一、西(xi)氣東輸管道工(gong)程介紹
西氣東輸管(guan)道(dao)工(gong)程(cheng)橫(heng)貫(guan)我國東西，起點(dian)是新疆塔里(li)木的(de)(de)輪(lun)南，終點(dian)是上海(hai)市西郊的(de)(de)白鶴鎮。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)全長(chang)約(yue)3900km，支線(xian)管(guan)道(dao)總長(chang)近2000km，向我國東部4省1市供氣。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)的(de)(de)設計輸量，設計壓力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材(cai)質X70鋼。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)穿跨越長(chang)江(jiang)1次(ci)、黃河(he)3次(ci)、淮河(he)1次(ci)，其他大型河(he)流(liu)8次(ci)，共需建設陸(lu)上隧道(dao)15條，修(xiu)建伴行公路近1000km。管(guan)道(dao)干(gan)線(xian)共設工(gong)藝站(zhan)場35座(zuo)，線(xian)路截(jie)斷閥室(shi)138座(zuo)。
工(gong)(gong)程(cheng)于2002年7月4日(ri)開(kai)工(gong)(gong)，2003年底(di)建成(cheng)靖邊(bian)到上(shang)海(hai)段，先期輸(shu)送(song)長慶氣(qi)田(tian)天然氣(qi)，2005年上(shang)半年全線貫通，輸(shu)送(song)新疆(jiang)塔里木氣(qi)田(tian)天然氣(qi)。
二、西氣東輸(shu)管(guan)道工程(cheng)設計的創新技術
1. 設計壓力和管(guan)徑(jing)的優選
我國(guo)陸上長距離輸氣管(guan)道(dao)的工作壓力大多數(shu)未(wei)超過(guo)6.4MPa，管(guan)徑未(wei)超過(guo)660mm，而(er)國(guo)際天然氣管(guan)道(dao)的發(fa)展趨勢則(ze)是采用(yong)高強度(du)、高韌(ren)性(xing)管(guan)材，大口徑、高壓力輸送。
西氣東輸(shu)管(guan)(guan)道工程(cheng)在可(ke)行(xing)性研(yan)究中，對(dui)輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)、管(guan)(guan)徑和(he)管(guan)(guan)壁粗糙(cao)度進行(xing)了充分(fen)的論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)(guan)徑輸(shu)送(song)方(fang)案進行(xing)了比選。最終確定采用10.0MPa輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)、Φ1016mm管(guan)(guan)徑的輸(shu)送(song)工藝方(fang)案。
2. 內涂減阻技術
西氣(qi)東(dong)輸(shu)管(guan)(guan)道全線采用(yong)非腐蝕(shi)性天然氣(qi)輸(shu)送(song)管(guan)(guan)道的(de)內壁減阻覆蓋層。大管(guan)(guan)徑(jing)干(gan)線輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道采用(yong)內涂層技(ji)術在國內尚(shang)屬(shu)首次。
內涂層的(de)(de)效益主要體現在：在管徑、壓力不(bu)變(bian)的(de)(de)前提(ti)下，可提(ti)高輸(shu)量；在輸(shu)量和壓力一定的(de)(de)前提(ti)下，可縮小(xiao)(xiao)管徑，節約(yue)鋼(gang)材；在管徑、輸(shu)量、壓力不(bu)變(bian)的(de)(de)前提(ti)下，可減(jian)少壓縮機站的(de)(de)站數(shu)：由(you)于摩阻減(jian)小(xiao)(xiao)，壓縮機的(de)(de)動力消耗減(jian)小(xiao)(xiao)；延長清管周(zhou)期(qi)，減(jian)少清管次數(shu)；減(jian)輕管內壁腐蝕，保證(zheng)介質純(chun)度。
3. 衛星遙感選線
西氣東(dong)輸管道(dao)沿線(xian)(xian)所(suo)經地(di)區地(di)形地(di)貌十分復(fu)雜，地(di)質災害種類較多。為此(ci)，選(xuan)線(xian)(xian)和定線(xian)(xian)過程中運用了衛星遙(yao)感技術。
從遙感的(de)(de)(de)(de)(de)視角對(dui)線(xian)(xian)路進行了(le)方(fang)案的(de)(de)(de)(de)(de)比選，通(tong)過對(dui)不(bu)同線(xian)(xian)路的(de)(de)(de)(de)(de)優缺點(dian)進行評價(jia)，為(wei)確定最(zui)優的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)線(xian)(xian)方(fang)案提供了(le)依據。實現了(le)從圖上(shang)定線(xian)(xian)。直(zhi)接(jie)從最(zui)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)遙感影像圖上(shang)進行線(xian)(xian)路選擇，然后(hou)再將選定的(de)(de)(de)(de)(de)坐標用GPS進行現場定位(wei)，既節約了(le)時(shi)間(jian)又減輕(qing)了(le)勞動強(qiang)度(du)。
4. 大(da)型穿越設計(ji)
西(xi)氣(qi)東輸(shu)管道穿(chuan)越長江(jiang)、黃河(he)、淮(huai)河(he)共5次。長江(jiang)穿(chuan)越是西(xi)氣(qi)東輸(shu)工程的控制性工程，為了(le)確(que)定最優的穿(chuan)越方案，在過(guo)江(jiang)點選擇上，利用(yong)多時相遙(yao)感資料，確(que)定最佳(jia)穿(chuan)越位(wei)置。
①. 以(yi)盾構法作(zuo)為(wei)三江口斷面的(de)過江主方案(an)，礦山隧道法作(zuo)為(wei)備用方案(an)。
②. 以定(ding)向鉆作(zuo)為烏魚洲斷面的過江主方案。
③. 以定向鉆方案(an)作(zuo)為板橋(qiao)斷面(mian)的過江主方案(an)，盾(dun)構方案(an)作(zuo)為備用方案(an)。
以(yi)上(shang)三種方(fang)(fang)案各有優缺點(dian)：三江(jiang)口方(fang)(fang)案在(zai)河道的(de)穩(wen)(wen)定性、河床(chuang)沖刷方(fang)(fang)面(mian)有優勢，由于設計斷(duan)面(mian)地質條件(jian)(jian)復雜，雖(sui)然盾構法在(zai)過江(jiang)方(fang)(fang)案技(ji)(ji)術(shu)上(shang)可(ke)行(xing)，但(dan)施工(gong)工(gong)期相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)(fang)案雖(sui)然地質條件(jian)(jian)較(jiao)好，但(dan)河床(chuang)、岸線的(de)穩(wen)(wen)定性差，管道運(yun)行(xing)期間(jian)安全有隱(yin)患(huan)(huan)；板橋方(fang)(fang)案施工(gong)技(ji)(ji)術(shu)上(shang)切實(shi)可(ke)行(xing)，施工(gong)工(gong)期短(duan)，在(zai)市(shi)場方(fang)(fang)面(mian)靠近(jin)用戶，投(tou)資省，但(dan)在(zai)岸線的(de)穩(wen)(wen)定性和河床(chuang)沖刷方(fang)(fang)面(mian)不是最好，尤其是斷(duan)面(mian)沖刷大，將來管道運(yun)營時安全有隱(yin)患(huan)(huan)。
針對以上三種(zhong)不(bu)同(tong)過江(jiang)點(dian)的推(tui)薦方案，進行了(le)綜合經濟技術(shu)比選，最(zui)(zui)后確(que)定在三江(jiang)口通過長江(jiang)，過江(jiang)的施工(gong)(gong)方案采用盾構(gou)法施工(gong)(gong)。工(gong)(gong)程(cheng)地(di)點(dian)位于江(jiang)蘇(su)省南(nan)(nan)京長江(jiang)大橋下游38.5km處，南(nan)(nan)岸出(chu)發井距(ju)長江(jiang)大堤(di)(di)210m，北岸接收井距(ju)大堤(di)(di)102m，該地(di)區是南(nan)(nan)京附近主要的水(shui)陸交(jiao)通要塞。穿(chuan)越點(dian)斷面(mian)兩岸大堤(di)(di)的自然地(di)面(mian)高(gao)(gao)程(cheng)為(wei)(wei)4～5m（黃河高(gao)(gao)程(cheng)），河面(mian)寬(kuan)約(yue)1500m，兩堤(di)(di)外坡(po)角之間的寬(kuan)度為(wei)(wei)1673m。深槽最(zui)(zui)高(gao)(gao)標高(gao)(gao)為(wei)(wei)-36.7m，最(zui)(zui)低標高(gao)(gao)為(wei)(wei)一41.6m，隧(sui)道(dao)(dao)深度達50多米。根據設計要求，隧(sui)道(dao)(dao)內將敷設直徑(jing)為(wei)(wei)φ1016mm和(he)6813mm的輸(shu)(shu)氣(qi)管道(dao)(dao)2條(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)6508mm的輸(shu)(shu)油(you)管道(dao)(dao)1條(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)650mm的光纜套管3條(tiao)，同(tong)時考慮維護檢修空(kong)間，隧(sui)道(dao)(dao)直徑(jing)設計為(wei)(wei)3.8m，隧(sui)道(dao)(dao)全長為(wei)(wei)1992m。
5. 管材和(he)制管技(ji)術
我(wo)(wo)國1985年以前建成的(de)(de)(de)油、氣管(guan)(guan)道普遍(bian)采(cai)用的(de)(de)(de)是(shi)Q235和(he)16Mn，相(xiang)當于API標準中的(de)(de)(de)X42和(he)X52級(ji)(ji)鋼(gang)。20世紀90年代，我(wo)(wo)國試制成功(gong)了(le)X60和(he)X65級(ji)(ji)管(guan)(guan)道用鋼(gang)板，并(bing)成功(gong)卷(juan)制了(le)相(xiang)應(ying)螺旋縫埋弧焊鋼(gang)管(guan)(guan)。為(wei)了(le)適應(ying)西(xi)氣東輸工(gong)程的(de)(de)(de)需要，經(jing)過幾年的(de)(de)(de)努力(li)，我(wo)(wo)國已經(jing)成功(gong)研制出了(le)X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)，具備了(le)批量生產(chan)X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)板卷(juan)的(de)(de)(de)能力(li)。
a. X70高等級鋼材的應用
在同等設計(ji)壓力和(he)管(guan)(guan)徑的(de)(de)情況下，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)較高級(ji)別的(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)可減(jian)少(shao)管(guan)(guan)道壁厚，節省(sheng)大量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)，從而顯著減(jian)少(shao)投資。表(biao)8-9為西氣東輸管(guan)(guan)道采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)對比(bi)。從表(biao)8-9中可看出(chu)，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)將比(bi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)27.35萬(wan)噸(dun)，大約為總用(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)13.04萬(wan)噸(dun)，大約為總用(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)(de)8.2％。
西氣東輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道采用(yong)了X70高等(deng)級鋼(gang)材。按照西氣東輸(shu)工程(cheng)沿線的(de)(de)地(di)區(qu)等(deng)級，設計時采用(yong)了四種壁厚，在四種壁厚的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)中，1類地(di)區(qu)為螺旋(xuan)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)為埋(mai)(mai)弧直(zhi)縫焊(han)(han)管(guan)(guan)(guan)，對應的(de)(de)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)壁厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)類型(xing)選擇上(shang)，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)(guan)(guan)道在(zai)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)厚小于16mm的(de)(de)地區選用了(le)螺旋埋(mai)弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)。螺旋埋(mai)弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干線(xian)用管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)基本管(guan)(guan)(guan)(guan)型(xing)，從(cong)而使近(jin)100萬噸的(de)(de)大口徑干線(xian)管(guan)(guan)(guan)(guan)制造及(ji)其(qi)部(bu)分(fen)原料的(de)(de)生產可以立足(zu)國內，節(jie)約了(le)工程造價。
b. 金相組織
西氣(qi)東輸(shu)所(suo)用(yong)的X70鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)采用(yong)了(le)針狀(zhuang)鐵(tie)素體(ti)(ti)型鋼(gang)(gang)(gang)，這種(zhong)金相組織的X70鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有(you)晶粒細化(hua)、組織均勻(yun)、易于實現高強度與(yu)高韌性(xing)(xing)(xing)的平衡(heng)、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能好(hao)等(deng)優(you)點。針狀(zhuang)鐵(tie)素體(ti)(ti)型管線鋼(gang)(gang)(gang)為高檔管線鋼(gang)(gang)(gang)，與(yu)鐵(tie)素體(ti)(ti)-珠光體(ti)(ti)型管線鋼(gang)(gang)(gang)相比，具(ju)有(you)更良好(hao)的焊接性(xing)(xing)(xing)能、抗天然氣(qi)中硫化(hua)氫腐蝕(shi)和氫誘發裂紋性(xing)(xing)(xing)能、抗大氣(qi)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能，且具(ju)有(you)高達450J的沖擊(ji)韌性(xing)(xing)(xing)。
