中国国标与美国ASTM标准低温无缝管的研发与开发

中国国标与美国ASTM标准低温无缝管的研发与开发

　低温无缝钢管主要用于生产乙烯、丙烯、尿素、合成氨、复合化肥等的装置和医药工业中的洗涤、净化、脱硫、脱脂等工艺装备，以及深冷设备制造业、超低温冷库、输送超低温液化气体的管道及其管部件，如石油气深冷分离设备、空气分离设备等。低温无缝钢管用材主要有奥氏体型和铁素体型两大类，晶体结构的差异决定了奥氏体型低温管在低温区间内没有脆性转变温度，一般不需验证其低温冲击韧性就可使用，但GB150-2011规定当使用温度不低于-196℃（低温区间）时，可免做冲击试验，当使用温度位于-196～-253℃（超低温区间）时需按设计文件规定执行。铁素体型低温管具有明显的低温脆性转变温度，有其适用的低温区间。尽管世界各国对低温钢的温度界限规定略有差异，如英国、德国/日本、中国、美国/俄罗斯定义的温度界限分别为0、-10、-20、-30℃，但是实际工业环境可低至-253℃（液氢）不止。
低温实现技术的不断拓展以及工业发展的持续需求，不断促进了在更低环境温度下使用的铁素体型低温钢的研发。另外，有些研究者从现有钢种的性能改进入手对其进行优化，如对A333Gr.6无缝钢管进行微合金化处理，将其由碳钢体系提升为低合金钢体系；或者对热处理工艺进行优化，都可在不同程度上提高低温性能。再者，总体上铁素体型低温钢比奥氏体型低温钢更具价格优势，这也促使其成为研发热点。

到目前为止，仅仅是以ASTMA333Gr.8和Gr.11钢管为代表的使用温度低至-196℃的铁素体型低温无缝管成功实现了商业化，出于安全考虑，各国对铁素体型低温管的生产和使用制定了专门的标准，如EN10216-4和GB/T18984。从用途上看，低温管主要有低温管道和低温热交换器管，相比于国标和欧标只制定单一标准来说，日本和美国针对用途分别制定了不同的标准，如针对低温管道的JIS G3460和ASTM A333，以及针对低温换热器管的JIS G3464和ASTM A334。国际上低温无缝管的生产和验收多采用美标，国内设计也多参照美标，因而按美标生产低温管是大势所趋，这不仅有利于适合国内采用美标设计需求，实现国产替代，更有利于产品直接出口走向国际市场。
现实中，随着石化大型成套装置国产化水平的持续提高，尤其是成套装置的陆续出口，均需国产化美标低温管或国标低温管纳入美标的支撑，尤其迫切需要拓展国际低温无缝管体系。我国钢铁装备和技术水平的不断提高也具备国产化美标低温管的基础，开展超标极限评估和非标适用性评价，不仅有利于证明国产化美标低温无缝管的优良品质，还可探索其极限使用温度和扩展用途。