流速减小，从而使摩阻下降。    

在一条输气管线的站间距内由进站到出战压力逐渐下降，而流速逐渐增加，随之摩阻也逐渐增加，故离进站口 3 ／ 4 长度消耗生出站压差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 长度消耗另一半。输气管线与输油管线最大的差别是由进站到出站流速是逐渐增加的，这是介质的可压缩性造成的。而油基本上是不可压缩的，虽然输送压力沿管程逐步下降，但流速是不变的，摩阻也是前后相同的。由此看出对于输气管线压力的提高可使摩阻下降，而输送能耗下降。    

 还应指出，输气管线的能耗远比输油为大，仅以西气东输管线为例，该管线输送压力 p ： 10MPa ，输量为 120 亿 m3 ／年，管线长度为 4000KM ，粗略按经验估计能耗大致为 12 亿 m3 ／年，而输量的。 1/10 作为沿途的能源消耗掉了。     

由于对降低能耗的关切，输送压力有逐步增加的趋势。早期我国四川省的天然气管线输送压力为 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陕京线提升为 6MPa ，西气东输增至 10MPa ，国外经济发达国家近十气输气管线多选取 12MPa 。     

在输气管线上压比亦有逐渐下降的趋势。所谓压比指进站压力与出站压力之比，压比减少意味着全线均在较高的压力下运行，这样也可使能耗减小。早期压力多为 1.6 ，后来降至 1.4 ，近年国外有些输气管线取压比为 1.25 。当然，压比减小，压缩机站数要增加，从而投资会增加。对于管径、压力、压比均需进行优化计算和比选。     

当输量确定，通过优化确定管径、压力、压比以后，如选取较高压力而钢材强度等级太低，则会造成壁厚过大，这给制管、现场焊接以及运输等诸多环节带来困难，甚至难以实现。生产的需求促进了钢材等级的提高。     

API 于 1926 年发布 APl5L 标准，最初只包括 A25 、 A 、 B 三种钢级，最小屈服值分别为 172 、 207 、 251MPa 。 API 于 1947 年发布 APl5LX 标准，该标准中增加了 X42 ， X46 ， X52 三种钢级，其最小屈服值分别为 289 、 317 、 358MPa 。 1966 年开始，先后发布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四种钢级，其最小屈服值分别为 386 、 413 、 448 、 482MPa 。 1972 年 API 发布 U80 、 U100 标准，其最小屈服值分别为 551 、 691Mpa ，以后 API 又将 U80 、 U100 改为 X80 、 X100 。 粗略统计，全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 ％左右， X65 、 X60 均在 30 ％左右徘徊，小口径成品油管线也有相当数量选用 X52 钢级，且多为 ERW 钢管。     

关于 X80 钢级，国内、外议论很多，国际上曾对 X80 研制已耗巨额投资的钢铁巨头更是积极宣传 X80 ，甚至 X100 ，但时至今日 X80 只处于 " 试验段阶段，总长仅 400KM 左右。目前正在建设中的管线尚无采用 X80 钢级的，计划中或正在准备中兴建的管线尚无下定决心采用 X80 者，对此笔者曾与国外多家管道工程公司 ( 负责管道设计 ) 的技术人员交换过意见，大家看法基本相同， 大致可归纳如下：    

1 、 X80 钢级随着操作压力的提高及准备工作的完善将来必定会得到发展；     

2 、当前大石油业主不愿意首先选用 X80 大致出于以下原因：     

(1) 某一种新钢级 ( 包括炼钢、轧制、制管 ) 由开始生产至熟练的生产要有一个不合格率由高至低的过程，用同样的检验手段其出厂的不合格率也会有一个由低至高的过程，首先采用者要承担此风险；     

(2) 在现场焊接过程中，包括预热温度、层间温度、热入量等对新钢级要有一个探索过程，在此期间不合格率也有一个由高至低的过程，首先采用者更多地承担此风险；

(3) 采用 X80 后，现场使用的冷弯机、焊丝、环缝自动焊机、热弯头工艺等可能需要改变，重新购置或研制，从而增加了工程费用；     

(4) 采用 X80 后，同样直径，当操作压力不够高的情况下，钢材强度等级的提高意味着厚度的减薄，亦即厚度直径比 (t ／ D) 的减小，这也就意味着管线刚性的降低。从事故分析及风险分析看，管线的第三方破坏通常占破坏原因的 40 ％以上，而管线抵抗第三方破坏能力仅与 t ／ D 比有关而与强度等级无关。   

从我国国情看，我国虽然经济近十多年迅速发展，但仍属发展中国家，笔者建议在采用 X80 问题上我们不做 " 第一个吃螃蟹 " 的人，采取 " 韬光养晦 " 的策略，这对业主单位有利对我国冶金行业也有利。     

我国冶金行业在近十余年来为发展管道钢付出了极大的辛劳，取得可喜的业绩，目前正在全力攻关 X70 宽板 ( 做直缝埋弧焊焊管用 ) 并积极为能稳定 X70 热轧卷板的质量做努力，如当前决定大量采用 X80 钢级，因我国冶金业对此既无经验又无业绩而难与国外冶金行业竞争，笔者对我国冶金业不仅有深厚的感情，也深信我国冶金业的能力，但不宜操之过急，当然目前抽出少量的力量对 X80 进行探索还是必要的，但必须抓住主要矛盾。