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油气集输净化用管:不锈钢管道占比约21%,预计2019年需求同比将增长16%

来源:至德钢业 日期:2020-05-12 22:39:41 人气:120

(一)分类及选材:除耐腐蚀碳钢外,高硫、高氯和CO 2环境下多采用13Cr/超级13Cr、双相不锈钢以及双金属复合管

油气集输及净化过程是将分散于各油气井中的原油及天然气进行收集、计量和运输,并经净化站或联合站进行原油脱水脱盐、天然气脱水脱油、原油稳定、轻烃液化气回收等工序,使得原油或天然气具备远距离输运的条件。除采用防腐蚀碳钢管线钢之外,含高硫、高氯和CO 2的油气集输及净化多采用13Cr、超级13Cr316L不锈钢、双相不锈钢以及双金属复合管等耐蚀性更强的材质。具体而言:

113Cr/超级13Cr不锈钢管

1 3Cr不锈钢是一种耐蚀性相对较高的石油管材,主要是靠添加12-1 4%Cr来提高耐CO 2腐蚀抗力。超级13Cr不锈钢是在传统1 3Cr不锈钢(API 5CT L80-1 3Cr)的基础上加入了NiMoCu等合金元素,故又称为改良型1 3Cr不锈钢。相对普通1 3Cr不锈钢而言,超级1 3Cr含碳量更低、合金元素成分更高,具有高强度、低温韧性和较强抗腐蚀能力。

2)双相不锈钢管

根据张文毓等人于2015年发表于《装备机械》期刊上的论文《国内外双相不锈钢的应用进展》,双相不锈钢是指在钢的固溶组织中铁素体和奥氏体各占一半,一半最少相的含量也需要达到30%,简称为α+γ双相不锈钢。与铁素体不锈钢相比,α+γ双相不锈钢具有脆性转变温度低以及耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高的特性,将奥氏体不锈钢所具有的高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起,并且保留了铁素体不锈钢热导率高、线膨胀系数小和塑性好等特点。

双相不锈钢一般可分为四类:(a)低合金型:代表牌号是UNSS3230423Cr-4Ni-0.1 5N)钢种,不含钼,在耐应力腐蚀方面可代替AISI30431 6使用;(b)中合金型:代表牌号是UNSS3180322Cr-5Ni-3Mo-0.1 5N),耐蚀性介于AISI316L6%Mo+N奥氏体不锈钢之间;(c)高合金型:一般含25%Cr,还含有钼和氮,有的含铜和钨,代表牌号是UNS3255025Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N),耐蚀性高于22%Cr的双相不锈钢;(4)超级双相不锈钢:含高钼和氮,代表牌号为UNSS3275025Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N),有的也含钨和铜,可适用于苛刻的介质条件,具有良好的耐蚀和力学性能,可与超级奥氏体不锈钢相媲美。

3)双金属复合管

双金属复合管是由两种不同金属材料通过各种变形和连接技术紧密结合而制成的一种新型金属复合管材。基管以碳钢或低合金钢为原材料,主要作用为承压和支撑内层材料,其内管以不锈钢、镍基合金、铁-镍基合金等为原材料,主要作用为提高管道的耐腐蚀、耐磨损等性能。根据不同的服役环境,双金属复合管可以选择相应的基管和内管进行合理搭配,以达到各种环境下对管道的性能要求。双金属合金管兼顾了基管的机械性能和内管的耐蚀性能,最大限度地实现了材料的优势互补,在提高管道耐腐蚀性、延长管道寿命的基础上,大大降低了工程费用,是不锈钢管、镍基合金管等耐蚀合金管的优质替代产品。

(二)市场需求:2019年新开发油井集输用管需求增长16%,不锈钢管道占比约20.5%

新开发单井集输管道长度约为3.1公里,对应的集输管道平均质量为56t/单井。我们在表5中选取了近年来开发的具有代表性的油气集输管道。油气田集输管道需求与油气井数成正相关关系,单井集输管道长度平均约在3公里/单井左右。根据石油工业出版社出版的《油田油气集输设计技术手册》一书,由计量站到接转站或联合站的集输管道管径大小根据输送量而定,一般在Φ159~529mm之间。我们取其均值即Φ300mm,且Φ300mm一般壁厚要求不低于5.0mm。以此计算,单口油气井对应的集输管道平均质量为56/单井。

总量看,预计2019年我国新开发油井集输用管总量达154万吨,同比增长16%。根据国家自然资源部发布的《全国石油天然气资源勘探开采通报》,2017年我国新开发油气井数为20696口,同比201 6年大幅增长34.67%。历史上看,新开发油气井数与当年“三桶油”资本开支成强正相关关系。若假设201 8201 9年新开发油气井数同比增速与“三桶油”资本开支同比增速保持一致,即分别为1 4.50%16.34%,则预计2018201 9年全国新开发油气井数分别为2370027500口。以单口油气井集输管道平均质量为56吨计算,预计201 82019年新开发油井集输用管总量分别达1 331 54万吨。

从结构看,不锈钢管道占比约20.5%,即2019年需求约32万吨左右。我们根据原油和天然气的热值,将天然气折算为油气当量,即1255立方米天然气=1吨原油量。根据国家统计局统计数据,201 8年我国原油产量达1.89亿吨,天然气当量为1.31亿吨。因此201 8年我国天然气产量占我国油气产量的41%。根据张楠革于201 7年发表于《中国化工贸易》期刊的《改性环氧粉末涂层在酸性油气田管道内防腐的应用探究》一文,我国生产的原油含硫量较低,而天然气田中高酸性气田接近50%。根据前文所述,含硫量较低的油气集输用管多采用普碳钢管或低合金钢管,而含硫、水、二氧化碳量较高的油气集输用管多采用不锈钢管等。因此粗略估算,2019年我国新开发油气井集输用管中采用不锈钢的比重或达20.5%41%×50%,即约32万吨;采用普碳钢或低合金钢管需求量或达122万吨。

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