特种高压大口径管道国产化冷弯技术研发应用分析

摘要：随着我国现代化建设事业的飞速发展，冶金、电力、石化、医药、核电等行业的也取得了巨大发展成就，同时，对于高质量的大半径弯管的需求也日益增加。随着科技发展和国内科技人员的努力，生产中冷弯专利技术代替传统的热弯工艺，管道工厂化预制工艺代替现场管道配制，做到了节约了电能和水资源，大幅度地减少了废气、余热排放。该项技术填补了国内空白，达到国内领先水平。下面，本文简要对特种高压大口径管道国产化冷弯技术研发应用进行分析。

关键词：特种高压大口径厚壁弯管；国产化；冷弯技术；研发应用

中图分类号： TG332 文献标识码： A

一、高压大口径厚壁管道生产情况概述

高压大口径厚壁弯管在石油、天然气、化工、电力、核电行业中是输送液体、气体的关键部件，系统对管件质量要求较高，必须具备耐高温、耐压力、耐气候、耐腐蚀、流程通畅、不滞挂，具有在地上、地下、水下等各种特殊环境长期使用的可靠性。

（一）传统生产大口径厚壁弯管的弊端

国内生产高压用厚壁弯管原有工艺是采用厚壁小半径弯头与直管焊接，其中的弯头用压力机热锻加工或热推制，这种方式既增加了焊接的焊口数量，又会因弯曲半径小使介质流动阻力增大，如要求达到相同的流量，必须提高系统压力的办法或增大流通面积，导致能耗加大、投入成本上升，管道的可靠性降低。

用传统方法生产高压大口径厚壁管时，首先，管道焊缝较多、施工周期长、施工成本高；其次，由于焊缝设置在弯头的两个起弧点，而起弧点是管道系统运行时交变应力最大之处，焊缝设于此处，会产生很大的安全隐患；再次，系统投入生产后运行时，在管道小半径弯头处流阻大、外侧内壁冲刷利害、热平衡补偿能力差、能耗大、运行成本高

（二）大口径厚壁弯管的市场需求

近年来，国内外对大口径厚壁弯管要求不断提高，需求量越来越大。国内方面，石油石化工业在九十年代引进的各种大型油气加工企业都进入了更新改造阶段。同时，相当数量的新兴石化企业也需大量的管件配套，例如：国家重点神华煤直接液化项目工程，所用管道达到DN600*80，所用材质有321、347、347H。化肥行业已有80万吨/年的合成氨系统，使用管道大到Ф610，所用材质分别为20、16Mn、15CrMo、10MoWVNb、12Cr1MoVG、TP316Lmod、TP316L、TP304、TP304H。电力、核电使用的管道达到ID914，材质为A335P91、A335P92。

因金属材料和加工工艺的制约，我国现有大型管道工程仍需大量进口成品管件，耗费了大量外汇，且价格高，增加了工程的成本。因此，早日将进口管件国产化，将高压厚壁实现冷态弯制，具有显著的社会经济效益。

二、冷弯生产大口径厚壁弯管的设计、制造、验证

冷弯生产的大口径厚壁弯管的优势明显，但是对设备和加工技术的要求较高，湖南岳阳筑盛阀门管道有限责任公司（以下简称“岳阳筑盛”）通过充分的调查、了解、分析、研究，研发了大半径弯管推拉式冷弯技术。并成功制造出了实现该技术的大型推拉式冷弯弯管机，可弯制φ24×6～φ860×100的多种材质的管道的弯曲半径为3D和5D弯管。

岳阳筑盛大半径弯管推拉式冷弯专利技术与热弯的根本区别在于：弯制始终是在冷态下进行的。对管道施以推力和拉力，让弯管在弯制过程中的变形成为弯曲和压缩的复合变形，从而使弯曲时外弧的材料流动均匀、缓慢、受控。以获得理想的外弧减薄量、截面不圆度和圆润、流畅，美观的外形。

公司通过多次弯头爆破实验，公司冷弯弯管的强度符合国家高压管道标准要求。该公司一方面将大半径弯管推拉式冷弯专利技术与管道工厂化预制工艺有机地结合起来，使管道焊缝减少了80%，施工工期大幅缩短；另一方面用大半径弯管替代小半径弯管，使弯管处的流阻减小、外壁内侧冲刷减小、热平衡补偿能力提高、能耗降低，最终达到管道系统运行安全可靠性大大提高，施工和运行成本降低10～15%的良好效果。

岳阳筑盛研发的推拉式冷弯大口径厚壁管技术经湖南省石化行业管理办公室组织专家评审，认定其属国内首创，达到了国际先进水平。并于2009年获得了国家发明专利，先后被评为岳阳市科技进步二等奖；2010年中国施工企业管理协会科学技术创新成果一等奖；湖南省专利二等奖；湖南省科技进步二等奖。

三、大口径厚壁弯管的应用

冷弯弯制的大口径厚壁弯管除了在应用合成氨、尿素等装置中得到广泛应用外，在炼油加氢、渣油加氢精制等领域也可得到良好的应用。炼油加氢、渣油加氢精制领域由于其管道工作环境在高温、氢气氛、酸性环境中，对管道提出了更高的要求，采用冷弯管较热弯管更能满足这一要求、更能保证管道的安全可靠。

岳阳筑盛研制的冷弯弯管已经在煤化工和核能领域取得了进展，应用在中煤鄂尔多斯能源发展有限公司的φ610×52TP304不锈钢3D弯管和清华大学核研院高温堆发展总体室的氦风机试验回路的φ610×32TP304不锈钢 5D弯管均采用大半径推拉式冷弯专利技术弯制，效果显著，得到客户好评。

五、结论

受益于我国经济的快速发展，市场对于大半径弯管的需求也日益提升。据《化工建设工程》杂志预测，到2014年化肥行业高质量弯管的需求可达100亿元规模，今后每年也将以30%以上的速度增长。冶金、电力、石化、医药、核电等行业的发展也需要大量的大半径弯管。估计总需求量可达仟亿元的规模，大半径弯管推拉式冷弯专利技术和管道工厂化预制工艺应用前景相当广阔。

大半径推拉式冷弯专利技术代替传统的热弯工艺，管道工厂化预制工艺代替现场管道配制，杜绝了热弯过程中可能产生的辐射污染，最大限度地节约了电能和水资源，大幅度地减少了废气、余热排放。减少焊缝达80%之多，使管道系统运行安全得到了有效的保证。该技术和工艺的推广应用，对我国节能降耗、环境保护，促进我国经济良性循环稳定发展都将发挥特有的积极作用。填补了国内同类产品的空白，属国内首创，该项技术达到国内领先水平。