石油和天然气管道类型:无缝,ERW, LSAW

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了解石油化工行业使用的三种钢管:无缝、ERW(电阻焊)、LSAW(纵向埋弧焊)。无缝管是将实心钢坯拉入穿孔器制成的。焊接管是通过切割、弯曲、焊接线圈(ERW)或钢板(LSAW)生产的。

无缝钢管

无缝管是从钢坯开始生产的,钢坯经过加热和穿孔形成管状截面。“无缝”一词是指没有缝焊。< / p >

采用无缝钢管不同的应用程序在油气行业:< / p >

  • 上游操作(油井管
  • 中游(输送和分配流体,如石油、天然气、蒸汽、酸、泥浆)
  • 下游(提炼石油和天然气衍生产品的工艺管道)
  • 公用事业服务的一般管道应用程序

最常见的管道类型用于石油和天然气工业的有(ASTM管规格):< / p >

  • ASTM A53, A106, A333,和API 5L(高、低温碳素钢用碳素钢管的种类)
  • ASTM A335等级P5至P91(炼钢厂和电厂用高温高压铬钼合金钢管)
  • ASTM A312系列300和400 (不锈钢管等级304,316,321,347
  • ASTM A790 / A928(双层和超级双工管,双铁素体和奥氏体结构)
  • 各种镍合金材料规格(英科乃尔,哈氏合金,镍铜合金,蒙乃尔,镍200)
  • 有色金属管(铝、铜、黄铜、铜镍)规格

一些规格只涵盖无缝管(例如ASTM A106),其他适用于无缝管和焊接管(例如ASTM A53)。< / p >

碳钢管(A53、A333、A106和API 5L)的市场份额最大,因为它们可以用于大多数高低温应用;不锈钢管的主要应用是用于腐蚀性场合(当温度和压力增加,或输送的流体越来越具有腐蚀性时,使用更高等级的不锈钢管)。< / p >

在油气上游行业,API 5 ct关键规范是否涵盖油井管(石油国家管材)。< / p >

无缝钢管不应与无缝管.实际上,有一些重要的管道和管道之间的差异,这不仅仅是语义上的。一般来说,“管”一词适用于任何用于输送流体的管状部分,而“管”一词适用于管状部分(各种形状,圆形、椭圆形、方形),用于结构/机械应用、仪器系统和压力设备的建造,如锅炉、热交换器和过热器。

无缝钢管的价格

无缝管有一个更高的价格每吨比一并管道,一般20 - 30%,由于他们相当复杂的生产过程(比电阻焊的制造过程和铰接LSAW管道),由于无缝钢管制造商的数量相当有限(市场具有垄断性质)。< / p >

对于特定尺寸和规格(例如20英寸的管道或使用特殊或特殊材料的高壁厚管道,例如ASTM A335 P91管道),全球管道供应商很少,因此,每吨(或每米)的价格受到影响。< / p >

由于这一事实,这是一个错误的做法估计管每吨价格使用标准价格为所有碳钢或不锈钢管道,不管实际的直径,壁厚,和具体的评级:所有这些因素应考虑防止成本超支项目执行期间在稍后的阶段。此外,价格每天都在波动(尤其是合金管,它含有钼、镍、铜、铬等化学元素,每天在伦敦金属交易所或铁合金市场交易)。< / p >

无缝管道尺寸

ASME B36.10和B36.19规格包括石化工业无缝管的尺寸和重量(规格也适用于焊接管):< / p >

  • 的ASME B36.10规格包括1/8英寸和24英寸之间的碳和低合金无缝管尺寸(尺寸和重量)
  • 的ASME B36.19相反,规格涵盖不锈钢,双面,镍合金无缝和焊接管的尺寸和重量

商业无缝管道与公称管道尺寸指定(代表近似流体管道的输送能力)和“时间表”,指管的厚度(最常见的是安排40,性病,x, XXS碳/合金管道,和10年代,40年代和80年代对不锈钢和镍合金管)。< / p >

ASME管道尺寸规格可在线购买ASME网站或从IHS的在线商店。

无缝管制造过程

无缝管制造工艺

从1/8英寸到6英寸的低碳钢无缝管。是用所谓的“塞磨过程”或“挤压过程”(用于较小的直径)制造的,而“芯棒轧机过程”是用于较大的直径。< / p >

无缝钢管制造短片(资料来源:Tenaris Youtube频道)< / p >

ERW管(电阻焊)

ERW管道是用钢卷制造的:首先将钢卷展开,然后进行平滑、切割,最后通过电连接两端形成管道形状。< / p >

电阻焊管

ERW管的尺寸在1/2到20英寸之间,碳钢(ASTM A53是最常见的规格)和不锈钢(ASTM A312)。在尺寸方面,ASME B36.10和ASME B36.19是主要参考规范(焊接ERW管线的API 5L)。< / p >

美国机械工程师协会(ASME)和美国机械工程师协会(API)的尺寸图表显示了管道公称尺寸和壁厚的典型组合(称为“时间表”),并显示ERW管道重量,单位为千克(或磅)。< / p >

在过去的几年中,由于ERW管制造商采用了现代焊接技术(例如HFI和HFW,高频焊接),ERW管已经成为无缝管的有效替代品,无论是在价格上还是在性能上。随着时间的推移,焊接技术的这些进步降低了无缝管相对于ERW管的技术优势,使它们至少在某些应用(低/中压力和温度)可以互换。当然,无缝管将总是受益于钢坯相对于卷和板的内在优越的机械强度。

ERW管制造工艺

ERW管从钢卷开始制造,首先如下图所示展开、切割、加工、焊接和测试。< / p >

最常见的焊接技术用于石油和天然气管道是所谓的“高频感应技术”(ERW-HFI)组成的应用程序在管道的外表面感应电流能够产生一个健壮的缝焊,加入钢线圈紧密的双方。< / p >

ERW管制造工艺

ERW钢管制造工艺(资料来源:Tenaris Youtube频道

LSAW管(纵向埋弧焊)

LSAW管(埋弧焊)是通过切割、弯曲和焊接钢板(JCOE工艺)制造的。< / p >

LSAW管道与尺寸范围的无缝和ERW管道在16到24英寸之间,但是必须在24英寸以上的管道上的“必备”选项(24英寸为商业无缝管的最大尺寸)。< / p >

LSAW管的两种主要类型是纵向(单或双直缝焊接,DSAW)和螺旋型(称为HSAW, SSAW或SAWL管)。因此,DSAW与LSAW的区别在于,DSAW管在管的内外都有一个焊缝,而LSAW管在管的外表面只有一个焊缝。< / p >

LSAW管和ERW管的区别在于LSAW管是用钢板, ERW管的制造始于钢卷.< / p >

LSAW焊接管道

在石油和天然气行业,大直径API 5L.LSAW管道用于长距离高效地输送碳氢化合物。< / p >

HSAW/SSAW螺旋焊管用于非关键应用,如水的输送和分配(不用于石油和天然气)。< / p >

Lsaw管的制造工艺

LSAW管由所谓的JCoE工艺制造,从钢板开始,如下所示。< / p >

LSAW管道焊接
LSAW管制造工艺

LSAW钢管制造工艺(资料来源:科林斯管道工程Youtube频道).< / p >

ERW管VS.无缝管

“我的项目是使用ERW管道还是无缝管道?”的问题反复出现。两者各有利弊,需要慎重考虑,做出正确的决定:< / p >

无缝管的优缺点

  • 无缝管由实心钢块制造而成,没有任何焊缝,这可能代表薄弱区域(易受腐蚀、侵蚀和一般失效)
  • 与焊接管相比,无缝管在圆度和椭圆度方面具有更可预测和精确的形状。
  • 无缝管的主要缺点是每吨成本高于相同尺寸和等级的ERW管(无缝管与ERW管在2 - 20英寸范围内竞争)
  • 交货时间可能会更长,因为无缝管的制造商比焊接管少(焊接管比无缝管的进入壁垒低)
  • 无缝管可能有一个不一致的壁厚跨越他们的长度,实际上一般公差是+/- 12.5%

焊管的优缺点

  • 焊接管比无缝(ERW HFI型)便宜,因为它们是使用钢卷作为原料制造的制造工厂的原料
  • 由于生产基地较大,焊接管的交货周期比无缝管短
  • 焊接管具有一致的壁厚,因为它们是用线圈(ERW)或板(LSAW)制造的,两者都受到严格的公差控制
  • 焊接管的主要“缺陷”是焊缝的存在构成了一个弱点因素。虽然这在过去可能是正确的,但随着焊接技术在过去十年的进步,这变得越来越不正确。

结论:现代ERW-HFI焊接管绝对是无缝管的有效替代品,帮助终端用户降低价格和交货周期20 - 25%。< / p >

管,阀门,是工厂建设中影响最大的管道成本因素(根据经验,管道占工厂总成本的5-7%,管道约占该成本的60 - 70%,阀门占15 - 25%)。这些数值是指石油和天然气行业和碳钢材料的平均值(不锈钢、双相和镍合金管道类别的管道重量可能更高)。< / p >

最后一点:管道可能有不同的颜色(涂在外壳上)来代表它们所携带的流体类型。< / p >

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