一、西氣(qi)東輸管道工程介紹
西氣東輸管(guan)道工程橫貫(guan)我(wo)國東西，起點是新疆塔(ta)里木的輪南，終點是上(shang)海市西郊的白(bai)鶴鎮。干(gan)線(xian)管(guan)道全長約3900km，支線(xian)管(guan)道總(zong)長近2000km，向我(wo)國東部(bu)4省1市供氣。干(gan)線(xian)管(guan)道的設計(ji)輸量，設計(ji)壓力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)線(xian)管(guan)道穿跨(kua)越長江1次(ci)(ci)、黃(huang)河(he)3次(ci)(ci)、淮(huai)河(he)1次(ci)(ci)，其他(ta)大(da)型河(he)流8次(ci)(ci)，共需建(jian)設陸上(shang)隧道15條(tiao)，修建(jian)伴(ban)行(xing)公路(lu)近1000km。管(guan)道干(gan)線(xian)共設工藝站場35座，線(xian)路(lu)截(jie)斷閥室138座。
工(gong)程于2002年7月4日開(kai)工(gong)，2003年底建成(cheng)靖邊(bian)到上海(hai)段，先期(qi)輸(shu)送(song)長慶氣田天然氣，2005年上半年全線貫通，輸(shu)送(song)新疆塔里木氣田天然氣。
二(er)、西(xi)氣(qi)東(dong)輸管(guan)道工(gong)程設計的創新技術
1. 設(she)計壓力和管徑的(de)優(you)選
我國陸上(shang)長距(ju)離輸氣(qi)管(guan)道的工作壓力大多數未超過(guo)6.4MPa，管(guan)徑未超過(guo)660mm，而(er)國際天然氣(qi)管(guan)道的發展趨(qu)勢則是采用(yong)高(gao)強度、高(gao)韌性管(guan)材，大口(kou)徑、高(gao)壓力輸送。
西(xi)氣東輸(shu)(shu)管(guan)道工程(cheng)在可行(xing)(xing)(xing)性(xing)研究中，對輸(shu)(shu)送(song)(song)壓力、管(guan)徑和(he)管(guan)壁粗糙(cao)度進(jin)行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)充分的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)(shu)送(song)(song)壓力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)徑輸(shu)(shu)送(song)(song)方案(an)進(jin)行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)比選。最(zui)終(zhong)確(que)定采用10.0MPa輸(shu)(shu)送(song)(song)壓力、Φ1016mm管(guan)徑的輸(shu)(shu)送(song)(song)工藝方案(an)。
2. 內涂減阻技術
西氣東輸管(guan)道(dao)全線(xian)采用非腐蝕性天然氣輸送管(guan)道(dao)的(de)內壁減阻覆蓋層。大(da)管(guan)徑干線(xian)輸氣管(guan)道(dao)采用內涂(tu)層技術在國內尚(shang)屬(shu)首次。
內涂層的(de)(de)效益主要(yao)體現在(zai)：在(zai)管(guan)徑、壓(ya)力(li)不變(bian)的(de)(de)前提下(xia)(xia)(xia)，可(ke)(ke)提高輸量；在(zai)輸量和壓(ya)力(li)一定的(de)(de)前提下(xia)(xia)(xia)，可(ke)(ke)縮小管(guan)徑，節(jie)約鋼材(cai)；在(zai)管(guan)徑、輸量、壓(ya)力(li)不變(bian)的(de)(de)前提下(xia)(xia)(xia)，可(ke)(ke)減(jian)少(shao)壓(ya)縮機站的(de)(de)站數：由于摩阻減(jian)小，壓(ya)縮機的(de)(de)動(dong)力(li)消耗減(jian)小；延長清管(guan)周(zhou)期，減(jian)少(shao)清管(guan)次數；減(jian)輕管(guan)內壁(bi)腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣(qi)東(dong)輸管道沿線所經地區地形地貌(mao)十分(fen)復雜，地質災害種類(lei)較多(duo)。為此(ci)，選線和定(ding)線過程中運用(yong)了衛星(xing)遙感技(ji)術。
從(cong)遙感的(de)(de)視角(jiao)對(dui)線(xian)路(lu)進(jin)(jin)行了(le)方案的(de)(de)比選，通過(guo)對(dui)不同線(xian)路(lu)的(de)(de)優缺點進(jin)(jin)行評(ping)價，為確定(ding)(ding)最優的(de)(de)中線(xian)方案提供了(le)依據。實現(xian)了(le)從(cong)圖上定(ding)(ding)線(xian)。直接從(cong)最新的(de)(de)遙感影(ying)像圖上進(jin)(jin)行線(xian)路(lu)選擇，然(ran)后再將選定(ding)(ding)的(de)(de)坐標用GPS進(jin)(jin)行現(xian)場定(ding)(ding)位，既節約了(le)時間又(you)減(jian)輕了(le)勞動強度(du)。
4. 大型穿越設計
西氣東輸(shu)管(guan)道(dao)穿(chuan)越長(chang)江、黃(huang)河(he)、淮(huai)河(he)共5次。長(chang)江穿(chuan)越是西氣東輸(shu)工程的(de)控制性工程，為了確(que)定(ding)最(zui)優的(de)穿(chuan)越方案(an)，在過江點選擇上，利用多時相遙(yao)感資料，確(que)定(ding)最(zui)佳(jia)穿(chuan)越位(wei)置。
①. 以盾構法(fa)作為(wei)三江(jiang)口(kou)斷面的過(guo)江(jiang)主方案，礦山(shan)隧道法(fa)作為(wei)備用方案。
②. 以定向鉆(zhan)作為烏魚洲斷面的過江(jiang)主方案。
③. 以定向鉆方案作為板橋斷(duan)面的過江主方案，盾構方案作為備用方案。
以上三種(zhong)方(fang)案(an)各有(you)(you)優(you)缺(que)點(dian)：三江口方(fang)案(an)在(zai)河道(dao)的(de)穩定(ding)(ding)性、河床沖刷(shua)方(fang)面(mian)有(you)(you)優(you)勢，由于設計(ji)斷面(mian)地質條(tiao)件復雜(za)，雖然(ran)盾構法在(zai)過(guo)江方(fang)案(an)技術(shu)上可行(xing)，但施工(gong)工(gong)期相對較(jiao)長(chang)；烏魚洲(zhou)方(fang)案(an)雖然(ran)地質條(tiao)件較(jiao)好，但河床、岸(an)線(xian)(xian)的(de)穩定(ding)(ding)性差，管道(dao)運行(xing)期間安全有(you)(you)隱患；板橋方(fang)案(an)施工(gong)技術(shu)上切(qie)實可行(xing)，施工(gong)工(gong)期短，在(zai)市(shi)場(chang)方(fang)面(mian)靠近(jin)用(yong)戶，投資省，但在(zai)岸(an)線(xian)(xian)的(de)穩定(ding)(ding)性和河床沖刷(shua)方(fang)面(mian)不是最好，尤(you)其是斷面(mian)沖刷(shua)大，將來管道(dao)運營時安全有(you)(you)隱患。
針對以上(shang)三種不同過江(jiang)(jiang)點(dian)的(de)(de)推薦方案(an)，進(jin)行了(le)綜合經濟技術(shu)比選，最后確定(ding)在三江(jiang)(jiang)口(kou)通過長江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)(de)施(shi)工方案(an)采用(yong)盾(dun)構法(fa)施(shi)工。工程(cheng)地點(dian)位于(yu)江(jiang)(jiang)蘇(su)省南京長江(jiang)(jiang)大橋下游(you)38.5km處，南岸(an)出發井距長江(jiang)(jiang)大堤(di)210m，北岸(an)接(jie)收井距大堤(di)102m，該地區是南京附近主要(yao)(yao)的(de)(de)水陸交通要(yao)(yao)塞。穿越點(dian)斷面(mian)兩岸(an)大堤(di)的(de)(de)自然地面(mian)高(gao)程(cheng)為(wei)4～5m（黃河高(gao)程(cheng)），河面(mian)寬(kuan)約1500m，兩堤(di)外坡角(jiao)之間的(de)(de)寬(kuan)度(du)(du)為(wei)1673m。深槽最高(gao)標(biao)高(gao)為(wei)-36.7m，最低標(biao)高(gao)為(wei)一41.6m，隧道(dao)(dao)深度(du)(du)達(da)50多米。根據(ju)設計(ji)要(yao)(yao)求，隧道(dao)(dao)內將敷設直徑為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸氣管道(dao)(dao)2條(tiao)，直徑為(wei)6508mm的(de)(de)輸油管道(dao)(dao)1條(tiao)，直徑為(wei)650mm的(de)(de)光纜套管3條(tiao)，同時(shi)考慮維護檢修空(kong)間，隧道(dao)(dao)直徑設計(ji)為(wei)3.8m，隧道(dao)(dao)全長為(wei)1992m。
5. 管材和制管技(ji)術
我國1985年(nian)以前(qian)建成的油、氣管(guan)道(dao)普遍采用的是Q235和(he)16Mn，相當于API標準中的X42和(he)X52級鋼(gang)。20世紀90年(nian)代，我國試制(zhi)成功(gong)(gong)了(le)X60和(he)X65級管(guan)道(dao)用鋼(gang)板，并成功(gong)(gong)卷制(zhi)了(le)相應螺旋(xuan)縫埋弧焊鋼(gang)管(guan)。為了(le)適(shi)應西(xi)氣東輸工程的需要，經過幾年(nian)的努力，我國已(yi)經成功(gong)(gong)研制(zhi)出了(le)X70鋼(gang)級的管(guan)線鋼(gang)，具(ju)備了(le)批量生產X70鋼(gang)級的管(guan)線鋼(gang)板卷的能力。
a. X70高等級鋼材(cai)的應用(yong)
在同等設計壓力和(he)管(guan)徑的情況下，采(cai)用(yong)(yong)(yong)較高(gao)級別的管(guan)線鋼(gang)可減少(shao)管(guan)道(dao)壁厚，節省大量(liang)鋼(gang)材(cai)，從(cong)而(er)顯著(zhu)減少(shao)投(tou)資。表8-9為(wei)西氣東輸管(guan)道(dao)采(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)級、X65鋼(gang)級和(he)X70鋼(gang)級鋼(gang)材(cai)的用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)量(liang)對(dui)比(bi)。從(cong)表8-9中(zhong)可看出，采(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)將(jiang)比(bi)采(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)材(cai)27.35萬(wan)噸(dun)(dun)，大約(yue)為(wei)總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)量(liang)的17.1％，采(cai)用(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)比(bi)采(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)材(cai)13.04萬(wan)噸(dun)(dun)，大約(yue)為(wei)總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)量(liang)的8.2％。
西氣東輸管(guan)(guan)道(dao)采(cai)(cai)用了(le)X70高等(deng)級(ji)鋼(gang)材。按照西氣東輸工程(cheng)沿線的地(di)(di)區等(deng)級(ji)，設計時采(cai)(cai)用了(le)四(si)種壁厚(hou)，在四(si)種壁厚(hou)的鋼(gang)管(guan)(guan)中，1類地(di)(di)區為螺(luo)旋埋弧焊管(guan)(guan)，2、3、4類地(di)(di)區為埋弧直縫(feng)焊管(guan)(guan)，對(dui)應(ying)的鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚(hou)及(ji)耗鋼(gang)量見表(biao)8-10。
在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)類型(xing)選擇上，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)(guan)道在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)壁厚小于16mm的(de)地區選用了(le)螺旋(xuan)埋弧焊(han)管(guan)(guan)(guan)。螺旋(xuan)埋弧焊(han)管(guan)(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干線用管(guan)(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)(guan)型(xing)，從(cong)而使(shi)近100萬(wan)噸的(de)大口徑干線管(guan)(guan)(guan)制造(zao)及其部分原料的(de)生(sheng)產可以(yi)立(li)足(zu)國內(nei)，節(jie)約(yue)了(le)工程造(zao)價(jia)。
b. 金(jin)相組織(zhi)
西(xi)氣東輸所用的(de)X70鋼(gang)(gang)材采用了(le)針狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)型鋼(gang)(gang)，這種(zhong)金相組織的(de)X70鋼(gang)(gang)具(ju)有晶粒細(xi)化、組織均勻(yun)、易于實現高(gao)強度與高(gao)韌性的(de)平(ping)衡、耐腐(fu)蝕性能好等優點(dian)。針狀(zhuang)鐵素(su)體(ti)型管線(xian)鋼(gang)(gang)為高(gao)檔管線(xian)鋼(gang)(gang)，與鐵素(su)體(ti)-珠光體(ti)型管線(xian)鋼(gang)(gang)相比，具(ju)有更良好的(de)焊接性能、抗(kang)天然氣中硫(liu)化氫(qing)腐(fu)蝕和氫(qing)誘發裂紋性能、抗(kang)大(da)氣腐(fu)蝕性能，且(qie)具(ju)有高(gao)達(da)450J的(de)沖擊韌性。
