一(yi)、西氣東輸管道工(gong)程(cheng)介紹
西(xi)(xi)氣(qi)(qi)東(dong)(dong)輸(shu)管道(dao)(dao)(dao)(dao)工程橫貫我國東(dong)(dong)西(xi)(xi)，起(qi)點是(shi)新疆塔(ta)里木的(de)輪(lun)南，終點是(shi)上海市(shi)西(xi)(xi)郊(jiao)的(de)白(bai)鶴鎮。干線(xian)管道(dao)(dao)(dao)(dao)全(quan)長約3900km，支線(xian)管道(dao)(dao)(dao)(dao)總長近2000km，向我國東(dong)(dong)部4省1市(shi)供氣(qi)(qi)。干線(xian)管道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)設計(ji)輸(shu)量，設計(ji)壓力10.0MPa，管徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材(cai)質X70鋼。干線(xian)管道(dao)(dao)(dao)(dao)穿(chuan)跨越長江1次(ci)(ci)、黃河3次(ci)(ci)、淮河1次(ci)(ci)，其他大型河流8次(ci)(ci)，共(gong)需建設陸(lu)上隧道(dao)(dao)(dao)(dao)15條(tiao)，修建伴行公(gong)路近1000km。管道(dao)(dao)(dao)(dao)干線(xian)共(gong)設工藝(yi)站(zhan)場35座，線(xian)路截斷閥室138座。
工程于(yu)2002年(nian)7月4日(ri)開工，2003年(nian)底建成(cheng)靖邊到上海(hai)段，先期輸送長慶氣田(tian)天然氣，2005年(nian)上半(ban)年(nian)全線(xian)貫通，輸送新疆塔里木氣田(tian)天然氣。
二(er)、西氣東輸管(guan)道(dao)工程設(she)計的創新技術
1. 設計(ji)壓力和管徑的優選
我國(guo)陸上長距離(li)輸氣(qi)管(guan)(guan)道的工(gong)作壓(ya)力大(da)多數(shu)未(wei)超(chao)過6.4MPa，管(guan)(guan)徑未(wei)超(chao)過660mm，而國(guo)際天然氣(qi)管(guan)(guan)道的發展趨勢則是(shi)采用高強度、高韌性管(guan)(guan)材(cai)，大(da)口徑、高壓(ya)力輸送。
西(xi)氣東輸(shu)(shu)(shu)管(guan)道工程(cheng)在可行性研(yan)究中，對(dui)輸(shu)(shu)(shu)送(song)(song)壓力(li)(li)、管(guan)徑和(he)管(guan)壁(bi)粗糙度進行了充分的論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)(shu)(shu)送(song)(song)壓力(li)(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)徑輸(shu)(shu)(shu)送(song)(song)方案進行了比選(xuan)。最終確定采用10.0MPa輸(shu)(shu)(shu)送(song)(song)壓力(li)(li)、Φ1016mm管(guan)徑的輸(shu)(shu)(shu)送(song)(song)工藝方案。
2. 內涂減阻技術(shu)
西氣(qi)東輸(shu)管道(dao)(dao)全線采(cai)用(yong)非腐(fu)蝕性天(tian)然(ran)氣(qi)輸(shu)送管道(dao)(dao)的內壁減阻覆(fu)蓋層(ceng)。大(da)管徑干線輸(shu)氣(qi)管道(dao)(dao)采(cai)用(yong)內涂層(ceng)技術在國(guo)內尚(shang)屬首次。
內涂層的(de)(de)效益主要體(ti)現在：在管(guan)(guan)徑、壓力(li)(li)不變(bian)的(de)(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可提(ti)高輸(shu)量(liang)(liang)；在輸(shu)量(liang)(liang)和壓力(li)(li)一定的(de)(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可縮小管(guan)(guan)徑，節約鋼(gang)材；在管(guan)(guan)徑、輸(shu)量(liang)(liang)、壓力(li)(li)不變(bian)的(de)(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可減(jian)少壓縮機站(zhan)的(de)(de)站(zhan)數：由于摩阻減(jian)小，壓縮機的(de)(de)動力(li)(li)消耗減(jian)小；延長清(qing)管(guan)(guan)周期，減(jian)少清(qing)管(guan)(guan)次數；減(jian)輕管(guan)(guan)內壁(bi)腐蝕，保證(zheng)介質純(chun)度(du)。
3. 衛星遙感選線
西氣東(dong)輸管道沿(yan)線所經地(di)區地(di)形地(di)貌十(shi)分復(fu)雜，地(di)質災(zai)害種類較多。為此，選線和定(ding)線過程中運用了(le)衛星遙(yao)感(gan)技術。
從遙感的(de)(de)視(shi)角對線(xian)(xian)路(lu)(lu)進(jin)行(xing)了(le)方案(an)的(de)(de)比選，通過對不同線(xian)(xian)路(lu)(lu)的(de)(de)優缺點進(jin)行(xing)評價，為確定(ding)(ding)(ding)最(zui)優的(de)(de)中線(xian)(xian)方案(an)提供(gong)了(le)依(yi)據。實現了(le)從圖上定(ding)(ding)(ding)線(xian)(xian)。直(zhi)接從最(zui)新的(de)(de)遙感影像圖上進(jin)行(xing)線(xian)(xian)路(lu)(lu)選擇，然后再將選定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)坐標用(yong)GPS進(jin)行(xing)現場定(ding)(ding)(ding)位，既節約了(le)時間又減輕了(le)勞動強(qiang)度。
4. 大型(xing)穿越設計
西氣東輸管道穿越(yue)長(chang)江、黃河、淮河共(gong)5次。長(chang)江穿越(yue)是(shi)西氣東輸工程(cheng)的控制性工程(cheng)，為了確(que)定最(zui)優的穿越(yue)方案，在(zai)過江點選(xuan)擇上(shang)，利用多時相遙感資料，確(que)定最(zui)佳穿越(yue)位(wei)置(zhi)。
①. 以盾構法作(zuo)為(wei)三(san)江口斷面的過江主方案，礦山隧道法作(zuo)為(wei)備用方案。
②. 以(yi)定向鉆作為烏魚洲斷(duan)面的過江主方案(an)。
③. 以定(ding)向鉆方(fang)案作為板橋斷面的過(guo)江主方(fang)案，盾構(gou)方(fang)案作為備用方(fang)案。
以上三種方(fang)案(an)(an)各有(you)(you)優(you)(you)缺點(dian)：三江口方(fang)案(an)(an)在(zai)河(he)道(dao)(dao)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)、河(he)床沖刷方(fang)面(mian)有(you)(you)優(you)(you)勢，由于設計斷面(mian)地質條件復雜，雖(sui)然盾構法在(zai)過江方(fang)案(an)(an)技術(shu)(shu)上可行(xing)，但(dan)施(shi)工工期相對較長；烏魚洲(zhou)方(fang)案(an)(an)雖(sui)然地質條件較好，但(dan)河(he)床、岸(an)線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)差，管(guan)道(dao)(dao)運(yun)行(xing)期間(jian)安全有(you)(you)隱患；板橋方(fang)案(an)(an)施(shi)工技術(shu)(shu)上切實可行(xing)，施(shi)工工期短(duan)，在(zai)市(shi)場方(fang)面(mian)靠近用戶，投資省，但(dan)在(zai)岸(an)線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)和(he)河(he)床沖刷方(fang)面(mian)不是(shi)最(zui)好，尤其是(shi)斷面(mian)沖刷大，將(jiang)來管(guan)道(dao)(dao)運(yun)營時安全有(you)(you)隱患。
針對以上三種不同(tong)過江(jiang)(jiang)(jiang)點(dian)的(de)推薦方(fang)案，進行了綜合經(jing)濟(ji)技術比選，最后確定在(zai)三江(jiang)(jiang)(jiang)口通(tong)過長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)(jiang)的(de)施工(gong)方(fang)案采用(yong)盾構法施工(gong)。工(gong)程地點(dian)位于(yu)江(jiang)(jiang)(jiang)蘇省南京(jing)(jing)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)大橋下游38.5km處，南岸(an)出發井距(ju)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)大堤(di)210m，北岸(an)接收井距(ju)大堤(di)102m，該地區是(shi)南京(jing)(jing)附近主要(yao)的(de)水陸(lu)交通(tong)要(yao)塞(sai)。穿越(yue)點(dian)斷面兩岸(an)大堤(di)的(de)自然(ran)地面高(gao)(gao)程為(wei)(wei)(wei)(wei)4～5m（黃河高(gao)(gao)程），河面寬(kuan)約1500m，兩堤(di)外坡角之間的(de)寬(kuan)度為(wei)(wei)(wei)(wei)1673m。深(shen)槽(cao)最高(gao)(gao)標高(gao)(gao)為(wei)(wei)(wei)(wei)-36.7m，最低標高(gao)(gao)為(wei)(wei)(wei)(wei)一41.6m，隧道深(shen)度達50多米(mi)。根據設(she)計要(yao)求(qiu)，隧道內將敷設(she)直徑為(wei)(wei)(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)輸氣管(guan)道2條，直徑為(wei)(wei)(wei)(wei)6508mm的(de)輸油管(guan)道1條，直徑為(wei)(wei)(wei)(wei)650mm的(de)光纜套管(guan)3條，同(tong)時考慮維護檢修空間，隧道直徑設(she)計為(wei)(wei)(wei)(wei)3.8m，隧道全長(chang)為(wei)(wei)(wei)(wei)1992m。
5. 管材和制(zhi)管技術(shu)
我國(guo)1985年(nian)以前建(jian)成的(de)(de)(de)油(you)、氣管(guan)(guan)道普(pu)遍采用的(de)(de)(de)是Q235和(he)16Mn，相當于API標(biao)準中(zhong)的(de)(de)(de)X42和(he)X52級(ji)鋼(gang)(gang)。20世紀90年(nian)代，我國(guo)試制成功(gong)了(le)X60和(he)X65級(ji)管(guan)(guan)道用鋼(gang)(gang)板，并成功(gong)卷(juan)制了(le)相應(ying)螺旋(xuan)縫埋弧焊(han)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。為了(le)適應(ying)西氣東(dong)輸(shu)工(gong)程的(de)(de)(de)需要，經(jing)過(guo)幾年(nian)的(de)(de)(de)努力，我國(guo)已經(jing)成功(gong)研制出了(le)X70鋼(gang)(gang)級(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)，具(ju)備了(le)批量生產X70鋼(gang)(gang)級(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)板卷(juan)的(de)(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼材的(de)應用
在同(tong)等(deng)設計(ji)壓力和管(guan)徑的(de)情況(kuang)下，采用(yong)較高(gao)級(ji)別的(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)可減(jian)少管(guan)道壁厚(hou)，節省大(da)量(liang)(liang)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)，從(cong)而顯著(zhu)減(jian)少投資(zi)。表8-9為(wei)(wei)西氣東(dong)輸管(guan)道采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)和X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)對比。從(cong)表8-9中可看出，采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)27.35萬噸(dun)，大(da)約為(wei)(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)的(de)17.1％，采用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)13.04萬噸(dun)，大(da)約為(wei)(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)的(de)8.2％。
西氣東輸(shu)管(guan)(guan)道采(cai)用了X70高等級鋼材。按照西氣東輸(shu)工程沿線的(de)(de)地(di)區(qu)(qu)等級，設計時(shi)采(cai)用了四(si)種壁(bi)厚(hou)，在四(si)種壁(bi)厚(hou)的(de)(de)鋼管(guan)(guan)中(zhong)，1類地(di)區(qu)(qu)為(wei)螺旋埋弧焊管(guan)(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)(qu)為(wei)埋弧直縫(feng)焊管(guan)(guan)，對應(ying)的(de)(de)鋼管(guan)(guan)壁(bi)厚(hou)及耗鋼量見(jian)表(biao)8-10。
在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)類型(xing)選擇上，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道在(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚小于16mm的(de)地區選用了螺旋(xuan)埋(mai)弧焊(han)管(guan)(guan)。螺旋(xuan)埋(mai)弧焊(han)管(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干(gan)線(xian)用管(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)型(xing)，從而使近100萬(wan)噸的(de)大(da)口徑干(gan)線(xian)管(guan)(guan)制造(zao)及其部分原(yuan)料的(de)生產可以立足國內，節約了工程造(zao)價。
b. 金相(xiang)組(zu)織
西氣東輸所用(yong)的(de)(de)X70鋼(gang)(gang)材(cai)采用(yong)了(le)針狀鐵素(su)體(ti)型鋼(gang)(gang)，這種金相(xiang)組織(zhi)的(de)(de)X70鋼(gang)(gang)具有晶粒細化、組織(zhi)均勻、易(yi)于實現高(gao)(gao)(gao)強度與(yu)高(gao)(gao)(gao)韌性(xing)的(de)(de)平衡、耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)好等優(you)點。針狀鐵素(su)體(ti)型管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)為高(gao)(gao)(gao)檔(dang)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)，與(yu)鐵素(su)體(ti)-珠(zhu)光體(ti)型管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi)，具有更(geng)良好的(de)(de)焊接(jie)性(xing)能(neng)、抗(kang)天然氣中硫化氫腐(fu)(fu)蝕和氫誘發裂紋性(xing)能(neng)、抗(kang)大(da)氣腐(fu)(fu)蝕性(xing)能(neng)，且具有高(gao)(gao)(gao)達450J的(de)(de)沖擊韌性(xing)。
