一、西氣(qi)東輸(shu)管道工程介紹(shao)
西氣東輸(shu)管道(dao)工(gong)程橫貫我國東西，起點(dian)是新疆(jiang)塔里(li)木的(de)輪(lun)南，終點(dian)是上海市(shi)西郊的(de)白(bai)鶴鎮。干線(xian)(xian)(xian)管道(dao)全長(chang)約3900km，支(zhi)線(xian)(xian)(xian)管道(dao)總長(chang)近(jin)2000km，向我國東部4省1市(shi)供氣。干線(xian)(xian)(xian)管道(dao)的(de)設計輸(shu)量，設計壓(ya)力10.0MPa，管徑(jing)1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干線(xian)(xian)(xian)管道(dao)穿跨越長(chang)江1次(ci)、黃河3次(ci)、淮河1次(ci)，其他大型河流8次(ci)，共需建設陸上隧道(dao)15條，修建伴行公路近(jin)1000km。管道(dao)干線(xian)(xian)(xian)共設工(gong)藝站場35座(zuo)，線(xian)(xian)(xian)路截斷閥室138座(zuo)。
工程于2002年7月4日開工，2003年底(di)建成(cheng)靖邊(bian)到上海段，先期輸送長慶氣田天然氣，2005年上半年全線(xian)貫通(tong)，輸送新疆(jiang)塔里木氣田天然氣。
二、西氣(qi)東輸管道工程(cheng)設計的創新技術(shu)
1. 設(she)計壓力(li)和(he)管徑的優選
我國陸(lu)上長距離輸(shu)氣管道(dao)的工作壓力(li)大多數未(wei)超過6.4MPa，管徑未(wei)超過660mm，而國際天然氣管道(dao)的發展趨勢(shi)則是采用(yong)高強(qiang)度、高韌性管材，大口徑、高壓力(li)輸(shu)送(song)。
西氣東輸管道工(gong)(gong)程(cheng)在可行(xing)性研究中，對(dui)(dui)輸送壓(ya)力(li)、管徑(jing)和(he)管壁粗糙(cao)度進(jin)行(xing)了充分的論證(zheng)，對(dui)(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸送壓(ya)力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管徑(jing)輸送方(fang)案(an)進(jin)行(xing)了比選。最終(zhong)確定(ding)采用10.0MPa輸送壓(ya)力(li)、Φ1016mm管徑(jing)的輸送工(gong)(gong)藝方(fang)案(an)。
2. 內(nei)涂減阻技術
西氣(qi)東(dong)輸(shu)管道全(quan)線采用非腐蝕(shi)性(xing)天(tian)然氣(qi)輸(shu)送管道的(de)內(nei)壁減阻覆蓋層。大管徑干線輸(shu)氣(qi)管道采用內(nei)涂層技術在(zai)國內(nei)尚屬首(shou)次(ci)。
內涂層的效(xiao)益主要體現在：在管(guan)徑、壓(ya)力不變的前(qian)提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)提(ti)高輸量(liang)；在輸量(liang)和壓(ya)力一定的前(qian)提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)縮小(xiao)管(guan)徑，節約鋼材；在管(guan)徑、輸量(liang)、壓(ya)力不變的前(qian)提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)減少壓(ya)縮機站(zhan)的站(zhan)數：由于摩阻減小(xiao)，壓(ya)縮機的動力消耗減小(xiao)；延長(chang)清(qing)管(guan)周期，減少清(qing)管(guan)次數；減輕管(guan)內壁腐蝕，保(bao)證介質純(chun)度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸(shu)管(guan)道沿線(xian)所(suo)經(jing)地(di)區(qu)地(di)形地(di)貌十分(fen)復雜，地(di)質(zhi)災害種(zhong)類較(jiao)多。為此，選線(xian)和定線(xian)過(guo)程中運用了衛星遙感技術。
從(cong)遙感的(de)(de)(de)視角對線(xian)(xian)路進(jin)行(xing)了(le)(le)方案的(de)(de)(de)比選，通過(guo)對不(bu)同線(xian)(xian)路的(de)(de)(de)優(you)缺點進(jin)行(xing)評價，為確定(ding)最優(you)的(de)(de)(de)中線(xian)(xian)方案提供了(le)(le)依據。實現(xian)了(le)(le)從(cong)圖(tu)上定(ding)線(xian)(xian)。直接(jie)從(cong)最新的(de)(de)(de)遙感影像圖(tu)上進(jin)行(xing)線(xian)(xian)路選擇(ze)，然(ran)后再將(jiang)選定(ding)的(de)(de)(de)坐標(biao)用(yong)GPS進(jin)行(xing)現(xian)場定(ding)位，既(ji)節約(yue)了(le)(le)時間又(you)減輕了(le)(le)勞動強度。
4. 大(da)型穿越(yue)設計
西氣東輸(shu)管道穿(chuan)(chuan)越(yue)長江、黃(huang)河、淮河共5次。長江穿(chuan)(chuan)越(yue)是西氣東輸(shu)工(gong)程的(de)控(kong)制(zhi)性工(gong)程，為了確定(ding)最(zui)優的(de)穿(chuan)(chuan)越(yue)方案(an)，在過江點選擇上，利(li)用多時(shi)相遙(yao)感資料(liao)，確定(ding)最(zui)佳穿(chuan)(chuan)越(yue)位置。
①. 以(yi)盾構法(fa)作為(wei)三江口(kou)斷面的過江主方案，礦(kuang)山(shan)隧道法(fa)作為(wei)備用(yong)方案。
②. 以定向鉆作為(wei)烏魚洲斷(duan)面的過江主方案。
③. 以定向鉆(zhan)方案作為(wei)板橋斷面的過江主方案，盾構方案作為(wei)備用方案。
以上三種方(fang)案各有(you)優(you)缺點：三江口(kou)方(fang)案在(zai)河(he)(he)道的穩定(ding)(ding)性、河(he)(he)床(chuang)沖(chong)(chong)刷方(fang)面(mian)(mian)(mian)有(you)優(you)勢，由于設計斷面(mian)(mian)(mian)地質條件復雜，雖然(ran)盾(dun)構法(fa)在(zai)過江方(fang)案技術上可(ke)行(xing)，但施工工期(qi)相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)案雖然(ran)地質條件較(jiao)好，但河(he)(he)床(chuang)、岸(an)線的穩定(ding)(ding)性差，管道運行(xing)期(qi)間(jian)安全(quan)有(you)隱(yin)(yin)患；板橋(qiao)方(fang)案施工技術上切實可(ke)行(xing)，施工工期(qi)短，在(zai)市場方(fang)面(mian)(mian)(mian)靠近用(yong)戶，投(tou)資省(sheng)，但在(zai)岸(an)線的穩定(ding)(ding)性和河(he)(he)床(chuang)沖(chong)(chong)刷方(fang)面(mian)(mian)(mian)不是最(zui)好，尤其是斷面(mian)(mian)(mian)沖(chong)(chong)刷大，將來管道運營時安全(quan)有(you)隱(yin)(yin)患。
針對以(yi)上三種不同過(guo)(guo)(guo)江點的(de)推薦方(fang)案，進行了綜合經濟技術(shu)比選(xuan)，最后(hou)確定在(zai)三江口通過(guo)(guo)(guo)長(chang)江，過(guo)(guo)(guo)江的(de)施工方(fang)案采用盾(dun)構(gou)法施工。工程(cheng)(cheng)地點位于江蘇省南(nan)京長(chang)江大(da)(da)橋(qiao)下游38.5km處，南(nan)岸(an)出發井(jing)(jing)距長(chang)江大(da)(da)堤(di)210m，北岸(an)接(jie)收井(jing)(jing)距大(da)(da)堤(di)102m，該地區是南(nan)京附近主要(yao)的(de)水陸(lu)交通要(yao)塞。穿越點斷面(mian)(mian)兩岸(an)大(da)(da)堤(di)的(de)自然地面(mian)(mian)高(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)(wei)4～5m（黃河(he)高(gao)程(cheng)(cheng)），河(he)面(mian)(mian)寬約(yue)1500m，兩堤(di)外坡角之間的(de)寬度為(wei)(wei)1673m。深(shen)槽(cao)最高(gao)標高(gao)為(wei)(wei)-36.7m，最低標高(gao)為(wei)(wei)一(yi)41.6m，隧(sui)(sui)道深(shen)度達(da)50多米。根據設計要(yao)求，隧(sui)(sui)道內將敷設直(zhi)(zhi)徑為(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)輸氣管(guan)(guan)道2條(tiao)，直(zhi)(zhi)徑為(wei)(wei)6508mm的(de)輸油管(guan)(guan)道1條(tiao)，直(zhi)(zhi)徑為(wei)(wei)650mm的(de)光纜套管(guan)(guan)3條(tiao)，同時考慮維(wei)護檢修空間，隧(sui)(sui)道直(zhi)(zhi)徑設計為(wei)(wei)3.8m，隧(sui)(sui)道全長(chang)為(wei)(wei)1992m。
5. 管材(cai)和制管技術
我國(guo)1985年(nian)以前(qian)建成的(de)(de)油、氣管道普(pu)遍采用的(de)(de)是Q235和(he)16Mn，相(xiang)當于API標準中的(de)(de)X42和(he)X52級鋼(gang)。20世(shi)紀90年(nian)代，我國(guo)試制成功(gong)了(le)X60和(he)X65級管道用鋼(gang)板(ban)，并(bing)成功(gong)卷制了(le)相(xiang)應螺旋縫埋(mai)弧焊鋼(gang)管。為了(le)適應西氣東輸工程的(de)(de)需要(yao)，經過幾年(nian)的(de)(de)努(nu)力，我國(guo)已(yi)經成功(gong)研制出了(le)X70鋼(gang)級的(de)(de)管線鋼(gang)，具備了(le)批量(liang)生產X70鋼(gang)級的(de)(de)管線鋼(gang)板(ban)卷的(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼材的(de)應用
在同(tong)等設(she)計壓力和管(guan)徑的(de)情況下，采用(yong)(yong)較高級(ji)別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)可減少(shao)管(guan)道壁厚，節(jie)省大(da)量鋼(gang)(gang)材(cai)，從而顯著減少(shao)投資。表8-9為西氣東輸管(guan)道采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)級(ji)和X70鋼(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量對比。從表8-9中可看出，采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)將(jiang)比采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材(cai)27.35萬(wan)噸，大(da)約為總(zong)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量的(de)17.1％，采用(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)比采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材(cai)13.04萬(wan)噸，大(da)約為總(zong)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西氣(qi)東輸管(guan)道采用(yong)了X70高等級鋼材。按照(zhao)西氣(qi)東輸工(gong)程沿線的地(di)區(qu)等級，設計時(shi)采用(yong)了四(si)(si)種壁厚(hou)，在(zai)四(si)(si)種壁厚(hou)的鋼管(guan)中，1類地(di)區(qu)為(wei)螺旋埋弧焊(han)管(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)為(wei)埋弧直縫焊(han)管(guan)，對應的鋼管(guan)壁厚(hou)及耗鋼量見表8-10。
在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)類型選(xuan)擇(ze)上，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚小于16mm的(de)地區選(xuan)用了(le)螺(luo)旋埋(mai)弧焊(han)(han)管(guan)(guan)。螺(luo)旋埋(mai)弧焊(han)(han)管(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干線(xian)用管(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)型，從(cong)而使近100萬噸(dun)的(de)大口徑干線(xian)管(guan)(guan)制造及其部分原料的(de)生產可以立足國內，節約了(le)工程(cheng)造價。
b. 金相組織
西氣(qi)東輸所(suo)用的X70鋼材采(cai)用了針狀鐵素體(ti)(ti)型(xing)鋼，這種金相(xiang)組(zu)織(zhi)的X70鋼具(ju)(ju)有(you)晶粒(li)細化、組(zu)織(zhi)均勻(yun)、易于實現高強度與高韌性的平衡、耐腐蝕性能(neng)(neng)好等優點。針狀鐵素體(ti)(ti)型(xing)管線鋼為高檔管線鋼，與鐵素體(ti)(ti)-珠光(guang)體(ti)(ti)型(xing)管線鋼相(xiang)比，具(ju)(ju)有(you)更良好的焊接性能(neng)(neng)、抗天然氣(qi)中硫化氫腐蝕和氫誘發裂紋性能(neng)(neng)、抗大氣(qi)腐蝕性能(neng)(neng)，且具(ju)(ju)有(you)高達450J的沖擊韌性。
