石油天然气作为基础能源被广泛应用于人类 生活的各个领域，已成为社会生产力发展的主要 促进因素。随着石油行业大量新油井的不断投 产，管材使用量呈逐年递增的趋势。中国石油天 然气集团公司国内的 15 个油田，拥有井下油管近 4.4×108 m，约为 4×106 t；中国石油化工集团公司 国内的 12 个主要油田，拥有井下油管 2.2×108 m， 约为 2×106 t [1]。

《一、 我国石油天然气管材报废、修复现状及 存在的问题》

一、 我国石油天然气管材报废、修复现状及 存在的问题

《（一）石油天然气管材报废现状》

（一）石油天然气管材报废现状

由于油气中含有 H2S、CO2 等气体，以及管材 所处地的土壤盐碱化程度、地下水矿化度、氯离子 含量等介质因素，造成管线内外的腐蚀。此外，由 于油井广泛采用注水开采，随着开采年限增加，含 水率逐年上升，一些老油井含水率超过 80 %，这些 诱因导致管线出现锈蚀、穿孔、泄露、爆管等，严 重影响油气田的安全生产及周边环境。据统计，国 内油气田每年报废的油管约为 7×105 t [1]。

《（二）石油天然气管材修复现状》

（二）石油天然气管材修复现状

目前采用的管材修复技术仍为传统处理技术。 以油管为例，油管修复工艺的一般程序为：分选— 清洗—校直—探伤—车螺纹—换接箍—试压—通 径。从图 1 中可以看出，传统油管修复过程仅仅是 旧油管的分选过程，油管腐蚀、磨损所造成的缺陷 并没有从根本上得到修复。而仅有少量的油管可以 采用一些简单的修复技术进行修复，且修复率有限。 而且油管在初选、探伤、试压、通径环节中都会有 产品报废的情况发生，进而导致人力、物力、财力 的浪费。

传统处理技术只是对废旧管材进行简单的处 理，并没有对管材的性能进行提升，管材的使用寿 命仍为其自身的剩余寿命，修复后的管材仅有少量 能进行降级使用，而大部分作为油田报废材料堆放 在料场，只能作为资产账目上的数字存在，彻底失 去价值，造成极大的浪费。

《图1》

图1 油管的传统处理工艺流程

 

《（三）石油天然气管材资源化利用存在的问题》

（三）石油天然气管材资源化利用存在的问题

目前，针对这些废弃的管材，仍缺乏科学合理 的解决办法，基本上采用降级使用或回炉冶炼，造 成极大的资源浪费和环境污染。

1. 理念滞后问题

长期以来，由于我国石油天然气产业结构对管 材资源化没有明确的定位、需求和发展态度，致使 相关部门在制定石油天然气产业发展规划时，对石 油天然气行业可持续发展的需求研究不足，有些政 策和法规对管材资源化的发展客观上设置了障碍。 同时 , 各个油气田的具体情况各有不同，且各部门 或机构对管材资源化的认识深度不一致，管材资源 化理念在我国石油天然气行业发展的重要意义尚未 引起足够的重视。

2. 技术瓶颈问题

油田管材的使用及废旧处理主要由各个油田负 责，而油田作为石油天然气的生产企业，对废旧管 材的处理技术关注不够，未投入专门力量进行研究， 导致管材的修复仅采用相对简单的维修技术，只是 对废旧管材进行简单的清洗、校直、探伤、换接箍 等工作，并没有对材料本身防腐、耐磨、抗结垢、 耐压性等性能进行改进，修复后的管材达不到管材 使用标准，更多的只能进行降级使用。

3. 环境污染问题

由于缺少有效的管理和科学规范的处理方法， 一些废旧管材直接暴露于环境中，最后形成固体垃 圾，造成空气、土壤和水质的严重污染。清洗过程 中有些单位采用酸洗、碱洗等清洗方法，这些清洗 方法会对环境造成严重污染，且存在一定的安全隐 患。此外 , 不合理的清洗、修复过程中产生的废气、 废水、废渣对生态环境产生负面影响。

《二、我国石油天然气管材再制造发展战略研究》

二、我国石油天然气管材再制造发展战略研究

中国工程院工程管理学部于 2015 年启动了“我国石油天然气管道再制造发展战略研究”咨询项目， 经过 6 位院士和近 50 位专家的辛勤工作，先后调研 了包括西南油气田、塔里木油田、新疆油田、吐哈油 田、吉林油田、冀东油田、华北油田等，从石油天然 气管材再制造的定义、内涵、特点、再制造体系、关 键技术、效益等几个方面进行深入分析，形成了我国 石油天然气管道再制造发展战略研究报告。

《（一）再制造的定义、内涵及特点》

（一）再制造的定义、内涵及特点

1. 再制造的定义

再制造是以产品全寿命周期理论为指导，以优 质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术 和产业化生产为手段，进行修复、改造废旧装备的 一系列技术措施或工程活动的总称 [2,3]。

2. 再制造的内涵及特点

再制造是相对于制造而言。制造是生产新产品 的过程，将原材料加工成适用的产品，以满足市场 对产品的需求。再制造是将达到使用寿命的产品通 过修复和技术升级改造使其达到甚至超过原型产品 的加工过程。再制造是制造产业链的延伸，是绿色 制造的重要组成部分，相对于以原始资源为基础的 制造而言，再制造生产过程的能源和资源需求、废 物废气排放显著降低。再制造的重要特征是：再制 造后的产品质量和性能不低于新产品，成本只是新 产品的 50 %，同时节能 60 %、节材 70 %，对环境 的不良影响显著降低 [2,3]。

3. 自主创新的再制造产业模式

欧美等国家的再制造是在原型产品制造工业的 基础上发展起来的，通常在设计阶段提出可再制造 指标，技术上主要以“换件修理法”和“尺寸修理法” 为主 [1]。“换件修理法”是将损伤零件整体更换为 新品零件，“尺寸修理法”是将失配的零件表面尺 寸加工到可以配合的范围，这种模式的缺点是资源 能源消耗大，旧件再制造率低。

我国的再制造是在维修工程、表面工程基础上 发展起来的，主要采用“尺寸恢复法”和“性能提 升法”，可使再制造率显著提高、资源能源消耗显 著降低，具有突出的节能减排效果 [3]。

我国从 20 世纪末开始对再制造的基础理论和 关键技术进行系统研究与实践，目前已探索形成了 “以高新技术为支撑，以恢复尺寸、提升性能的表 面技术为手段，产学研相结合，既循环又经济”的 中国特色再制造产业模式 [2]，受到了国内外的广 泛认可。

《（二）石油天然气管材再制造体系研究》

（二）石油天然气管材再制造体系研究

我国石油天然气管材再制造作为刚刚兴起的产 业，经过近几年的发展，围绕全寿命周期理论，已 经初步形成了以旧件清洗、检测评估、再制造关键 技术、推广应用为主体的循环经济产业模式，构建 了石油天然气管材再制造技术及管理体系，如图 2 所示。

《图 2》

图 2 我国石油天然气管材再制造技术及管理体系

 

《（三）石油天然气管材再制造关键核心技术》

（三）石油天然气管材再制造关键核心技术

1. 绿色清洗技术

借助清洗设备或清洗液，采用机械、物理、化 学或电化学方法，去除管材表面及内壁附着的油脂、 锈蚀、泥垢、积碳等污染物，使管材表面达到所要 求的清洁度。常用的清洗技术有：热能清洗技术、 流液清洗技术、压力清洗技术、喷射清洗技术、泡 沫喷射清洗技术、高压水射流清洗技术、摩擦与研 磨清洗技术、电解清洗技术、超声波清洗技术等。

2. 无损检测与寿命评估技术

在不破坏材料完整性的基础上对管材内部、表 面 / 近表面质量性能进行评价，通过光、电、声、 磁等技术分别对再制造前的管材开展无损检测，以 及再制造后的管材进行寿命预测评估。目前已有多 种无损检测技术引入到管材再制造的质量控制领 域，其中超声检测、射线检测、涡流检测、磁粉检 测和渗透检测是最为常用的五种无损检测技术。

3. 表面工程技术

表面工程技术是再制造的核心环节。通过利用 各种表面工程技术、材料加工技术等使损伤失效零 件恢复尺寸和性能，达到零件服役要求。我国自主 创新的再制造模式是基于先进表面工程的“尺寸恢 复”与“性能提升”方法，利用先进的表面工程技术， 将失效零件恢复到原尺寸，并保证其质量和性能不 低于原型新品，大大降低了生产成本，最大限度地 满足了节能减排的的要求。根据石油天然气管材失 效形式、损伤程度和服役性能要求，纳米复合电刷 镀、热喷涂、离心自蔓延、纳米涂料等表面工程技 术可对其进行再制造。

《（四）石油天然气管材再制造效益分析》

（四）石油天然气管材再制造效益分析

1. 经济效益

（1）直接经济效益

据统计，每米新油管及防腐费用需 120 元，而 废旧油管再制造成金属陶瓷复合油管为 69 元，每 米可节约 51 元。 再 制 造 5×105 t 废 旧 油 管（ 约 5.5×107 m），可节省投资约 28.05 亿元 [4]。另按照 国家“以旧换再”可获 10% 补贴的政策，可获补贴 4 亿元。就再制造企业而言，再制造 5×105 t 废旧油 管，企业可创造产值 40 亿元，上缴税金 5 亿元。

（2）间接经济效益

5×105 t 再制造油管可用于 4 万口油水井，按 分别提升注水井和油井的 50 %和 20 % 修井周期统 计，注水井、油井分别减少修井 1~2 次，间接减少 经费投入 12 亿元。

2. 社会效益

（1）减少安全隐患

油气管道的安全直接影响企业生产秩序、地方 经济发展、社会稳定以及国家能源的安全供应。油 气管道一旦失效，不仅会造成巨大的经济损失，还 极易破坏环境，引起人员伤亡等重大事故 [5]。再 制造管材不仅可以使废旧管材尺寸得以恢复，同时 可以提高其性能。其防腐性能是原型新品的 5 倍以 上，耐磨性能较新品提升 3 倍，抗结垢性能是新品 的 2 倍，可以大大提高管材的服役性能。

（2）增加就业岗位

再制造属于劳动密集型产业，石油天然气废旧 管材再制造过程中所涉及的回收、拆解、检测、表 面工程技术、机械加工等环节将带动一批相关产业， 解决就业问题。据统计，再制造 5×105 t 废旧管材， 可提供 3 000 个就业岗位。

3. 环境效益

（1）节材方面

管材再制造是直接利用废旧管材进行生产。原 管材在第一次制造中的大部分材料（85 % ~ 95 %） 和能源（约 85 %）得到了保存，减少了因新管材生产所需材料和能源对原生矿产的开采。同时再制造 油管使用寿命是普通油管的 3 倍以上，可节省两份 新管的投入。据此计算，5×105 t 废旧油管再制造， 可节省钢材 1.68×106 t。

（2）节能、减排方面

再制造作为循环经济的重要形式，能够极大地 节约能源，减少温室气体的排放。再制造 5×105 t 油管较制造新油管节能 93 %，可节约 1.73×106 t 标准煤，节水约 7.56×106 t，减少 CO2 排放量约 3.36×106 t。 综上所述，管材再制造减少了废旧管材的环保 处理量和新品的生产量 , 降低了环境污染，增加了 就业机会，具有显著的经济效益、社会效益和环境 效益，可为石油化工行业的降本增效、节能减排目 标的实现提供技术支撑。

《三、我国石油天然气管材再制造发展建议》

三、我国石油天然气管材再制造发展建议

石油天然气管材再制造以节约资源、节省能源、 保护环境为特色，以信息技术、纳米技术、生物技 术等高新技术为核心 , 充分开发和利用废旧管材蕴 含的价值，缓解资源短缺与浪费的矛盾，降低因大 量失效、报废管材所造成的环境污染，是废旧管材 资源化的最佳途径 [6]。目前我国石油天然气管材 再制造产业仍处于起步发展阶段，为更加科学合理 地推进我国石油天然气管材再制造产业的发展，提 出如下建议。

《（一）推广普及管材再制造理念，提升管材再制造 的认知度》

（一）推广普及管材再制造理念，提升管材再制造 的认知度

石油天然气管材再制造目前在我国刚刚兴起， 了解管材再制造的企业不多，应用的企业更少。为 了提高对管材再制造的认知，需运用多种方法开展 多种形式的管材再制造产业宣传活动，积极推广管 材再制造产品的使用，加强对管材再制造的节能减 排、降本增效等优势的报道，提升管材再制造的“品 牌”认知度。

《（二）建立石油天然气管材再制造“政产学研用” 协同创新体系》

（二）建立石油天然气管材再制造“政产学研用” 协同创新体系

以政府为引导，高校、科研院所为技术创新 支撑，企业为技术创新主体，深化“政产学研用” 的深度融合，加强各类创新主体之间的协同作用， 提升我国石油天然气管材再制造行业的协同创新 能力。

《（三）完善石油天然气管材再制造标准体系与法律 体系》

（三）完善石油天然气管材再制造标准体系与法律 体系

积极推进管材再制造的质量标准、技术标准、 管理标准等标准体系的建立，重点围绕废旧管材的 设计、回收、拆卸、清洗、检测、再制造加工、检 验等操作的规范性，健全我国石油天然气管材再制 造标准体系与法律法规。

《（四）积极推进自主创新的管材再制造产业模式》

（四）积极推进自主创新的管材再制造产业模式

石油天然气管材再制造产业应结合其自身特 点，以全寿命周期理论为指导，以“恢复尺寸、提 升性能”的表面工程技术为依托，“产学研”相结合， 加大力度推进既循环又经济的再制造产业模式。推 进高效拆解、绿色清洗、无损检测、寿命评估、先 进表面工程技术等绿色、高效再制造关键技术在管 材再制造行业中的应用，确保管材再制造产品质量， 结合互联网 + 等技术建立管材再制造逆向物流管理 和评估平台，通过与正向物流链接 , 利用信息流引 导控制技术流、设备流、材料流和人员流，围绕全 寿命周期理论构建管材再制造服务体系。促进国家 循环经济的发展。

《（五）加强石油天然气管材再制造产品认证》

（五）加强石油天然气管材再制造产品认证

石油天然气管材再制造认证工作的开展，可 以提高企业及产品在消费者心中的认可度，增强 消费者对再制造产品在可靠性、安全性等方面的 认知。为了使石油天然气管材再制造获得良好的 发展环境，不仅要对再制造管材的质量进行认证， 还应对再制造企业的资质和再制造企业管理体系 进行认证，建立石油天然气管材再制造产品认证 目录。

《（六）围绕“一带一路”战略，带动石油天然气管 材再制造产业“走出去”》

（六）围绕“一带一路”战略，带动石油天然气管 材再制造产业“走出去”

随着国家“一带一路”战略布局的持续推进， 以俄罗斯、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、阿塞拜疆、 伊朗、沙特阿拉伯等为代表的“一带一路”主要 资源国的多数油气资源已经基本钻探完成，发现大型油田的可能性越来越小，油田开采成本日趋 增加。与此同时大多油田均已步入开发后期，与 之相伴的管材维修保养、报废等问题也会随之而 来，这就为我国的石油天然气管材再制造产业走 向世界提供了机遇，一方面可为我国带来巨大的 经济利益，另一方面也将提升我国石油天然气行 业的核心竞争力。

《致谢》

致谢

《我国石油天然气管道再制造发展战略研究》 项目研究历时 1 年，感谢中国工程院管理学部的立 项支持以及在项目研究过程中的指导，感谢孙永福、 王玉普、李鹤林、袁晴棠、胡文瑞等院士及中国石 油集团勘探开发研究院、宁夏石油装备再制造有限 公司等相关单位对项目的指导和支持。