X80与X70管线钢技术经济分析

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摘要:文章根据建设工程造价的有效控制原则,对相同项目,选用x80与x70两种材质管材,从控制的各个阶段,对工程技术经济进行分析,论述了X80比X70具有明显优势。

关键词:长输管道项目;X80管材;X70管材;技术经济分析

中图分类号:TG115文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)22-0067-03

1管线钢概论

管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管用热轧卷板或宽厚板。管线钢在使用过程中,除要求具有较高的耐压强度外,还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。

高强度管线钢是在低碳含锰钢基础上,添加微量的铌、钒、钛微合金化处理,采用精炼提高钢质纯净度,降低钢中硫、磷含量,从钢坯加热开始加以控制低温烧钢,粗轧区采用再结晶控制轧制,精轧区奥氏体非再结晶区的控制轧制,轧后控冷,进而得到极细(晶粒度11～12级)的铁素体和少量珠光体组织,满足管线钢苛刻的强度、韧性要求。这类钢的化学成分:C≤0.2%,合金元素≤3～5%。

X80、X70是高强度管线钢的美国分类型号,主要体现在力学性能和焊接性。X80其最小屈服值(σs)为555MPa,抗拉强度为740MPa;X70其最小屈服值(σs)为485MPa,抗拉强度655MPa。

随着石油、天然气消费量的增长,石油、天然气输送管线的重要性显得越来越突出。为了实现安全、经济的输送,管线钢钢管起到重要的作用。

2工程造价控制原则

建设工程造价的有效控制就是在投资决策阶段、设计阶段、建设项目发包阶段和建设实施阶段,把建设工程造价的发生控制在批准和限额内,随时纠正发生的偏差,以保证项目造价管理目标的实现,以求在各个建设项目中能合理使用人力、物力、财力、取得较好的投资效益和社会效益。

工程造价的有效控制应遵循以下原则:

2.1以设计阶段为重点进行建设全过程造价控制

工程造价控制应贯穿于项目建设全过程,但影响造价最大的阶段在于施工以前的投资决策和设计阶段,而在项目做出投资决策后,控制项目投资的关键就在于设计阶段。

2.2主动控制原则

工程造价控制不仅要反映投资决策、反映设计、发包和施工,被动地控制项目投资,更要能动地影响投资决策,影响设计、发包和施工,主动地控制项目投资。

2.3令人满意原则

建设项目的基本目标是对建设工期、项目投资和工程质量进行有效控制,这三大目标组成的目标系统是一个相互制约、相互影响的统一体,同时使三个目标达到最优几乎是不可能实现的。为此,应根据建设项目的客观条件进行综合研究,实事求是地确定一套切合实际的衡量准则。只要工程造价控制的方案符合这套衡量准则,取得令人满意的结果,则造价控制即达到了预期的目标。

2.4技术与经济相结合原则

技术与经济相结合是控制工程造价的有效手段。正确处理技术先进与经济合理之间的对立统一关系,力求达到技术先进条件下的经济合理,在经济合理基础上的技术先进,把控制工程造价的观念渗透到各项设计和技术措施中。

3各个阶段工程造价对比

3.1决策、设计阶段

在长输管道项目工程投资中,管材费用一般占到总投资比例的60%～70%,因此,在相同的工况下,设计选用何种管材,对工程造价有着决定性影响。

3.1.1钢管壁厚计算

按照《输气管道工程设计规范》(GB50251-2003)的规定,直管段钢管壁厚按下式计算:

δ计=(PD)/(2σsφFt)

式中:δ计――钢管计算壁厚mm;P――设计压力,MPa;D――钢管外径,mm;σs――钢管的最小屈服强度,MPa;φ――焊缝系数取1.0;F――强度设计系数参数见GB50251-2003的规定;t――温度折减系数,当温度小于120℃时,t值取1.0。

本工程线路所经二级地区229km、三级地区66km,其壁厚计算比较见表1:

由表1计算得出,使用X80二级地区每公里节省管材9.00%;三级地区每公里节省管材13.69%。

说明:采用壁厚即标准壁厚。管材生产厂家一般以高于计算壁厚一级的标准壁厚进行生产。

3.1.2钢管管型选择使用何种钢管主要取决于钢管是否满足管道的技术要求,同时还要考虑经济性以及国家制管业的能力。通常条件下用于输送流体的钢管主要有无缝钢管、直缝埋弧焊钢管、直缝电阻焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管。无缝钢管和直缝电阻焊钢管生产的直径比较小,一般用于站场工艺管道和公称直径小于600mm的油气长输管道;对于大口径、高压力的油气长输管道,通常采用直缝埋弧焊钢管和螺旋缝埋弧焊钢管。

本工程管道选型原则如下:(1)管道途经的1、2级地区,壁厚不超过18.4mm时直管段采用螺旋缝埋弧焊钢管,壁厚超过18.4mm时直管段采用直缝埋弧焊钢管;(2)对于安全性要求较高的地段,如管道途经的3、4级地区以及穿跨越等特殊地段的直管段采用直缝埋弧焊钢管;(3)管线上所用热煨弯管一律采用直缝埋弧焊钢管进行制造。

本工程二级地区采用螺旋缝埋弧焊钢管、三级地区采用直缝埋弧焊钢管。X70级与X80级管材在本工程管型上无差异。

3.1.3管材和制管费用计算2009年上半年国内知名钢厂报价,X70级板材5550/吨,X80级板材6050/吨,根据制管厂报价,X80级钢管的制造技术与X70基本相同,属于常规工艺,单位制造费用存在的差异不大,可忽略不计。制管费报价为二级地区螺旋缝埋弧焊钢管制管费855元/吨,三级地区直缝埋弧焊钢管制管费1280元/吨。费用比较参见表1。根据表1得出:本工程采用X80比X70节省管材费用1617.45万元,由于重量减少,制管费用节省1388.65万元,管材及制管费用共计节省3006.10万元。

3.2项目发包和施工实施阶段

3.2.1焊接费用、工艺比较在本工程施工中,不论采用气体保护自动焊或是焊条电弧焊方法,在焊缝质量、生产速度、强度匹配等方面与X70基本相同。X70与X80钢管进行现场焊接时,采用的焊材的等级基本相同,焊接技术方面也不存在差异,所以,本工程X80管道焊接成本不比X70增加。但是,由于采用X80管材后,钢管壁厚变薄,一条焊缝所需焊材量有所减少,焊材总费用有所降低。

焊接工艺如图1所示:

坡口型式:Y型,α=60°,b=1.0mm,p=2～2.5mm。

其它:坡口采用刨床加工

图中:δ分别为管道相应壁厚。

具体计算见表2:

由表2得出,使用X80可节省焊材34097千克,节省费用306.88万元。

另一方面,采用X70管材,由于管壁较厚,可能需要采用X形对接焊缝、双面焊接。增大了操作难度,不容易保证焊接质量。

因此,不论是从焊接费用还是从焊接工艺考虑,X80级管材均优于X70级管材。

3.2.2防腐费用比较研究试验和实际施工表明,X80级管线钢对于应力腐蚀开裂的敏感程度并不比X70高。采取与X70相同的防腐涂层和阴极保护措施,管道可以合理运行。根据防腐面积计算公式计算,其防腐面积均为:SX70=SX80

=3.14*1.016*(229000+66000)=941120.8m2,因此X80防腐费用与X70相同。

3.2.3施工其它费用在X80管道施工的其它方面,如钢管的起吊、运输、摆放、下沟、试验等,均与X70的方法相同,单根管的重量减少,操作起来更加容易,可以降低机械油耗,从而降低机械成本。

3.3项目运营阶段

采用高材质管材作为输送介质的优势不仅体现在节约工程造价一次性投资上,同时明显地体现在项目运营成本上。相同输送压力下,选用两种管材方案,X80材质的投资要低,相应在运行成本中与投资呈比例关系的成本费用减少,例如维护与修理费等。另外,输送压力增高,使压气站数量减少,大幅度降低输送损耗,从而降低整个运行成本,创造更大的经济效益。

4结论

综上各个阶段费用分析,采用X80材质管材比X70平均每公里可节省费用(1617.45+1388.65+306.88)/(229+66)

=11.23万元。

X80钢与X70钢相比,在化学成分、冶炼、制板、制管技术上没有根本性变化,钢材及制管成本不会大幅度增加。如果工作压力保持不变,提高钢的强度则可大幅度减少钢管壁厚,从而实现输气管道的高压高效输送,使管道工程建设投资大幅降低。带来的经济效益不仅仅是钢材重量减少,还有焊接成本及运输成本都相应下降。管道建成后其强度试验以及管道运行均安全可靠,因此采用高强度钢材,在项目投资、运行费用及运行安全等方面优势明显。

我国管线钢的应用和起步较晚,但发展迅速。90年代初宝钢、武钢按照API标准研制开发出了高强高韧性的X70管线钢。21世纪初期,我国X80钢级螺旋埋弧焊管产业化项目已经完成。管线钢由X70发展到X80级,技术上的跨越,比由X65发展到X70级的技术提升的幅度小得多。相信在不久的将来,更高等级的管线钢会广泛地应用到长距离、大管径、高压管道建设项目中。

作者简介:李建淼,河北衡水人,中国二十二冶集团有限公司工程师,项目副总工,研究方向:项目技术管理。