我国石油管材国产化回顾与思考

高建忠

(中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)

0 引 言

石油管材是油气钻采、储运等所必须的基础产品，主要包括输送管和油井管两种类型[1]。油井管主要用于油气井的井下管柱(如油管、套管等)，输送管主要用于油、气、矿浆等的长距离运输。随着我国油气开采力度的加大和《中长期油气管网规划》的实施，石油管材用量仍将大幅增长。

我国石油管材的生产有近70 a的历史。20世纪90年代以前，由于生产技术比较落后，油井管、输送管的国产化率都很低。1949年～1994年，我国油井管自给率仅为10%；1997年油井管国产化率达到60%，2003年达到80%，并实现出口量反超进口量。而输送管方面，1999年之前国产化率仅为10%；21世纪初国内开始大规模油气管道建设，2004年建成的西气东输管道工程，所用螺旋埋弧焊管均为国内生产，但原料(X70板卷)国产化率为71%；直缝埋弧焊管国产化率为15.6%，原料(X70钢板)国产化率为13.5%。至2012年西气东输二线完工，焊管和原料(X80)的国产化率均达到了90%，并在X80钢材的用量和管道长度方面名列世界第一[2]。

本文对油井管和输送管的国产化历史进行了回顾，从技术和管理角度总结了经验和启示，希望能促使我们继续思考全面国产化后的石油管材向何处走，同时，也为国内还未实现自立自主的薄弱技术和产品的国产化提供借鉴。

1 油井管产品国产化历程

油井管产品的国产化大致可以分为4个阶段[2]：

1)起步期：20世纪50年代中期～80年代中期

油井管产品国产化是随着新中国成立后的石油勘探开发进程展开的。国内第一批油管于1954年由鞍钢无缝钢管厂生产。20世纪60～80年代，原成都无缝钢管厂、鞍钢无缝管厂、包钢无缝管厂小批量生产出加厚钻杆、油管、套管、对焊钻杆等产品，但产品钢级、合格率较低，质量也难以满足油田实际需要。

2)发展期：20世纪80年代中期～90年代中期

这一时期是先进制造标准的导入期、生产管理模式的学习期、先进设备的引进期和产品质量的提升期。1986年1月，原冶金部按照API标准制定了《套管油管和钻杆规范》(YB/T3-81)、《套管、油管和管线管螺纹加工、测量和检验》(YB/T4-81) 等标准，实现了油井管产品标准的升级,为国内厂家产品质量和管理提升以及国产化油井管产品从国内走向世界市场奠定了基础。

由于当时整体设备水平、技术能力仍然不高，在李鹤林院士等专家的呼吁和推动下，1991年7月，冶金部和中石油组织论证会，正式启动“高质量油井管开发”项目，极大推动了油井管国产化的进程和产品质量的提升。

在制管行业，宝钢、天津钢管、成都无缝等油井管骨干企业开始设备和技术引进及改造，并通过争取美国石油学会API会标许可证的认证，逐渐与国际先进水平接轨。1990年4月，成都无缝钢管厂获得了中国第一个API Spec 5CT会标许可证授权。其后，各主要厂家均相继取得API认证，产品质量和生产效率大幅提升。

这一阶段的主要产品是API标准油井管，同时也开发和生产了少量的非API标准产品。到1998年进口量为32.73×104t，国产量66.6×104t，国产化率达到70%,基本完成了API 5CT标准中4组13个钢级 (不包括L80-9Cr、13Cr) 产品的开发，以及部分适应油田特殊需要的抗硫油套管、高抗挤套管、特殊扣油套管、隔热油管等非API产品。

3)鼎盛期：20世纪90年代中后期～2015年

这一时期，大量国营、民营企业进入油井管制造市场，并新建了一批现代化的轧管机组、热处理和钢管、螺纹加工生产线，同时对旧生产线进行技术改造，不仅使油井管产品的产量大幅度增加，而且使油井管产品的质量明显提升，一些骨干厂家开发了特殊服役环境应用的非API产品，逐步能够满足国内等苛刻环境油田开发的需要。

2001年中国加入世贸组织，国产油井管开始大量出口到国外。2008年中国油井管产量达到了630×104t，出口为333×104t，进口为24.57×104t，净出口为308×104t，国产化率达到95.5%。在满足国内市场需求的同时，中国也成为世界油井管产量最高的国家。在此期间，一些有特色的油井管产品也在国内开发成功，如无缝化HFW焊管套管[3]、连续油管[4]等。

4)分化期：2015年～2020年

国内油井管产品厂家的爆发式增长，造成产品严重供大于求。同时，2008年金融危机和2009年的国外反倾销调查造成国际出口受阻。一些主要油井管企业因市场、技术或资金等原因相继关停、整合或重组[2]。虽然2017年国内油气行业开始出现复苏，但是，在存量竞争环境下，市场份额正持续向生产链齐全、科技投入大、品牌形象好的企业集中。

2 输送管产品国产化历程

输送管产品的发展包括管线钢和钢管的开发。大致分为3个阶段[5]：

1)起步期：20世纪70年代

管线钢和钢管的研究与开发缘于国内油气管线建设的需求。第一次从全国战略意义上组织建设长距离、大口径管道是1970年启动的“八三工程”。从1970年8月到1975年9月，东北八三工程共铺设原油管道2 471 km，主干线218 km，填补了中国长距离、大口径管道的空白。“八三工程”为中国管道运输业奠定了基础，对中国管道运输业起到了开创性的作用[6]，期间建设的制管生产线、积累的研究开发与施工经验为我国相当长一段时间内的油气输送管道发展奠定了基础。

2)成长期：20世纪80年代～90年代中期

在“六五”、“七五”期间，国内企业合作研制出API 5L A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65等8个级别系列钢级，填补了我国石油天然气输送管线用钢的空白。“八五”期间(1991～1995年)，针对我国西部油气田的加速开发以及10条石油天然气长距离输送管线工程的建设，钢铁企业、研究机构、高校和制管企业合作进行了第二代高韧性油气输送管线用X52、X65级管线钢系列产品的研制，做到了高强度、高韧性、优良焊接性的最佳配合，各项理化性能指标符合API 5L、GB/T 14164—1993 标准和西部管线技术要求，尤其是低温韧性(-40 ℃)≥100 J,达到了同期德国、日本主要钢铁厂家同类管线钢实物水平。

1996年国家启动建设陕京天然气管道，X60钢级板卷成功应用于陕京输气管道建设，实现了X60级管线钢的国产化。同年，库鄯原油输送管线开工建设，所应用的X65钢级管线钢国产化取得成功。这些管线钢及钢管的开发实践和应用实践为后续高钢级管线钢与钢管的研究与开发奠定了良好的基础。

3)鼎盛期：20世纪90年代末期～2020年

这一阶段以几个重大管道工程的建设为标志，每条管道都使我国输送管产品与技术实现了创新和升级。

(1)西气东输工程：完成X70的开发和应用

国内高钢级管线钢与钢管的应用高潮可以认为是开始于西气东输管道工程的开工建设。20世纪90年代末，国内天然气工业进入一个新的发展时期。鉴于我国天然气产地与用户的地域分布特点，我国启动了西气东输管道工程建设项目。在项目启动之初，原国家经贸委明确要求西气东输工程装备要尽量国产化。在政策的支持下，国内石油、冶金、装备制造行业开展了大量的材料、设备科技攻关，研制成功了X70针状铁素体管线钢和钢管，填补了国内空白。

X70管线钢和钢管在西气东输管道工程正式使用之前，开工建设了涩宁兰天然气管道，主要采用X60钢级的螺旋埋弧焊管，但在长度为11 km的试验段使用了X70钢管[5]，称为西气东输“示范工程”。这条试验段对西气东输管道工程建设起到了很好的作用，同时“铺设试验段”也成为管材和钢管产品开发到实际使用过程中重要的一种验证方式。

西气东输管道工程建设大力推动了国产长输管线材料、设备的应用。管道使用的螺旋管直径达到了Φ1 016 mm，壁厚达到了14.6 mm，直缝焊管壁厚达到26.2 mm，使国内天然管道用钢提高了两个钢级，缩小了国内输气管道用钢与国际上的差距。同时，伴随管线钢和钢管任务量的饱满，国内制管企业获得了蓬勃发展，技术水平和装备制造能力也得到了很大提升[6]。此外，在X70大口径弯管、管件方面也实现了国产化[7-8]。

(2)西气东输二线、三线工程：推动了X80的开发和应用[5]

X80管线钢和钢管批量应用开始于西气东输二线工程。在西气东输管道工程建成之后，为了充分利用现有资源，于2005年建设了冀宁联络线，用来连接西气东输管道和陕京二线的输气管线，首次大批量应用X80钢级、最大管径为Φ1 016 mm的钢管，直缝和螺旋焊管全部国产化。

在此基础上，2007年底，我国第一条X80钢级天然气长输管线——西气东输二线工程开工建设，干线使用X80钢级，管径为Φ1 219 mm，螺旋管壁厚为15.3、18.4 mm，直缝管壁厚为26.4、27.5、33 mm。除进口少量直缝焊管外，西气东输二线所用X80高钢级系列产品全部实现国产化，包括X80高钢级大口径螺旋焊管、直缝焊管、热煨弯管、热拔三通管件等。中国X80研发应用之路用4 a时间, 跨越了国外20余年的历史进程。X80钢管系列产品的国产化,在大大降低了管道建设成本的同时, 有力拉动了相关产业发展。

2012年，西气东输三线开工建设，继续沿用西二线的钢级和管径，但是，在提高设计系数上进行了进一步研究，并在西三线西段一级地区，在国内首次铺设了300 km的0.8设计系数的管道，以降低成本、节约投资，体现了中国管道设计建设水平，目前运行良好。

(3) 中俄东线：提升了大口径X80焊管苛刻环境下的应用性能

中俄东线(天然气管线)所处环境特殊，沿线自然环境复杂，冬季最低气温达零下40 ℃。国内研究院所和钢厂、管厂依托“第三代大输量天然气管道工程关键技术”研究课题，针对X80钢级Φ1 422 mm管径的钢管开展了研究，尤其是提升钢管的低温性能等。中俄东线首次采用管径Φ1 422 mm的钢管，钢级为X80，最大壁厚为33.4 mm，在世界管道史上是一个标志性工程。经国内钢厂、管厂的共同攻关,攻克了钢板轧制、冷却速度、低温性能、几何尺寸、焊接质量等方面的关键技术难题，成功实现了X80钢级钢板、板卷及Φ1 422 mm焊管的批量生产供货。2015年，中俄东线天然气管道工程境内段开工建设。

从2001年开工建设的西气东输管道工程，到2012年西气东输二线全线建成投产，仅经过10余年时间, 我国管线钢的钢级已经从X60提高到X70, 并进一步提高到X80。焊管口径从Φ1 016 mm、Φ1 219 mm到中俄东线的Φ1 422 mm，并尝试提高了设计系数、解决了管道长期低温运行性能，实现了管材、焊管产品、弯管管件和制造技术全面国产化，在高钢级管线钢产量、用量方面实现了世界领跑。

随着国家油气管网的成立，管道建设的高潮不会停顿。因此，高等级管线钢与钢管的研究与开发、高质量产品的生产与大量应用仍将延续。目前，X90，X100，X120管线钢与焊管的研发正在继续开展；抗大变形焊管继应用于中缅管线之后，在海洋管道的应用研发正在开展；新兴制造技术(增材制造等)和连接技术(摩擦焊等)开发也开始逐渐得到重视。技术的发展没有止境，我国管网建设仍有很大提升空间，钢管行业的繁荣期依然处于上升阶段。

3 石油管材发展方向

3.1 油井管产品及技术

3.1.1 非API油井管产品开发和质量提升

目前，国内中低端产品数量过剩，高端产品不足。随着油气田开发的深入，深井、超深井、严酷腐蚀环境以及其他苛刻服役条件使特殊用途油井管的需求急剧增加，包括非API 系列和特殊螺纹接头的油井管[9]。因此，针对特殊工况，研究和开发非API标准的油井管产品不管是对应用端的支持还是对于生产端的突围都非常重要。

3.1.2 新型油井管产品的开发

一些特殊用途的新型油井管产品也产生了需求。如ERW套管、连续油管、智能油井管、非金属连续管、陶瓷内衬油管等。

ERW焊管韧性高，韧脆转变温度低，尺寸精度高，适合于制造要求具有高韧性的较大口径超高强度油套管、低温状态使用的油套管、高抗挤、超高抗挤等高端套管[10]。

连续油管作业越来越被油田所接受。目前，国内已经能够生产系列连续油管产品，主要厂家有宝鸡钢管、河北信达科创、山东杰森三家。除了油井管产品，与之相配套的作业车、井下工具等也是开发的方向。

智能化和传感器技术与钻井、油井管理相结合，提升井下工况检测能力，促进了智能钻柱、智能油管、智能水泥等产品的发展。这些学科交叉产生的新产品是智能钻井、智能完井、智慧化油田的基础[11]。

非金属连续管为井下作业提供了更大的灵活度。例如，在非金属连续油管内部集成电缆，整根管材中间没有接头，解决了传统钢制油管需要独立铠装的弊端[12]。目前，国内非金属连续管与国外产品相比尚有很大差距；一些应用关键技术尚未突破, 如连接技术、破坏机理及施工工艺标准等。因此, 应对非金属连续管产品和技术进行进一步深入研究和开发。

陶瓷内衬油管也是一种复合结构管材，适用于CO2、H2S、硫酸还原菌、Cl-及高矿化度等恶劣油水井环境等。石油管工程技术研究院已经牵头立项了相关的国际标准[13]。

3.1.3 特殊合金材料油井管

一些特殊合金具备比密度低、耐腐蚀性能优异等特点，如钛合金、镍基合金、铝合金等。采用这些材料制造钻杆、油套管等石油管产品，有助于减轻钻柱、管柱重量，提高抗腐蚀、抗磨损性能，适用于极端苛刻环境下的油气田开发。

3.1.4 高性能油井管和经济型油井管

从行业的战略角度考虑，油井管企业应根据自己的行业地位和经营情况，向两端发展。一个方向是调整产品结构，积极发展高端产品，如抗硫油套管和钻杆、高抗挤套管、特殊螺纹油套管和钻杆等。另一个方向是降低产品成本，开发经济型油井管，如满足我国低压、低渗油气田开发和煤层气开发所需的极低钢级、薄壁非API 油套管等[14]。

3.2 输送管产品及技术

3.2.1 高钢级、大口径、厚壁钢管的开发

增加输量、降低成本是天然气管道建设的发展趋势，需要开发新一代(第三代)管道工程技术，即X90、X100、X120钢级、管径Φ1 219～Φ1 422 mm的高钢级、大口径、厚壁焊管[15]。提高厚壁板材DWTT性能、实现尺寸、残余应力的高精度控制以及在现场对焊时保证焊缝质量[16]，同时，深入开展应用基础研究[17]。

3.2.2 海洋油气管道用钢管的开发和质量提升

随着海洋开发的深入，需要加强开发研究，提升海管的强度、韧性、塑性、抗压溃性能、尺寸精度、耐腐蚀性等，为我国深海油气资源的大规模开发做好技术储备[18]。

3.2.3 特殊服役条件下高钢级钢管的开发

特殊服役条件下高钢级钢管主要包括：抗大变形钢管、抗腐蚀钢管、低温环境用钢管、特殊材料和结构的输送管(双金属复合管等)。

1)抗大变形钢管 抗大变形钢管指的是为了满足基于应变的极限状态设计方法设计的管道要求而生产的钢管，主要应用于强震易发区、冻土地带、地质灾害多发区等工况。抗大变形钢管具有较低的屈强比、高的形变硬化能力和均匀的伸长率[19]。在API 5L 第46版中，增加了附录N，对抗大变形钢管的订货作了专门要求[20]。

2)抗腐蚀钢管 未经净化处理的石油和天然气通常含有H2S、CO2、Cl-、H2O 等腐蚀性介质，因此油气输送需要采用具有耐腐蚀性能的管材。国外抗SSCC和HIC管线钢已自成体系，X65钢级抗HIC钢管已能批量供应，抗HIC的X70级管线钢也已研制成功。国内应加大这方面的研究力度。

3)低温环境用钢管 随着油气开采向极地区域发展，低温服役环境对管线钢管提出了新的挑战。在低温环境用钢管开发中，应深入研究裸露管道CVN和DWTT试验温度的确定方法(考虑尺寸效应)，以及CVN 值和DWTT 判据的确定等问题[13]。日本开发的低温X80钢采用了基于氧化钛(TiO)技术，已经用于压缩天然气的低温(-30 ℃)和超低温(<-30 ℃)输送[9]。

4)特殊材料和结构的输送管 在某些特殊服役条件下，需要从综合效益考虑采用一些特殊管材。双金属复合管是一种碳钢和不锈钢复合结构的管材，它兼顾了碳钢或低合金钢的高强度、不锈钢或耐蚀合金良好的耐蚀性。但其应用技术尚不完善，在复合工艺、高效生产及检测技术方面与国外相比仍有较大的差距。应在制造工艺、管道配件、焊接技术、耐腐蚀评价体系等方面开展工作[21]。

5)自修复防护涂层 一些生物学的原理也逐步引入到金属材料的腐蚀防护应用中，如具有自修复能力的智能防腐涂料，将成为未来增强材料抗腐蚀能力的一种新思路和新产品[22]。

3.2.4 非金属管线管的研究与开发

随着油田介质环境的日益苛刻，含水率、温度逐步上升，Cl-、CO2、H2S等腐蚀性介质含量升高。非金属与复合材料管材应用成为油田地面集输管网防腐的重要解决方案之一[23]。国际上也对非金属管都越来越重视。但是，国内非金属复合管生产和应用还存在很多问题，应从标准的选用、补充技术条件制定、合理选材、加强质量检测、施工标准的制定、补充新产品标准等方面开展工作[24]。

3.2.5 新型焊接技术的开发与应用

国内外对管线钢焊接所采用的特殊焊接方法和原理进行了大量研究，可能成为满足管道高压、大直径、高效焊接需求的突破口。但我国对管线钢焊接新技术的研究与国外还有一定的差距， 因此要加大对焊接方法、焊接设备和焊接工艺等的研发力度，探索提升管道焊接质量的新途径、新思路[25]。

4 石油管材国产化启示与思考

4.1 政策引导和支持，顶层推动实施

产品和技术的国产化一直得到国家政策的支持。1980年初，国家计划委员会(国家发展和改革委员会)开始组织油井管的国产化工作，并成立了工作组。根据工作组建议，冶金工业部批准对鞍钢无缝钢管厂、包头无缝钢管厂和成都无缝钢管厂进行了技术改造，以提升螺纹质量，同时执行标准由原苏联标准改为美国API标准。随后，又针对管体尺寸精度差和性能不稳定等问题，批准建设了宝钢无缝钢管厂和天津钢管公司，引进先进的连轧管机组，从炼钢甚至从炼铁开始进行质量一贯制管理，以保证油井管的质量[26]。这些技术措施的实施，为国内油井管产业发展打下了良好基础。进入20世纪90年代，石油工业快速发展，油井管的需求急速扩大，大量国营、民营、合资企业加入到油井管生产制造业，产能迅速扩张，部分技术先进的厂家产品质量也有了大幅提升。2008年中国油井管国产化率达到95.5%；2018年我国油井管产量约500×104t，出口151.46×104t。中国成为世界油井管产量最高的国家[2]。

输送管的发展同样受益于国家政策。1970年启动的“八三工程”( 东北原油输送管道建设)和21世纪初开工建设的西气东输管道工程，是我国管道建设史上的两个重要里程碑。这两项工程均得到了国家的高度重视和政策支持。“八三工程”由周恩来总理亲自主持部署，国家各部委、军委、地方、企业统一协调，确保了技术人员、资金、材料等的供给，在缺乏设计和工艺资料、缺少专业设计机构和人员、缺少钢材和钢管制造生产线和专用工艺设备等几乎一穷二白的条件下，干成了一件开创性的大工程，为中国管道运输业奠定了基础，填补了中国长距离、大口径管道的空白[6]。

西气东输管道工程启动是基于20世纪90年代天然气工业发展的需要。1998年3月23日，国家发改委印发《关于开展全国天然气利用规划工作的通知》。2002年2月5日，国务院正式批准了中国石油提交的西气东输工程项目可行性报告。为了开展项目建设，国家成立了西气东输工程建设领导小组，国家发展计划委员会副主任张国宝任组长，统一协调各部门、各地方建设力量。

在西气东输二线管道工程建设前期，国家为推动装备制造业发展出台了一系列规划纲要和措施性文件，如《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》(2006年)、《关于落实国务院加快振兴装备制造业的若干意见有关进口税收政策的通知》(2007年)等，并且在天然气管道建设项目批复文件中明确提出逐步实现管道钢管、增压机组、大口径阀门等国产化的要求[5]。正是在这些政策背景支持下，我国大口径油气输送管的生产设备、技术、人员、科研、管道建设能力都获得了大踏步的进步，除少部分直缝焊管外，西二线所用的X80管材和钢管全部实现国产化，取得的科研开发成果、积累的高钢级管道建设经验等为后续川气东送、西三线、中俄东线等重大管道工程建设提供了坚实保障。

4.2 科研标准先行，先进技术和设备助力

4.2.1 开展石油管材科研工作

新产品的应用离不开科学研究和开发工作。1989年6月，在全国第四次低合金钢工作会议上，李鹤林院士做了题为“关于开展石油管材联合科技攻关的建议”的发言，建议开展油井管生产和使用两个领域的联合攻关，实现进口产品的国产化替代。1991年7月，冶金部和中石油正式启动“高质量油井管开发”项目，项目周期为4年半，总投资1 720万元，以联合攻关模式，极大推动了油井管国产化的进程和产品质量的提升[2]。

在高钢级管线钢和钢管方面,我国的研究和应用起步晚。但是，在西气东输管道和西气东输二线管道等重大工程的推动下，研究起点高，在较短的时间内就开发了控轧控冷工艺制备的针状铁素体X70、X80管线钢，并在国内已有螺旋埋弧焊管的基础上开发成功了直缝埋弧焊管，产品质量、性能均达到国际先进水平。在管线钢方面，用不到20 a的时间取得了发达国家用将近40 a才取得的研究成果，在多项技术和产品研发方面达到了国际先进水平[27]。

4.2.2 加强国内和国际标准化

标准是连接研究成果和产品实现的桥梁，油井管和输送管产品的开发和使用都得益于标准的发展和完善。1986年1月，原冶金部正式废除YB239、YB690和YB691等标准，等同按API标准制定《套管油管和钻杆规范》(YB/T3—81)、《套管、油管和管线管螺纹加工、测量和检验》(YB/T4—81) 等标准，实现了油井管产品标准的升级以及与世界通行标准接轨。此后，国内油井管生产厂家的产品生产都按照API标准进行，也引导国内油井管产品融入了世界石油市场[5]。

国内输送管标准也经历了一个从无到有、从跟踪采标到自主制定的过程，在指导油气输送管和管材生产及质量控制方面起到了重要作用。20世纪70年代末，石油天然气管道设计、施工、运营的系列标准主要以八三管道为基础依据，填补了石油天然气管道建设技术标准空白[6]。1963年，由原石油工业部发布了我国第一个螺旋埋弧焊钢管标准SYB 10004—63《螺旋焊缝钢管》。上世纪80年代，又先后制定并发布了输送管系列标准，如SY 5001—80《螺旋焊缝电焊钢管》；SY 5036—83《承压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管》；SY 5037—83《普通流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》；SY 5038—83《承压流体输送用螺旋缝高频焊钢管》；SY 5039—83《普通流体输送管道用螺旋缝高频焊钢管》。

1988年, 参考API Spec 5L《管线钢管规范》，制定并发布了我国第一个输送钢管国家标准GB 9711—88《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》。之后通过采用ISO 3183《石油天然气工业管道输送系统用钢管》各版次对该标准进行了多次修订。GB/T 9711的发布和实施, 健全了我国油气输送用钢管标准体系, 实现了我国输送用钢管制造水平与国际水平的快速接轨，推动了企业的技术进步和设备改造升级以及产品质量的提高。

此外，在输送管标准的应用方面，普遍采用了“基础标准+补充技术条件”的形式。如西气东输一线、陕京二线、西气东输二线等重大管道工程建设, 均以ISO 3183/API Spec 5L为基础制定工程用管材技术标准, 补充或提高了部分技术指标, 明确了订货信息, 增加了质量控制要求, 成为工程实用性技术标准, 在管道工程建设中发挥了重要作用。

近年来，国内还针对西气东输、中俄东线、川气东送等重点工程，形成了一批重大工程标准或企业标准。一些最新的研究成果写入标准内容，同时对部分技术条件的要求更加严格，有力保证了管道建设质量。

在石油管材标准化过程中，积极参与国际标准化工作也是掌握技术发展趋势、提升国内标准水平的重要举措。国内研究机构如管材研究所于1987年即开始参与API标准化工作，翻译、研究API 标准化有关资料，跟踪API标准化的发展动态，并以标准提案形式参与API标准的修订工作。针对API 油井管在油田使用过程中出现的质量问题，结合大量的科研成果，向API 提交了如钻杆内外加厚过渡带结构、材料韧性、钻杆接头焊接技术条件和提升短节等内容的提案，获得API认可并写入有关标准中[28]。目前，国内石油管材标准体系已实现对国际标准的全面采标，从而加快了与世界先进水平接轨的步伐, 提高了我国油井管和输送管标准的技术水平[29]。

4.2.3 提升技术和设备能力

在油井管和输送管生产方面，先进技术和设备的大量引进为石油管材的产能增长和质量提升提供了基础条件。从20世纪后期开始，发达国家产业结构调整，资金密集型、劳动密集型产业逐渐向第三世界国家转移。我国在石油管材需求的推动下，引进了大批先进技术和设备，如油井管连轧机组、微机数控管螺纹机床、现代化的热处理线等，以及输送管焊接机组、UOE直缝焊管生产线、两步法螺旋焊管生产线等。

4.3 建立先进质量管理模式，加强产品过程控制

4.3.1 导入先进质量管理体系

质量管理体系是保证产品质量符合性和稳定性的重要基础。1994年我国恢复关贸总协定之前，国内厂家质量管理体系意识不强，但随着“复关”协定的签署和与国际产品标准接轨，新的管理理念和模式逐渐引起重视。油井管生产企业中申请质量体系认证早于国内ISO9000体系认证。1990年4月，成都无缝钢管厂获得API Spec 5CT会标许可证授权，是美国石油学会(API)向中国企业颁发的第一个API会标许可证。以后国内油井管厂家的相关产品API会标许可认证已经成为一种基础体系，对于提升产品性能和质量的稳定性、可追溯性等都起到了关键作用。同时，国内厂家在质量意识、管理理念方面也逐渐向国际先进理念和做法靠拢。在后续油井管和输送管工厂建设时，建立完善的质量管理体系、取得API会标认证成为首要的工作。

4.3.2 实施驻厂监造和年度抽检

20世纪90年代中后期，为了配合产品标准的有效实施，保证油井管的质量，原中国石油天然气集团公司管材研究所根据国内生产模式的特点，按照国际惯例提出了《油套管驻厂质量监督办法》和《油套管驻厂质量监督实施细则》，由专业队伍对生产厂实施现场监造，对油井管质量体系、生产过程、产品质量进行监督和控制。这一模式一直沿用至今，并延伸运用到了输送管的质量控制中，通过监督质量体系运行的有效性和抽查产品质量的符合性，从工厂源头很好地控制了钢管产品的质量稳定性和可靠性，收到了很好的效果[30]。

此外，中国石油从20世纪80年代一直开展石油管材产品质量年度抽检工作。由经过培训的专业人员按照抽检计划从所采购的产品中随机抽取样品，由专业的第三方机构按照适用标准独立完成检验。从多年实施效果看，对于石油管材产品质量的监督和对供货商的警示都有良好作用[31]。

4.4 创新项目组织形式，结合重大项目开展科研攻关

4.4.1 组织跨行业联合攻关

在输送管的发展过程中，鉴于我国钢管行业的产业结构特点，油气输送用焊管生产和原材料生产大多隶属于不同的行业和厂家。例如，钢板、板卷由冶金行业的钢厂生产，而大口径焊管主力厂家则大多隶属于石油行业。这就决定了焊管的研究和开发必须由冶金、石油等行业联合进行。在西气东输系列管道工程建设过程中，石油行业的科研院所、管厂和冶金行业的钢厂、研究单位等联合开展项目攻关，对高钢级管线钢及钢管的关键技术深入研究，制定了X70/X80管线钢及钢管标准，解决了X70/X80钢管应用中的生产、施工等问题，将输气管线的钢级由以前的X52、X60、X65提升至X70(西气东输管道工程)和X80(西二线、西三线)，在提升螺旋埋弧焊管质量的同时，实现了直缝埋弧焊管的开发和生产供货，产品质量、性能均达到国际先进水平，实现了管线钢和钢管的全面国产化和大规模应用。尤其是在X80管线钢及钢管的选用、设计和研究开发中, 中石油和中国钢铁协会联合组织，汇聚各方人才、技术和资金优势开展多学科联合攻关,共20多个科研生产单位、600余人参与研究，大大提升了中国管道行业的整体科技创新能力。

高钢级管线钢与钢管的国产化，降低了管道建设成本，拉动了钢铁行业、管道行业的技术进步，也间接促进了国内无损检测设备和重型装备技术水平的提升。

4.4.2 依托重大工程项目

在高钢级管线钢与钢管的国产化进程中，大型油气长输管道项目的实施起到了引领方向、凝聚力量、提供支撑的作用。从东北输油管网建设的“八三工程”，到陕京天然气管线、西气东输系列管道工程、中缅管道、中亚管道、中俄东线，管线钢和钢管研究都围绕着每个项目的特殊服役环境和技术要求，逐步提升产品质量、管理和技术水平，推动我国管线钢、钢管行业从跟踪国际技术到高钢级产品产量、用量领跑世界。

4.4.3 制定合理的开发流程

同时，在输送管研发过程中还制定了合理的新产品研发流程。由于国内产业结构的特点，高钢级管线钢与钢管的科研攻关采用多个行业、多家单位联合攻关模式。而钢厂、管厂基本都是独立的，因此，考虑这些限制，结合输送管产品特点，在西气东输管道工程的产品开发过程中形成了一套适用的新产品开发程序，即材料设计——单炉试制(板、管)——小批量试制(板、管)——试验段铺设——批量生产和应用。此后，在其他重大管线用钢管产品的开发过程中一直沿用这种模式。这种开发程序理顺了钢厂、管厂、第三方检验机构及项目部的工作界面、工作顺序和评判标准，实现了各不同钢级由低到高梯次开发的继承和衔接，是一种行之有效的新产品开发流程。

4.5 观念理念突破，从实际出发开展工作

4.5.1 对国外标准的认识

最早引入国内的石油管材标准是油井管标准。从1986年开始，国内油井管开始向API标准的内容靠拢。但当时在国内厂家中造成了一个误区，即认为国外标准就是最高标准、最严标准、最好标准。时任中国石油管材研究所所长的李鹤林院士根据多年的科研积累，指出了API标准仅仅是基础标准，必须在此之上附加补充技术条件，以适应特定的服役条件。对国外标准的这一认识为国内厂家的质量控制理念和产品标准研制提供了正确的发展方向，对输送管早期订货技术要求制定起到了有益的指导作用[2]。

4.5.2 对钢管选型的认识

在西气东输管道工程建设之前，对选用螺旋埋弧焊管还是直缝埋弧焊管存在两种意见。一种观点认为，根据国外(主要是美国)经验，在高压大口径输气管线中不宜使用螺旋埋弧焊管。但由于当时国内基本没有大口径直缝埋弧焊管生产线，产品将全部进口，不管是供货周期还是采购成本都将对管道建设造成极大障碍。以李鹤林院士、黄志潜等专家为主的观点认为，只要钢管质量满足标准要求，螺旋焊管和直缝焊管均可使用。而且，由于螺旋埋弧焊管制造工艺的进步以及钢管质量的大幅提升，国外也逐步认可螺旋焊管的使用。同时，经过对国内螺旋焊管的研究和使用验证，只要质量满足要求，经济上划算，并不存在必须使用哪一种钢管类型的问题。为了进一步降低可能的风险，在实际方案中，规定了一、二类地区使用螺旋埋弧焊管，三、四类地区使用直缝埋弧焊管。经过多年的科研攻关和西气东输、陕京二线等工程实践, 我国输气管道行业突破了国际上螺旋缝埋弧焊管的使用禁区, 确立了具有中国特色的“大口径高压输送主干线螺旋缝埋弧焊管与直缝埋弧焊管联合使用”的技术路线[9]。

4.5.3 对钢管钢级的选择

西气东输二线、三线干线管全部采用了X80大口径埋弧焊管。但是，在设计之初，国内外很多专家认为，X80的质量稳定性、服役性能、失效模式等尚未完成研究分析，不宜大批量使用。国内专家基于大量的研究成果，以及在冀宁联络线上的试验段运行情况，大胆选择了X80作为西二线干线用管材，并通过钢厂、管厂联合攻关和严格的试制流程、有效的过程监造等措施，保证了X80钢管的质量，至西三线、中俄东线的建设，在X80的用量方面走在了世界的前列，并带动了相关产业如无损检测、设备制造的发展。

4.6 受益改革开放，借鉴先进经验

跨入21世纪，和平和发展成为全球共识。我国对外开放力度逐步加大，积极参与国际经济合作与竞争，使我国经济与世界经济的联系更加紧密。世界经济格局呈现多极化趋势，国际分工进一步深化，世界产业结构大调整，国际产业技术转移速度加快。在这一背景下，我国石油管材技术和产品方面与国际交流更顺畅，对国际先进制造技术、管理理念的引进力度和积极性极大提高。稳定的国际环境从时代的角度保障了油井管和输送管国产化的快速实现。

4.7 存在的问题

虽然国产石油管材已经实现了全面国产化，但还存在一些问题：

1)产能缺少统一规划，生产线建设缺少客观合理的前瞻性，造成产品过剩、国内企业之间竞争加剧。

2)多数企业国际化商贸经验欠缺，遭受合同欺诈损失、国外反倾销过程中应对经验不足。

3)片面追求大而全，研发投入不足，造成高端产品和新产品开发力度不足，创造差异化市场和深入挖掘实际需求的主动性还不够。

4)批量产品质量的稳定性、离散性还需要进一步改善。

5 结束语

从新中国成立初期至今，经过70余年的发展，我国石油管材产品从无到有，从大量依赖进口到完全自给、甚至出口国外，走过了学习借鉴、引进吸收、自主研发、独立创新的国产化历程，也是一个国内技术和产品从追赶到领跑的发展样本。当前能源结构中，石油和天然气仍将是主要的能源，因此石油管材行业仍将继续占有重要地位，但将向着高质量、新品种、新结构、新功能以及与信息技术融合的方向发展。此外，在国内其他领域的关键技术亟需自主创新、摆脱国外制约的背景下，总结石油管材的国产化历史也具有启示和借鉴意义。

致谢：本文受到中国石油天然气集团有限公司《2019年档案与史志编研项目计划》支持，特向中国石油档案馆表示感谢。