油气输送管用热轧宽钢带新旧标准的对比分析

曹晓粉 ，李烨铮

（1.中国石油天然气管道科学研究院，河北 廊坊065000；2.油气管道输送安全国家工程实验室，河北 廊坊065000）

0 前 言

随着石油天然气需求量的不断增长，为增加其输送效率，管道的输送压力和管径也不断地增大，需要管线钢具备高强度和优异的低温韧性，用作这类输送管的管线钢都向着厚规格和高强度的高钢级方向发展[1－2]。目前，X70管线钢已被广泛应用，X80管线钢也已在多个项目中使用，X90和X100管线钢的研究和试生产正在进行[3－4]。管线钢的发展带动了相应标准的急速更新。2007年10月1日，API SPEC 5L第44版第一次与ISO 3183： 2007 （第 2 版修订版） 等同发布[5－6]。为了适应高钢级管线钢技术发展的要求，以及与国际标准接轨，我国在2013年5月9日发布了GB/T 14164—2013《石油天然气输送管用热轧宽钢带》，并于2014年2月1日实施。该标准是参考API SPEC 5L第44版和ISO 3183：2007，并结合当前石油天然气输送管道用热轧宽钢带的发展，对GB/T 14164—2005进行了修订，GB/T 14164—2013较GB/T 14164—2005内容有较大变化[7－8]。

笔者就修改的主要内容进行了对比分析，归纳整理出主要修订内容，希望能够为新标准的宣贯与应用起到积极的促进作用。

1 整体结构的变化

GB/T 14164—2013《石油天然气输送管用热轧宽钢带》按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草，其结构层次和编写规则与2005版基本保持一致。其中针对于旧版的主要变化为：①正文部分中，新版标准将旧版标准中的第七部分 “其他要求部分”纳入第六部分 “技术要求”6.10“特殊要求”中，并在特殊要求中对落锤撕裂试验、夏比V形缺口冲击试验和硬度试验做了详细协议要求，包括冲击和落锤试验的试验温度、冲击吸收能量、纤维断面率的最低要求值和落锤撕裂试验的最小剪切面积百分比以及最大允许硬度参考值和硬度打点图，而旧版标准中只是在其他要求中对试样断口形貌的剪切值测定和硬度测定做了笼统概述；②新版标准中明确增加了第十部分数值修约规则的规定，指出数值修约应符合YB/T 081的规定；③由于用户可根据断后伸长率公式自行计算断裂伸长率，新版附录部分中删除了旧版标准中的规范性附录A（断后伸长率表），节省篇幅4页，在不影响标准内容的同时，使标准更加精简。

2 标准内容的变化

2.1 范围及规范性引用文件

新标准在第一部分范围中增加了热轧宽钢带剪切钢板，将标准适用范围由 “热轧宽钢带”调整为 “热轧宽钢带及其剪切钢板”，扩大了标准的适用范围。

在引用标准方面，新版标准的引用标准为36个，比旧标准多引用8个标准，新增引用标准主要包括GB/T 9711，ISO 3183，API SPEC 5L等产品标准以及晶粒度、非金属夹杂物和显微组织等方法标准。这就需要使用方收集并熟悉相关引用标准的内容， 为标准的全面贯彻实施提供文件依据。

2.2 分类、牌号表示方法和代号

新标准中牌号不再采用旧标准中的由输送管线中的 “输”的首位拼音字母 “S”、屈服强度最小值，而是采用由代表输送管线的 “Line”的首位英文字母、屈服强度最小值（单位为MPa）、交货状态组成，同时新版标准中也给出了其他常用牌号，由代表管线钢的 “X”、 屈服强度最小值（单位为ksi）、交货状态组成，交货状态中字母分别表示：R（轧制），Q（淬火加回火），N（轧制正火、成型正火、正火或正火加回火）和M（热机械轧制或热机械成型），这样在钢的牌号上与国际通用标准取得了一致，方便标准的流通和应用。另外新版标准中所涵盖的钢带和钢板的强度范围比旧版要广一些，增加了3个新的高强度等级：L625/X90，L690/X100和L830/X120。PSL1和PSL2两种规范水平涉及的钢管等级有L175～L830 （A25～X120）共 14个强度级别。PSL1钢管等级范围为 L175～L485 （A25～X70）， PSL2 钢管等级范围为 L245～L830（B～X120）。

2.3 订货内容

新版标准除要求在订货时用户提供标准编号、质量等级、牌号、规格、交货状态等一般信息外，还提出了比旧版标准更多更具体的订货信息，包括产品类型 （钢带或钢板）、边缘状态、厚度精度、拉伸、冲击、落锤的试样方向、用途（输油、有类似要求的其他流体、输气）等内容，这就要求购方根据管线基本情况，结合新版标准4“订货内容”的要求，在订货时协商确定相关信息 （并在订货合同中注明）。

2.4 尺寸、外形、质量及允许误差等表格

旧版标准中表2～表5详细列出了钢带的厚度、宽度允许偏差、纵切钢带的宽度允许偏差和钢带的塔形允许高度，占用篇幅2页。因GB/T 709—2006《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、质量及允许偏差》中对不同规格钢板和钢带的尺寸、外形、质量及允许偏差做了详细规定[9]，且和旧版标准中规定的要求相一致，因而新版标准删除了这些和引用标准GB/T 709相重复的内容，只说明了钢板和钢带的尺寸、外形、质量及允许偏差符合GB/T 709的规定，使新版标准在保证内容完整的情况下更加简要明晰。

2.5 化学成分

对于PSL1，新版标准新增了对Cu，Ni，Cr和 Mo的最大含量限制，其中 w（Cu），w（Ni）以及w（Cr）都不应大于 0.50%，w（Mo）不应大于 0.15%，这与API SPEC 5L第44版中对PSL1的要求完全相同[10]。另外新增对B含量的规定，明确指出除非另有规定，否则不得随意加入B，残余w（B）应不大于0.001%。同时新增了对L245/B钢级关于w（Nb+V）应不大于0.06%的规定，这比旧版标准对化学成分的限制更加严格，相关方在按照标准的生产和订货过程中都应予以注意。但是在对C和Mn的含量关系规定中，新版标准对不同钢级的划分不够清楚。如：C含量比规定最大C含量每降低0.01%，对于L245/B～L360/X52，最大的w（Mn）不超过 1.65%；对于 L360/X52～L485/X70，最大w（Mn）不得超过1.75%；对于L485/X70，最大w（Mn）不得超过2.00%，这就不能明确L360/X52和L485/X70划分到哪个区间。

对于PSL2，新版标准中增加了L625/X90，L690/X100和L830/X120三个新钢级，同时对钢板和钢带不同交货状态的化学成分含量做了具体规定。新版标准中对PSL2各钢级及不同交货状态的C，Si，Mn，P和S含量要求与API SPEC 5L第44版中的相关要求一致，具体含量要求可见GB/T 14164—2013中的表3。

新版标准除了对C，Si，Mn，P和S的质量分数控制外，在表3中新增了对Ti，V和Nb含量的控制的要求，并且针对不同钢级及交货状态新增了对Cu，Ni，Cr，Mo和B的最大含量限制。同时新版标准也针对L245R/BR和L245N/BN，新增了对w（Nb+V）应不大于0.06%的要求。

这些新增的化学成分含量限制表明新版标准在一些元素含量要求上比旧版标准要略微严格，相关单位在使用标准过程中应注意这些变化。

2.6 力学和工艺性能

2.6.1 拉伸性能

新版标准中对标距为50 mm的规定最小断后伸长率的计算公式和旧版有所变化，新版公式中系数采用了API SPEC 5L第44版中的系数1 940，而不再采取旧版中的系数1 956，同时新版标准中对不同形状和直径试样的横截面积给出了具体数值和修约规则，这样新版标准和API SPEC 5L第44版保持一致，促进了我国国家标准和国际标准的对接。新版标准中对L175/A25及L175P/A25P的抗拉强度最低值规定为310 MPa，比旧版标准的315 MPa降低5 MPa；同时新版标准对PSL2钢管中L245/B～L485/X70抗拉强度的上限值规定都比旧版提高5 MPa，从而新版标准这些钢级的抗拉强度也与API SPEC 5L第44版的规定相同。另外新版标准对PSL2钢管提出了屈强比的要求，这也说明新版标准在对钢带的拉伸性能规定上要比旧版标准更加严格。

2.6.2 断裂韧性

新版标准中的特殊要求部分对PSL2质量等级的钢带和钢板的断裂韧性做了参考性要求。新版标准规定了钢带和钢板在－10℃下的冲击功和纤维断面率，且各钢级的冲击功规定最低值比旧版标准中0℃下的规定最低值还要高，可以看出比旧版标准具有更高的冲击韧性要求。同时新版标准新增对钢带和钢板－5℃下DWTT试验最小剪切面积的要求，并对输油及其他流体管道和输气管道分别作了断裂韧性要求。新版标准中的对钢带和钢板的更高的断裂韧性要求正是符合了目前油气输送对管线钢的高韧性需求。但是新版标准中没有给出V形夏比冲击试验的复验规则。新旧标准中关于断裂韧性要求的变化具体为：

（1）新版标准比旧版标准对输油及其他类流体管道用PSL2钢带和钢板的冲击韧性有更高要求，相比旧版标准，新版标准在试验温度更低的情况下要求更高的冲击功，具体对比见表1。

（2）新版标准中新增对输气管道用钢带和钢板的断裂韧性要求规定，要求冲击吸收能量在钢管冲击功的基础上加20 J，对L360/X52及以上级别钢带和钢板冲击纤维断面率单值不低于80%，均值不低于90%。

（3）新版标准新增DWTT试验的要求。具体要求为：对输油及其他流体类管道用钢板和钢带，试验温度为－5℃，剪切面积单值不低于60%，均值不低于80%；对输气管道用钢板和钢带，剪切面积单值不低于70%，均值不低于85%。

表1 新旧标准中夏比V形缺口冲击试验对比

（4）旧版标准6.5.6中给出了夏比冲击试验测试结果未达到规定要求时的复验规则，指出当未达到规定要求时，应从同一样坯上再取3个试样进行试验。API SPEC 5L第44版指出夏比冲击试验不符合验收极限时，制造商可选择替换本试验批涉及的材料，或从该试验批中再抽取两根钢管进行试验。新版标准虽然参考了API SPEC 5L第44版，但是未给出夏比冲击试验的复验规则，也未指出复验规则符合GB/T 17505的相关规定。

2.6.3 硬度试验

硬度试验也作为技术要求中的特殊要求，只针对于PSL2质量等级的钢带和钢板。新版标准新增了PSL2不同钢级的钢带和钢板的最大允许硬度（HV10）参考值，并给出了不同厚度钢带和钢板的打点位置图。而旧版标准中只在其他要求部分提到硬度试验可由供需双方协议规定，并未对硬度试验做进一步详细推荐性要求，可见新版标准相比旧版更加完善和严谨。

2.6.4 金相组织要求

由于钢带和钢板的金相组织对其力学性能和最终使用要求有决定性的作用，新版标准第6部分 “技术要求”中新增6.8小节对钢带和钢板带状组织的要求。同时在6.6和6.7小节中对钢带和剪切钢板的晶粒度的非金属夹杂物做了具体参考要求，为制造商和用户提供了推荐性指标。这作为通用要求出现在技术要求部分中，而旧版标准只在第七部分其他要求中指出晶粒度和非金属夹杂的相关测定可由供需双方协议规定，并未给出参考值。由此可见新版标准在技术要求方面更加完善。

2.7 数值修约

GB/T 14164—2013的数值修约规则采用YB/T 081。但是最新版YB/T 081—2013的一些数值修约规则在实施过程中存在不明确的地方。如：YB/T 081—2013中指出拉伸强度的修约间隔按照拉伸强度性能范围的不同而不同，对于强度不大于200 MPa，修约间隔为1 MPa；对于拉伸强度在200～1 000 MPa，修约间隔为5 MPa；对于拉伸强度＞1 000 MPa，修约间隔为10 MPa。但是YB/T 081—2013同时又指出可采用GB/T 228.1—2010第22章的修约规则，GB/T 228.1—2010第22章中规定所有的强度性能值修约至1 MPa。YB/T 081—2013同时规定两种不一致的修约规则使得标准使用方不能明确采用哪种修约规则，在有些情况下也给产品的合格判定带来一定难度。因而建议GB/T 14164在以后的标准修订中采用更加谨慎科学的修约规则标准。

3 结 语

GB/T 14164—2013《石油天然气输送管用热轧宽钢带》仍旧存在一些不足及可探讨之处，具体表现为：①在对钢板和钢带的C和Mn含量关系规定中，不同钢级的划分不够清楚，当C含量比规定值降低时，不能明确L360/X52和L485/X70的Mn含量最高允许值；②当夏比冲击试验结果不能满足验收极限时，未给出复验规则，在涉及时无法明确实施；③采用的数值修约规则标准YB/T081—2013对修约存在不同规定，在实施过程中存在不明确的地方；④GB/T 14164应及时跟踪最新API标准情况进行修订，以和国际接轨。

综上所述，GB/T 14164—2013《石油天然气输送管用热轧宽钢带》在2005版标准基础上进行了较大幅度的修改，虽然仍旧存在一些不足之处以待修订，但是整体上使标准更加科学、严谨，它借鉴了API SPEC 5L和ISO 3183：2007标准，并且与我国目前管线钢发展的现状有机地结合起来，使管线钢的检验标准更加完善。受文章篇幅所限，笔者仅选取了一些主要方面进行了对照分析，其余就不一一赘述。相关单位在订货、生产及检验中对标准的变化应予以注意，并根据管线钢管的工况和设计要求，提出适当的补充技术条件，以保证与订货产品标准的符合性以及钢带和钢板的质量。

［1］吴娅梅.超高强度管线钢的发展现状及未来趋势预测［J］.科技视界，2014（05）：23-26.

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［3］张斌，钱成文，王玉梅，等.国内外高钢级管线钢的发展及应用［J］.石油工程建设，2012，38（01）：13-16.

［4］张伟卫，熊庆人，吉玲康，等.国内管线钢生产应用现状及发展前景［J］.焊管，2011，34（01）：5-8.

［5］API SPEC 5L—2007，Specification for Line Pipe（44th）［S］.

［6］ISO 3183：2007，Petroleum and Natural Gas Industries—Steel Pipe for Pipeline Transportation Systems［S］.

［7］GB/T 14164—2005，石油天然气输送管用热轧宽钢带［S］.

［8］GB/T 14164—2013，石油天然气输送管用热轧宽钢带［S］.

［9］GB/T 709—2006，热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差［S］.

［10］APISPEC 5L—2012，Specification forLine Pipe（45th）［S］.