付 超，司 譯，李學(xué)達(dá)，羅天寶

（1.山東勝利鋼管有限公司，山東 淄博 255082；2.中國石油大學(xué)（華東），山東 青島 266580）

高寒地區(qū)是指因海拔高或者緯度高而形成的特別寒冷的特殊氣候區(qū)，氣溫在－40 ℃以下的地區(qū)稱為極寒地區(qū)，北極地區(qū)是名副其實(shí)的極寒地區(qū)，我國的黑龍江、內(nèi)蒙古及俄羅斯的西伯利亞等地區(qū)屬于高寒區(qū)域。近年來隨著全球油氣資源需求的日益上漲，蘊(yùn)藏著豐富石油天然氣的北極地區(qū)成為全球油氣資源開采與管線建設(shè)的熱點(diǎn)區(qū)域。

1 北極地區(qū)油氣資源及分布

北緯66°34′以北的陸地和海域，包括北冰洋、邊緣陸地海岸帶及島嶼、北極苔原帶等，總面積約在2 100 萬km2的地區(qū)為地球的北極地區(qū)，簡稱極地，涉及美國、俄羅斯、加拿大、丹麥、芬蘭、瑞典、挪威、冰島8 個環(huán)北極國家。

圖1 北極地區(qū)油氣儲量分布圖

美國地質(zhì)調(diào)查局 （USGS）2008年5月系統(tǒng)地評估了北極圈內(nèi)33 個地理區(qū)域的油氣資源，在此基礎(chǔ)上發(fā)布了 《北極地區(qū)油氣潛力評估報(bào)告》。北極地區(qū)油氣儲量分布如圖1所示。《北極地區(qū)油氣潛力評估報(bào)告》表明：極地已探明并可利用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的石油、天然氣、液化天然氣儲量估量分別高達(dá)900 億桶、1 669 萬億ft3和440 億桶，其中石油儲量約占全球已探明儲量的13%、天然氣占30%、液化天然氣占20%，而已探明的這些油氣資源高達(dá)84%的含量分布在較易開采的近海區(qū)[1]。最新研究估計(jì)北極有910 億桶原油，1 363 萬億ft3天然氣及400 億桶液化天然氣的可采儲量[2]。70%未被發(fā)現(xiàn)的原油資源分布在以下幾個地區(qū)：阿拉斯加北極、美洲盆地、東巴倫支盆地、東格陵蘭盆地和西格陵蘭—加拿大東部區(qū)域。70%的天然氣資源分布在西西伯利亞盆地、東巴倫支盆地和北極阿拉斯加3 個地區(qū)。

2 建設(shè)極地油氣管線面臨的難題

北極油氣資源的開發(fā)、極地油氣管線的建設(shè)面臨諸多技術(shù)難題，如極寒溫度 （低至－40 ℃）、冰川沖刷、凍土脹力等，其中極寒溫度是首當(dāng)其沖的難題[3-5]。美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心指出北極大部分地區(qū)的冬季氣溫低于－50 ℃，由于大部分管線建在地表，因此必須保證管線鋼管在－50 ℃甚至－60 ℃下具備足夠的沖擊韌性。而對穿越凍土層的管線來說，由于管線內(nèi)部的原油或液化天然氣的傳輸溫度高于凍土溫度，熱量通過管壁傳遞到凍土層，會引起凍土層的融化，而無法承受管線的質(zhì)量，進(jìn)而引起管線下沉，足夠大的應(yīng)變將形成嚴(yán)重的事故[6]。同時，由于不同地區(qū)的凍土層含冰量和地質(zhì)不同，設(shè)計(jì)長距離管線無法精確計(jì)算凍土的脹力。為了解決管線穿越凍土層受到的應(yīng)力難題，可將管線設(shè)計(jì)為地面管線，如縱貫阿拉斯加管線就建設(shè)了近96.56 km 的地面管線，如圖2所示。

FERINO J 等[7]綜合分析了諾曼韋爾斯與縱貫阿拉斯加管線的埋地管線與裸露管線，指出埋地管線是更佳的選擇，但其運(yùn)行溫度必須是低溫以避免破壞凍土層。而運(yùn)行溫度必然會影響管線的低溫韌性。因此不論埋地管線還是地表管線，管線鋼低溫性能將是設(shè)計(jì)極地管線首要考慮的難題[8]。

圖2 地上極地管道及其脹力分布示意圖

3 極地油氣管線的建設(shè)現(xiàn)狀

北極油氣資源的開采在很早之前就已經(jīng)是資源國地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的重要組成部分。其中，俄羅斯有40 多年開采極圈油氣資源的歷史，最先建成了世界最北端的管線 （包括1969年從米頌揚(yáng)斯克油氣田到諾里爾斯克市長約671 km 的天然氣管道）。俄羅斯對北極圈內(nèi)陸上油氣資源的開采始于米頌揚(yáng)斯克油氣田 （1969年）和梅德韋日爾氣田 （1972年），比阿拉斯加北坡普拉德霍灣油田的開采 （1977年）分別早 8年和 5年。據(jù)估計(jì)，以油當(dāng)量計(jì)算，過去的40年間，在俄境內(nèi)北極圈內(nèi)開采的油氣資源是其他所有北極沿岸國家開采總和的3.5 倍[8]。目前在建的俄羅斯巴甫年科沃—烏恰 （Bovanenkovo-Ukhta，記為B-U）天然氣管道項(xiàng)目是國際上高鋼級大壁厚耐低溫管線的代表，總長1 100 km，采用 K65 鋼級 （俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于 API X80 鋼級），設(shè)計(jì)焊管直徑 1 422 mm，壁厚 23.7 mm 以上，輸送壓力 11.8 MPa，要求-40 ℃ HAZ 和焊縫夏比沖擊功不低于60 J[9]。

加拿大西北地方政府也一直在推動謀求更多天然氣項(xiàng)目，建設(shè)一條長約1 220 km 的從Inuvik 通往Northern Alberta 的輸氣管道，被稱為Mackenzie Gas 項(xiàng)目[10]。但截至 2016年，由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多方面因素，該管線一直未開始建設(shè)。

美國對北極管線的開發(fā)已有近40年的歷史。圖2所示的縱貫阿拉斯加管線 （Trans-Alaska），途徑地區(qū)的冬季氣溫在-51～-48 ℃，穿越了近1 300 km 的阿拉斯加荒原，為避開凍土層，一半以上的管線設(shè)計(jì)為地上管線，該管線可以說是極寒溫度下油氣輸送管線的典范[11]。阿拉斯加北坡的天然氣管線，所經(jīng)區(qū)域地質(zhì)條件極其復(fù)雜惡劣，因而對鋼板提出了高變形能力與優(yōu)良低溫韌性的全新要求。該管線的輸送能力約465 億 m3/a，長度 2 737 km，采用 Φ1 219 mm 焊管，鋼級為X80[12]。美國石油公司開發(fā)的Northstar Project 是北極地區(qū)第一條海底管線，兩條原油和天然氣管線延伸到Beaufort 海底9 km，陸地部分為17 km 長的管線與Trans-Alaska 管線相連[13-14]。極地油氣管線分布如圖3所示。

圖3 極地油氣管線分布示意圖

可見，環(huán)北極地區(qū)的國家都逐步加強(qiáng)了對北極油氣管線的開發(fā)與建設(shè)，未來對極地地區(qū)油氣資源開發(fā)的競爭將會更加激烈。相比于大多數(shù)海上油氣盆地，北極大陸架和大陸坡地區(qū)因極端惡劣的自然氣候條件，遠(yuǎn)離陸上油氣工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境脆弱和海上邊界糾紛等原因，油氣資源開采進(jìn)展非常緩慢。

4 我國高寒地區(qū)低溫管線的建設(shè)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)對低溫管線還沒有明確的管線鋼軋制與制管標(biāo)準(zhǔn)，國際上通用的管線鋼管制造標(biāo)準(zhǔn)ISO 3183、API SPEC 5L 以及國內(nèi)的 GB/T 9711要求的試驗(yàn)溫度均為0 ℃。我國最具代表性的西氣東輸二線、三線工程均對母材、HAZ 和焊縫在-10 ℃的沖擊功單值和均值進(jìn)行了要求。

馮耀榮等[15]指出，為保證管線運(yùn)行安全性，我國高等級埋地油氣輸送管線的服役溫度一般為0 ℃；裸露地表管線 （站場及懸跨管段等）的服役溫度應(yīng)按當(dāng)?shù)氐淖畹痛髿鉁囟瓤紤] （鋼管的管體、焊縫及熱影響區(qū)一般要求-46～-30 ℃沖擊韌性符合標(biāo)準(zhǔn)要求）。為保證裸露地表管線的安全運(yùn)行，管線鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)低于當(dāng)?shù)氐臉O限低溫，并且在極限溫度下保持充足的韌性。但實(shí)際運(yùn)行中，由于西氣東輸某站場用管的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求較低，在站場用管的運(yùn)行過程中，由于鋼板的質(zhì)量問題曾發(fā)生了開裂現(xiàn)象。

杜偉、李鶴林等[16]指出，我國大慶和新疆油田的地表管線最低溫度為-34 ℃，早期西氣東輸一線輪南首站的低溫液氣分離器脆性斷裂，造成了嚴(yán)重后果。近年來高鋼級管線三通在低溫試壓過程中頻繁出現(xiàn)脆性爆裂，為此，輸送管的低溫脆斷問題需引起高度重視，國家應(yīng)積極開發(fā)低溫環(huán)境用高強(qiáng)度鋼管。

直徑為1 422 mm 、輸送壓力12 MPa 的大壁厚天然氣管道已被列入 “第三代大輸量天然氣管道關(guān)鍵技術(shù)研究” 的科技專項(xiàng)中，難點(diǎn)在于管線鋼壁厚增加的同時要具備足夠的低溫韌性。王曉香[17]指出，俄羅斯敷設(shè)的巴甫年科沃—烏恰管道為了確定其的止裂韌性要求，在俄羅斯進(jìn)行了17 次全尺寸氣體爆破試驗(yàn)，要求焊管在-40 ℃的夏比沖擊功不小于200 J，-20 ℃的DWTT 剪切面積平均值不小于85%。這些指標(biāo)無疑是代表了當(dāng)代超大輸量天然氣低溫管道的最高水平。歐洲鋼管公司、日本和俄羅斯的鋼管廠生產(chǎn)了該管道所用的鋼管。我國制管廠也在試制能夠滿足這種低溫韌性要求的焊管，初步試驗(yàn)結(jié)果表明，要達(dá)到這種低溫韌性要求有一定難度。由于該管道系統(tǒng)還要建設(shè)多條管道，我國管廠今后還有機(jī)會參與，但要在鋼管的低溫韌性方面加大研究力度。王曉香[18]同時指出，由于不斷地優(yōu)化X80 管線鋼的成分和軋制工藝，許多鋼廠能夠以非常少的合金成分設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮控制軋制和加速冷卻工藝技術(shù)的優(yōu)勢，而且X80 鋼輸氣管道的斷裂控制技術(shù)比較成熟。因此，在一個相當(dāng)長的時期內(nèi)，X80鋼將作為天然氣長輸管道的首選鋼級之一。

張驍勇等[19]指出，隨著管線服役溫度的降低，管線鋼的脆化機(jī)理有所不同，由微孔積聚型轉(zhuǎn)變?yōu)榇┚Ы饫硇停瑪嗫谔卣鲝捻g性纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀，材料由塑性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈浴楸ＷC在極寒地區(qū)低溫條件下的安全性，管線鋼在韌脆轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間必須有足夠的韌性儲備。與此同時，由于天然氣輸送壓力的提升、富氣輸送工藝的實(shí)施和高強(qiáng)度管線鋼的應(yīng)用，必須要求管線鋼管的起裂和止裂韌性達(dá)到更高的級別。

我國近幾年來也啟動了X80 鋼級大直徑、厚壁天然氣管線用管的研究工作，一級地區(qū)X80鋼級Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋和直縫埋弧焊管以及二級地區(qū)X80 鋼級Φ1 219 mm×22 mm 螺旋埋弧焊管的開發(fā)已成為熱點(diǎn)。2012年以來，相關(guān)科研單位、國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)和制管企業(yè)按照《天然氣輸送管道用X80Φ1 422 mm 螺旋縫埋弧焊管技術(shù)條件》（以下簡稱 《技術(shù)條件》），完成了 X80 鋼級 Φ1 422 mm 壁厚 21.4～30.8 mm 焊管的小批量試制工作。山東勝利鋼管有限公司在2012年就按照 《技術(shù)條件》使用首鋼卷板成功試制出了X80 鋼級Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋埋弧焊管。X80M Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋焊管系列沖擊功如圖4所示。由圖4可見，X80 管線鋼的沖擊功隨溫度變化不大，-60 ℃及以上時均維持在 300 J 以上，而焊縫與 HAZ 在-40 ℃時的沖擊功均超過60 J，表明該焊管具備優(yōu)異的低溫韌性。2014年中石油制定了站場用管低溫韌性標(biāo)準(zhǔn)，要求當(dāng)最低環(huán)境溫度低于-30 ℃時，夏比沖擊試驗(yàn)溫度取-45 ℃，焊縫和熱影響區(qū)的沖擊功單值不小于40 J[20]。湖南勝利湘鋼鋼管有限公司[21]按照此標(biāo)準(zhǔn)成功開發(fā)了站場用X80 鋼級Φ1 219 mm×27.5 mm直縫焊管，-40 ℃管體沖擊功在350 J 以上，HAZ 沖擊功均值達(dá)到190 J；渤海裝備研究院[22]參照巴甫年科沃—烏恰天然氣管道的技術(shù)參數(shù)，確定了大直徑大壁厚耐低溫K65 鋼管技術(shù)條件，成功開發(fā)了 K65 鋼級 Φ1 420 mm×27.7 mm 的直縫埋弧焊管，但-40 ℃ HAZ 沖擊功值不穩(wěn)定。

圖4 X80M Φ1 422 mm×21.4 mm 螺旋焊管系列沖擊功

除了上述科研試制研究之外，我國近幾年也建設(shè)了一些穿越低溫地區(qū)的油氣管線。2016年開工的中俄原油二線工程始于漠河縣止于大慶市，途經(jīng)黑龍江、內(nèi)蒙古兩省，途經(jīng)地區(qū)最低地溫均低于-40 ℃，采用 X65 鋼級 Φ813 mm×12.5 mm/14.2 mm 焊管，要求埋地鋼管-20 ℃焊縫和熱影響區(qū)的沖擊功均值不低于90 J；2016年中俄東線天然氣管道工程開工，從中俄邊境處的黑河市至長嶺末站，管道全長737 km，管徑1 422 mm、設(shè)計(jì)壓力為 12 MPa、鋼級為X80，設(shè)計(jì)輸量為380×108m3/a。管道沿線經(jīng)過我國東北地區(qū)，冬季最低氣溫平均為-24～-14 ℃，極端最低溫度為-48.1 ℃。

勝利鋼管公司生產(chǎn)的X80MΦ1 420 mm 不同壁厚低溫焊管的宏觀形貌如圖5所示。湖南勝利湘鋼鋼管有限公司開發(fā)X80MΦ1422mm×25.7mm、Φ1422 mm×30.8 mm 規(guī)格中俄東線直縫埋弧焊管，-20 ℃沖擊功在200 J 以上。巨龍鋼管有限公司、寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司等也正在生產(chǎn)中俄東線鋼管。中俄東線等管線的建設(shè)表明我國在低溫管線建設(shè)方面的技術(shù)也已經(jīng)走在世界前列。

圖5 勝利鋼管公司生產(chǎn)的X80M Φ1 420 mm 不同壁厚低溫焊管的宏觀形貌

5 長距離極地油氣輸送管線的研究方向

5.1 耐低溫大應(yīng)變厚壁管線鋼的研究

目前國際上先進(jìn)的鋼廠、制管企業(yè)為滿足極地地區(qū)及深海環(huán)境用管的需求，均開發(fā)了相應(yīng)的低溫管線鋼。日本新日鐵住友金屬公司（NSSMC）[23]是B-U 管線的主要鋼材供應(yīng)商之一，通過控制有效晶粒尺寸和加速冷卻工藝生產(chǎn)的X80 鋼-40 ℃沖擊功都高于 280 J；NSSMC 還試制了滿足低溫管線要求的X100 鋼級Φ1 219 mm×12.4 mm 直縫焊管1 000 t 。歐洲安賽樂米塔爾鋼鐵集團(tuán)[24]通過優(yōu)化的合金化設(shè)計(jì)和TMCP 技術(shù)開發(fā)了X80M 24 mm 厚的低溫用管線鋼，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低于-90 ℃；薩爾茨基特集團(tuán)與歐洲鋼管公司[25]聯(lián)合開發(fā)了北極用高等級鋼管，并利用SEM 和EBSD 技術(shù)研究了X80 管線鋼低溫韌性與工藝參數(shù)、顯微組織和織構(gòu)之間的關(guān)系。我國的鋼鐵企業(yè)近幾年已經(jīng)逐步加強(qiáng)了低溫用管線鋼的開發(fā)。首秦鋼鐵公司針對中亞C 線站場用27.5 mm 厚 X80 鋼管，通過 TMCP+OCP 工藝，獲得了細(xì)顆粒狀貝氏體+M/A 組元的基體組織，-50 ℃沖擊功仍然接近 500 J。劉文月等[26]針對阿拉斯加北坡天然氣管道技術(shù)要求，開發(fā)了X80雙相管線鋼，具備優(yōu)良的低溫韌性。為進(jìn)一步促進(jìn)低溫管線鋼和鋼管的發(fā)展，2017年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化” 重點(diǎn)專項(xiàng)提出了 “開發(fā)屈服強(qiáng)度555 MPa，-40 ℃夏比沖擊功≥245 J 的低溫管線鋼，滿足-40 ℃極寒地區(qū)服役的技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)低溫用管線鋼的完全國產(chǎn)化” 的要求。采用現(xiàn)代化微合金化設(shè)計(jì)與控軋控冷技術(shù)生產(chǎn)的大壁厚X80 管線鋼的低溫韌性與韌脆轉(zhuǎn)變溫度均能滿足極寒溫度的設(shè)計(jì)要求。

近年來，基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的高鋼級管線鋼開發(fā)取得了巨大進(jìn)展，設(shè)計(jì)方法和預(yù)測工具也得到持續(xù)提升，基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的大應(yīng)變直縫焊管已經(jīng)成功應(yīng)用。就鋼板開發(fā)而言，關(guān)鍵是通過控制顯微組織以獲得合適的力學(xué)性能。除了化學(xué)成分，軋制溫度和冷卻速度對顯微組織的影響非常顯著，冷卻速度的細(xì)微變化會顯著影響管線鋼的均勻延伸率、屈強(qiáng)比等力學(xué)性能指標(biāo)。同時，鋼管的冷成型過程 （UOE/JCOE/螺旋成型等）、焊接過程以及防腐工藝中頻加熱影響等均會改變鋼管的力學(xué)性能。寶山鋼鐵股份有限公司設(shè)計(jì)了優(yōu)化的顯微組織，開發(fā)出 X80 鋼級 Φ1 219 mm×25 mm 抗應(yīng)變鋼管（1.5%設(shè)計(jì)應(yīng)變條件），鋼板全延性斷口溫度低于-80 ℃[27]。COLLINS L 等[28]經(jīng)過系統(tǒng)的研究指出，基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的螺旋焊管應(yīng)解決兩個關(guān)鍵問題：①環(huán)焊縫的韌性，特別是環(huán)焊縫的CTOD 性能；②環(huán)焊縫和管體縱向之間適當(dāng)?shù)母邚?qiáng)匹配。其研究結(jié)果表明，X80 鋼級螺旋焊管能夠滿足應(yīng)用于北極地區(qū)的基于應(yīng)變設(shè)計(jì)的苛刻要求。SHINOHARA Y[29]等人通過優(yōu)化QF 的晶粒尺寸與體積分?jǐn)?shù)，軋制了具備優(yōu)異伸長率、屈強(qiáng)比與DWTT 性能的抗變形管線鋼，并得出了降低含碳量可有效抑制管線鋼應(yīng)變時效的結(jié)論。

5.2 極寒溫度下螺旋/直縫鋼管的焊接接頭性能

雖然很多鋼廠都成功開發(fā)了具備優(yōu)良低溫韌性的大壁厚X80 管線鋼，但多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的HAZ“低溫韌性” 在-20 ℃以上的溫度區(qū)間，且大多數(shù)文獻(xiàn)研究的X80 管線鋼的韌性集中在-20 ℃以上的區(qū)間。在-40 ℃及以下的溫度區(qū)間，還缺乏對管線鋼焊接接頭與HAZ 韌性的系統(tǒng)研究。

X80 鋼焊接接頭HAZ 微區(qū)分布如圖6所示，管線鋼在制管過程中先后經(jīng)歷內(nèi)外多絲串列埋弧焊接，受雙道次熱循環(huán)的影響，焊接接頭HAZ又可細(xì)分為粗晶區(qū) （CGHAZ）、細(xì)晶區(qū)（FGHAZ）、臨界區(qū) （ICHAZ）及臨界粗晶區(qū)（ICCGHAZ）等微區(qū)。由于組織類型存在較大差異，各區(qū)域的韌性及韌脆轉(zhuǎn)變溫度也因此不盡相同。HAZ 中韌性較差的區(qū)域被稱為局部脆化區(qū)（LBZ），在受到?jīng)_擊或者在變形過程中脆性裂紋會優(yōu)先從LBZ 起裂并導(dǎo)致失穩(wěn)擴(kuò)展。

圖6 X80 焊接接頭HAZ 微區(qū)分布圖

綜合不同研究者關(guān)于X80 管線鋼焊接接頭HAZ 在-40 ℃以下的溫度區(qū)間的韌性研究，可得出以下結(jié)論：①焊接接頭 HAZ （FL+1 mm 或FL+2 mm）與熱模擬 CGHAZ，-40 ℃沖擊功普遍較高。②對-60 ℃ CGHAZ 沖擊功不同研究者之間得出的數(shù)據(jù)差異較大，且同一研究者得出的數(shù)據(jù)離散性也較大。③-40 ℃以下的溫度區(qū)間，F(xiàn)L 位置是實(shí)際焊接接頭韌性最差的區(qū)域，熱模擬ICCGHAZ 的韌性極差。隨著溫度的降低，CGHAZ 的韌性下降更為明顯，而ICCGHAZ 則保持緩慢下降，說明CGHAZ 組織對溫度更加敏感。④FGHAZ 等其他微區(qū)的韌性鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。

5.3 極寒溫度下管線鋼管的斷裂韌性控制

天然氣長輸管線在運(yùn)行過程中，受疲勞的影響，管道 （管體、螺旋縫或環(huán)焊縫）中的缺陷可能會發(fā)生穩(wěn)定擴(kuò)展；當(dāng)穩(wěn)定擴(kuò)展至一定程度時，缺陷將由表面裂紋轉(zhuǎn)變成穿透缺陷，造成管線泄漏；當(dāng)穿透裂紋沿鋼管軸向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展到臨界值時，就會形成失穩(wěn)擴(kuò)展，導(dǎo)致鋼管宏觀上發(fā)生破裂，這一臨界稱為起裂。管道一旦起裂，裂紋迅速發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，尤其是當(dāng)服役溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，就會立刻產(chǎn)生脆性斷裂；當(dāng)服役溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，會發(fā)生延性斷裂。脆性斷裂一旦發(fā)生，就會導(dǎo)致天然氣的減壓波速小于管線鋼的脆性開裂速度，管體將無法自身止裂，導(dǎo)致長距離管道破裂，甚至?xí)l(fā)生爆炸事故，極大的影響了管線運(yùn)行安全性[30]。而目前針對極寒地區(qū)運(yùn)行的管線還沒有一種較為系統(tǒng)的預(yù)測模型，斷裂控制指標(biāo)可參考的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)也較少。如何保證極寒溫度下管線的安全運(yùn)行是建設(shè)極地油氣管線必須考慮的難題。

6 結(jié)束語

北極等極寒地區(qū)蘊(yùn)藏著巨量的石油天然氣資源亟待開發(fā)，而受制于極地特殊天氣和地理環(huán)境等條件的影響，建設(shè)長距離極地油氣管線還面臨著重重困難，必須解決極寒溫度下大壁厚管線鋼的脆性斷裂、穿越凍土層導(dǎo)致的鋼管大變形等技術(shù)難題。我國中俄管線的建設(shè)為開發(fā)更低溫度下的油氣管線積累了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)，目前該管線還在生產(chǎn)，國內(nèi)鋼管行業(yè)的專家應(yīng)以此為出發(fā)點(diǎn)，加大對低溫環(huán)境下高鋼級管線鋼焊接接頭的脆化以及管線運(yùn)行過程中止裂的研究。相信在不遠(yuǎn)的將來，在國內(nèi)就能用上來自北極的石油天然氣。