管線鋼材質(zhì)的管道如何能夠快速進(jìn)行管道切割作業(yè)？

所謂的管線鋼，是用來(lái)制造石油天然氣管線輸送系統(tǒng)的鋼種。用其制成的管線系統(tǒng)作為石油、天然氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸工具，具有經(jīng)濟(jì)、安全、不間斷的優(yōu)點(diǎn)。用管線鋼制成的管道進(jìn)行切割作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先要了解管線鋼的性能及應(yīng)用領(lǐng)域，下面就這個(gè)問題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

X系列管線鋼（國(guó)內(nèi)L系列）合金體系采用低碳，Ti-Nb微合金化技術(shù)、配合添加一定量的Cu-Ni，通過軋鋼工藝優(yōu)化，-20 ℃的落錘撕裂試驗(yàn)(DWTT)的撕裂面域達(dá)100%，-20 ℃的沖擊吸收功均值為357 J，正負(fù)偏差在23 J以內(nèi)。

1.管線鋼的應(yīng)用

1.1管線鋼產(chǎn)品形態(tài)包括無(wú)縫鋼管和焊接鋼管，可分為高寒、高硫地區(qū)和海底鋪設(shè)三類。這些工作環(huán)境惡劣的管線，線路長(zhǎng)，又不易維護(hù)，對(duì)質(zhì)量要求都很嚴(yán)格。

1.2在石油及天然氣管道搶修和管道切割作業(yè)中經(jīng)常遇到的X80型號(hào)的合金鋼管，其中X在API Spec 5L標(biāo)準(zhǔn)中代表管線鋼，80則是它的強(qiáng)度級(jí)別，其單位是“kpsi”，X80表示它較小屈服強(qiáng)度要達(dá)到80kpsi的管線鋼，轉(zhuǎn)換成公制單位約等于552MPa。在我國(guó)，L表示管線鋼。在《GB/T 9711-2011石油天然氣工業(yè) 管線輸送系統(tǒng)用鋼管》中明確：我國(guó)的L555相當(dāng)于API Spec 5L的X80。

1.3管線鋼X80是高強(qiáng)度管線鋼的美國(guó)分類型號(hào)。其較小屈服值（MPa）為555；這一概念屬于材料力學(xué)范疇的概念，屈服值是指材料拉伸時(shí)在屈服鋼級(jí)從X60 迅速提高到了X80。

2.管線鋼的標(biāo)準(zhǔn)

目前在我國(guó)使用的油氣輸送鋼管的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有API SPEC 5L、DNV-OS-F101、ISO 3183和GB/T 9711等，大致情況如下：

2.1 API 5L（管線管規(guī)范）是美國(guó)石油學(xué)會(huì)制定的一個(gè)被普遍采用的規(guī)范。規(guī)范僅僅針對(duì)鋼管產(chǎn)品，但不包括管線的設(shè)計(jì)、選用或安裝等。

2.2 DNV-OS-F101（海底管線系統(tǒng)）是挪威船級(jí)社專門針對(duì)海底管線而制定的規(guī)范。涉及內(nèi)容很廣泛，包括管線設(shè)計(jì)、材料、制造、安裝、檢測(cè)、運(yùn)行、維護(hù)等各方面。單就對(duì)鋼管的技術(shù)要求，通常比API 5L規(guī)范還要嚴(yán)格。

2.3 ISO 3183是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的關(guān)于油氣輸送鋼管交貨條件的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)也不涉及管線設(shè)計(jì)、安裝等。技術(shù)條款制定得比較全面、詳細(xì)。

2.4 GB/T 9711最新版本是2017版。此版本是參考自ISO 3183:2012和API Spec 5L第45版，在二者基礎(chǔ)上編制。與參考的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一致，規(guī)定了兩個(gè)產(chǎn)品規(guī)范水平：PSL1和PSL2。PSL1提供了標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量水平的管線鋼管；PSL2增加了包括化學(xué)成分、缺口韌性、強(qiáng)度性能和補(bǔ)充無(wú)損檢測(cè)（NDT）的強(qiáng)制性要求。

API SPEC 5L和ISO 3183是國(guó)際上具有較大影響的管線管規(guī)范，相比之下，世界上大多數(shù)石油公司都習(xí)慣采用API SPEC 5L規(guī)范作為管線鋼管采購(gòu)的基礎(chǔ)規(guī)范。

3. 管線鋼鋼管等級(jí)和鋼級(jí)（GB/T 9711-2017）

表中：L后面的數(shù)字表示最小屈服強(qiáng)度（單位為MPa）；X后面的數(shù)字也表示最小屈服強(qiáng)度（單位為1000psi）；交貨狀態(tài)：R=軋制，N=正火（正火+回火），Q=淬火+回火，M=熱機(jī)械軋制；后綴P表示含有規(guī)定含量的磷。

4.管線鋼材質(zhì)管道切割作業(yè)

4.1管線鋼材質(zhì)管道切割作業(yè)首選工具為XJQG-1型防爆冷切割機(jī)，具有體積小、重量輕（皮卡即可裝下全套設(shè)備）、無(wú)火花、通用液壓動(dòng)力、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)非對(duì)稱、圓率較低的管道有著較高的適應(yīng)性和寬泛性。使用管線鋼專用切割刀片即可避免切割熱所造成的碳化物偏析而引起機(jī)械性能降低和熱處理變形。

同時(shí)XJQG-1防爆切管機(jī)是實(shí)現(xiàn)管線搶修搶險(xiǎn)及管線建設(shè)的機(jī)械冷切割野外防爆作業(yè)的工程切割類工具，能夠切割大口徑（DN800以上）及45mm厚度以下所有管材。并且在管道切割作業(yè)的同時(shí)能夠?yàn)楣艿朗┖缸鳂I(yè)加工坡口（只需同時(shí)裝入銑刀和坡口刀即可實(shí)現(xiàn)一次切坡，提高工效）。

4.2對(duì)管線鋼材質(zhì)的管道進(jìn)行搶修和切割作業(yè)時(shí)，依據(jù)《石油燃?xì)夤艿谰S搶修管理程序》規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)當(dāng)使用防爆類電器及液壓工具、手動(dòng)工具入場(chǎng)。施工人員應(yīng)穿著防靜電或帶有靜電導(dǎo)流裝置工作服。

禁止使用電動(dòng)機(jī)類切割機(jī)或裝載電機(jī)類切割工具、手砂輪、氣割、高速粒子水切設(shè)備均不得在搶修現(xiàn)場(chǎng)使用。管道進(jìn)行維搶修和管道切割時(shí)，應(yīng)按照預(yù)警信息的內(nèi)容，做好人員、設(shè)備、物資的準(zhǔn)備工作，同時(shí)啟動(dòng)事故搶修應(yīng)急處置方案。攜帶必要的勞保用品、現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)設(shè)備和搶修工具前往事故現(xiàn)場(chǎng)。

4.3使用水冷卻方式進(jìn)行管道切割作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持水流勻速噴灑，均勻施灑于刀片表面和管道切縫，地面應(yīng)當(dāng)設(shè)有石油回收槽或冷卻水回收槽，防止水量過大而影響作業(yè)坑施工。

使用液氮冷卻時(shí)，注意其低溫特性對(duì)體的傷害。使用液氮添加時(shí)，應(yīng)當(dāng)穿戴防凍手套，避免與液氮大面積和長(zhǎng)時(shí)間接觸。如果切管機(jī)切割管道時(shí)處于狹小的空間，一定要注意操作安全，操作人員應(yīng)當(dāng)戴壓縮空氣進(jìn)行管道切割作業(yè)，防止液氮大面積蒸發(fā)后對(duì)人員造成窒息。

4.4選擇使用與管徑相同的高強(qiáng)度鏈條，在進(jìn)行管道切割預(yù)緊時(shí)，使其拉應(yīng)力比普通管道的扭矩提高10N.m左右，注意左右兩副鏈條相對(duì)管道的垂直度與相互的平行關(guān)系。如果兩副鏈條存在不平行時(shí)，存在較大的切割應(yīng)力不僅使切管機(jī)發(fā)生切割軌道偏移還會(huì)使切管刀片加劇磨損。

4.5選擇使用XJ-DX03型刀片。在安裝刀片時(shí)，不得使用硬物敲擊、擊打刀齒及刀片，以防止變形和刀片脫落。

總之，在進(jìn)行管線鋼材質(zhì)管道進(jìn)行管道切割作業(yè)前，應(yīng)當(dāng)將物、料、交通工具準(zhǔn)備好，對(duì)于突發(fā)的事件要有應(yīng)急處理方案和實(shí)施作業(yè)方案。管道切割作業(yè)中要做到行動(dòng)聽指揮，嚴(yán)格遵守《先鋒管道切割規(guī)范》和流程，才能確保安全順利地完成管道切割任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

1.李鶴林. 油氣管道基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)及抗大變形管線鋼的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 石油科技論壇, 2008, 27(2):7.

2.黃開文. X80和X100鋼級(jí)管線鋼的合金化原理和生產(chǎn)要點(diǎn)[J]. 軋鋼, 2004.

3.高惠臨. 管線鋼與管線鋼管[M]. 中國(guó)石化出版社, 2012.

4.焦多田, 蔡慶伍, 武會(huì)賓. 軋后冷卻制度對(duì)X80級(jí)抗大變形管線鋼組織和屈強(qiáng)比的影響[J]. 金屬學(xué)報(bào), 2009, 45(9):6.