ISO 24139-22023 石油和天然气工业.管道运输系统用耐腐蚀合金复合弯管和配件.第2部分复合配件标准立项发展报告

石油和天然气工业管道运输系统用耐腐蚀合金复合弯管和配件第2部分：复合配件标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Corrosionresistantalloycladbendsandfittingsforpipelinetransportationsystem—Part2:Cladfittings摘要随着全球油气资源开发逐步向深海、高酸性介质及高温高压等苛刻工况环境延伸，传统碳钢管道在耐腐蚀性能方面的局限性日益凸显，耐腐蚀合金复合管道及配件因其兼具承压能力与耐蚀性能的双重优势，已成为国际油气输送领域的关键技术路径。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2023年2月正式发布ISO24139-2:2023《石油和天然气工业管道运输系统用耐腐蚀合金复合弯管和配件第2部分：复合配件》。本标准作为ISO24139系列标准的重要组成部分，系统规定了复合配件（包括复合弯头、复合三通、复合异径管等）的分类、设计、材料、制造工艺、检验与试验、质量控制及文件交付等全生命周期技术要求，填补了国际标准化体系中关于耐腐蚀合金复合配件专用规范的空白。本报告围绕该标准的立项背景、技术内容体系、编制过程、主要参编单位及其行业影响展开全面论述，旨在为国内相关科研机构、设计单位、制造企业及标准化工作者提供系统的技术参考和标准化实践指引。标准的发布实施对于推动我国油气管道配件制造产业升级、促进高端装备技术标准与国际接轨具有重要的现实意义和深远的战略价值。关键词：耐腐蚀合金；复合配件；管道运输系统；国际标准；ISO24139-2；油气输送；标准化Keywords:Corrosionresistantalloy;Cladfittings;Pipelinetransportationsystem;Internationalstandard;ISO24139-2;Oilandgastransmission;Standardization一、引言1.1标准立项背景油气管道运输是石油天然气行业最为经济、安全、高效的输送方式。随着全球范围内高含硫天然气田（如中东地区的酸性气田）、深海油气田以及北极等极端环境油气资源的相继开发，管道输送介质中的腐蚀性组分（H₂S、CO₂、Cl⁻等）浓度不断提高，输送温度和压力条件亦趋于苛刻。传统碳钢管道在此类工况下腐蚀速率显著上升，不仅缩短管道服役寿命，更对管道运行安全构成严重威胁。为解决上述技术瓶颈，耐腐蚀合金复合管（CRACladPipe）应运而生。该技术以碳钢或低合金钢为基管提供结构强度，以耐蚀合金（如316L、825合金、625合金等）为内衬层提供耐腐蚀性能，通过机械复合或冶金复合工艺实现二者的有机结合。相较于全合金管道，复合管道可节约合金材料用量70%以上，大幅降低工程投资成本，因此在国内外油气田地面集输、长输管道及海底管道中得到了日益广泛的应用。然而，在管道系统中，弯管和配件（三通、异径管等）作为连接和转向的关键元件，其复合制造难度远高于直管。受工艺限制，早期工程中大量采用“以实心合金锻造替代复合配件”的过渡方案，导致成本高企且与复合直管的连接兼容性不佳。制定专门的复合配件产品标准，成为行业发展的迫切需求。1.2标准制定历程ISO24139-2:2023由国际标准化组织下设的ISO/TC67（石油、石化和天然气工业技术委员会）归口管理，具体由SC2（管道输送系统分技术委员会）负责起草。该标准项目于2018年正式立项，先后历经工作草案（WD）、委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）及最终国际标准草案（FDIS）等多个阶段，由来自中国、美国、英国、挪威、日本、法国、意大利等国家的专家共同参与制定，于2023年2月24日正式发布。其中，中国石油集团工程材料研究院有限公司作为中国对口技术单位的核心成员，深度参与了该标准的全部编制过程。中国代表团提出的多项关于复合管件型式试验要求、无损检测验收准则及铁素体含量控制等技术提案被标准文本采纳，充分体现了我国在复合管件制造与检测领域的技术积累和国际话语权。二、标准范围与定位2.1标准的适用范围ISO24139-2:2023规定了石油天然气工业管道运输系统中使用的耐腐蚀合金复合配件——即由碳钢或低合金钢基层与耐蚀合金覆层构成的复合弯头、复合三通、复合异径管等管件产品的技术要求和质量保证要求。该标准适用于：-符合ISO3183或API5L规定的基管材料；-符合ISO15156-2（NACEMR0175）规定的酸性环境下用耐蚀合金覆层材料；-采用机械复合（如液压胀接、冷拔等）或冶金复合（如堆焊、爆炸复合、热轧复合等）工艺制造的配件；-公称尺寸范围DN50至DN1200，压力等级涵盖PN20至PN420（Class150至Class2500）。2.2与其他标准的关系ISO24139-2:2023与ISO24139-1:2023《第1部分：复合弯管》共同构成复合管件完整的国际标准体系。在复合管道的标准族中，ISO24139系列与以下标准形成互补关系：-ISO15590-1：管道感应加热弯管（非复合类）；-ISO15590-2：管道用异径管和三通（非复合类）；-ISO15761：钢制闸阀、截止阀和止回阀；-DNVGL-ST-F101：海底管道系统规范。该标准的发布填补了复合配件专用国际产品标准的空白，与上述既有标准形成了完整的配合体系。三、标准主要技术内容3.1术语和定义ISO24139-2对复合配件相关的核心术语进行了规范化定义，主要包括：复合配件（cladfitting）、基层（basematerial）、覆层（claddingmaterial）、冶金复合界面（metallurgicalbondinterface）、机械复合界面（mechanicalbondinterface）、剥离强度（peelstrength）、剪切强度（shearstrength）等。统一术语定义有助于消除国际贸易中的技术壁垒。3.2材料要求标准对基层材料和覆层材料分别提出了明确要求：基层材料应符合ISO3183或API5L规定的PSL2级要求，具有稳定的强度、韧性和可焊性。对于低温服役环境，还应满足最低设计温度下的夏比冲击吸收能量要求。覆层材料应根据服役介质中的腐蚀性组分（H₂S分压、CO₂分压、氯离子浓度、pH值等）及设计温度进行选择。标准推荐了若干常用覆层合金及其适用条件，包括奥氏体不锈钢（UNSS30403、S31603）、双相不锈钢（UNSS31803、S32205）、镍基合金（UNSN06625、N08825）等。3.3设计与几何尺寸标准对复合配件的设计壁厚、覆层厚度、几何公差、端部坡口加工等进行了规定。覆层厚度设计应同时满足耐腐蚀裕量和机械复合工艺能力两方面要求，最小覆层厚度一般不小于3mm（冶金复合）或2mm（机械复合后内衬层）。配件的端部应加工出与复合直管焊接连接相适应的坡口形式。3.4制造工艺标准允许的复合配件制造工艺主要包括：1)热成型+冶金复合工艺——先以堆焊或爆炸焊方式在钢板上形成复合板，再经热弯/热压成型为配件形状；2)机械复合工艺——以碳钢配件为基体，将耐蚀合金衬管通过液压或机械胀接方式贴合于内壁；3)锻造+堆焊工艺——碳钢锻件经机加工后在内外表面堆焊耐蚀合金层。标准对每种工艺的关键过程控制参数提出了要求，包括热处理温度范围、保温时间、堆焊层厚度均匀性、复合界面连续性等。3.5检验与试验ISO24139-2:2023规定了系统的检验与试验要求，涵盖：-化学成分分析：基层和覆层材料分别取样分析；-力学性能试验：包括拉伸试验、冲击试验、硬度试验；-复合界面性能测试：剪切强度试验、剥离试验、界面显微组织检验；-腐蚀性能试验：按ISO15156要求进行抗硫化物应力开裂（SSC）试验，按ASTMG48标准进行点蚀和缝隙腐蚀试验；-无损检测：覆层侧进行100%渗透检测（PT）或自动超声检测（UT），基层焊缝按相应标准进行射线检测（RT）；-水压试验：每批配件按设计压力的1.5倍进行水压试验。3.6标记和质量文件标准规定配件上应永久标记标准号、材料牌号、公称尺寸、壁厚系列、炉批号等信息，并随货提供质量证明书（EN102043.2型或等效文件）。四、主要参编单位介绍中国石油集团工程材料研究院有限公司中国石油集团工程材料研究院有限公司（以下简称“工程材料研究院”）是中国石油天然气集团有限公司直属的综合性工程材料研发机构，是我国油气管道及装备材料领域规模最大、综合实力最强的研究单位之一。作为全国石油天然气标准化技术委员会石油管材专业标准化技术委员会秘书处挂靠单位，该院长期承担石油管材领域国家标准和行业标准的制修订组织工作。在ISO24139-2:2023的编制过程中，工程材料研究院组织国内相关高校和企业专家组成中国专家组，系统梳理了我国在西气东输二线、中亚天然气管道、中缅油气管道等重大工程中积累的复合管件制造与工程应用经验，向ISO/TC67/SC2提交了多项技术提案。特别是在复合管件剥离强度的试验方法、覆层与基层界面结合质量的超声检测验收准则以及补口涂层配套性要求等技术难点方面，工程材料研究院的提案获得了各成员国专家的广泛认可并最终被纳入标准文本。此外，工程材料研究院建有国家石油管材质量检验检测中心和国家石油管材工程重点实验室，配备高温高压腐蚀试验系统、全尺寸管材力学试验系统等先进装备，能够在复合管件新材料开发、失效分析、标准验证试验等方面提供全链条技术服务。近年来，该院先后主导或参与制定国际标准10余项、国家标准40余项，是推动中国石油管材标准走向国际的核心力量。五、标准实施意义与展望5.1对行业发展的推动作用ISO24139-2:2023的发布实施具有多方面的重要意义：第一，填补标准空白，完善标准体系。此前国际上缺乏专门的复合配件产品标准，工程中只能参照复合直管标准或全合金配件标准执行，存在技术要求错位的情况。本标准的实施为制造商、设计方和业主提供了统一的技术依据。第三，推动技术进步与产业升级。标准对复合界面结合质量、无损检测覆盖率、型式试验项目等提出了严格要求，客观上推动制造商持续优化工艺路线和质量控制体系，促进整个产业链的技术升级。5.2对中国的启示与展望对于中国而言，ISO24139-2:2023的发布既是挑战也是机遇。一方面，国内复合配件制造商需尽快对标国际先进标准要求，完善生产控制和检验检测体系，提高产品质量的一致性和可靠性。另一方面，中国主导参与该标准的制定过程为国内相关标准进一步走向国际积累了宝贵经验。未来，随着深海油气开发和CCUS（碳捕集、利用与封存）等新兴领域的发展，复合配件的应用场景将进一步拓宽。ISO24139系列标准亦需根据技术发展持续修订完善。建议国内相关单位密切跟踪ISO/TC67/SC2后续工作动态，积极参与系列标准的维护与更新工作，持续贡献中国智慧。六、结论ISO24139-2:2023《石油和天然气工业管道运输系统用耐腐蚀合金复合弯管和配件第2部分：复合配件》是国际油气管道标准化领域一项具有里程碑意义的重要成果。该标准系统构建了复合配件从材料选择、工艺控制、性能验证到质量交付的全方位技术规范体系，填补了国际标准在该领域的空白。标准的技术内容充分反映了当前行业在耐腐蚀合金复合管件制造领域的最高技术水平，具有科学性、先进性和可操作性。未来应以本标准为基础，进一步加强复合配件在氢气输送、CCUS等新兴领域的适用性研究，推动标准体系的持续完善与更新，促进标准化工作与产业发展的深度融合，共同推动全球油气管道输送技术的绿色可持续发展。参考文献[1]ISO24139-2:2023,Petroleumandnaturalgasindustries—Corrosionresistantalloycladbendsandfittingsforpipelinetransportationsystem—Part2:Cladfittings[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO3183:2019,Petroleumandnaturalgasindustries—Steelpipeforpipelinetransportationsystems[S].Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,2019.[3]ISO15156-2:2020,Petroleumandnaturalgasindustries—MaterialsforuseinH₂S-containingenvironmentsinoilandgasproduction—Par