一、西氣(qi)東輸管(guan)道工程(cheng)介紹
西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)管道(dao)工(gong)程橫(heng)貫(guan)我國(guo)東(dong)西(xi)，起點是新疆(jiang)塔里木的輪南(nan)，終(zhong)點是上海(hai)市(shi)西(xi)郊的白(bai)鶴鎮。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)全長約3900km，支線(xian)(xian)管道(dao)總(zong)長近2000km，向(xiang)我國(guo)東(dong)部(bu)4省(sheng)1市(shi)供氣(qi)。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)的設(she)計(ji)輸(shu)量，設(she)計(ji)壓力10.0MPa，管徑1016mm，壁(bi)厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)穿跨越(yue)長江1次(ci)、黃河3次(ci)、淮河1次(ci)，其他大型河流8次(ci)，共(gong)需建(jian)設(she)陸上隧道(dao)15條，修(xiu)建(jian)伴(ban)行公(gong)路(lu)近1000km。管道(dao)干(gan)(gan)線(xian)(xian)共(gong)設(she)工(gong)藝(yi)站場(chang)35座，線(xian)(xian)路(lu)截斷閥室138座。
工程于2002年7月4日開工，2003年底建成靖(jing)邊到上(shang)海段，先期(qi)輸送(song)長慶氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)，2005年上(shang)半年全(quan)線貫通，輸送(song)新(xin)疆塔里木氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)。
二、西氣(qi)東輸管道工程設計的創(chuang)新技(ji)術
1. 設計壓(ya)力(li)和(he)管徑(jing)的優選
我國(guo)(guo)陸上長距離輸(shu)(shu)氣管道的(de)工作壓(ya)力大(da)多數未超(chao)過(guo)6.4MPa，管徑未超(chao)過(guo)660mm，而(er)國(guo)(guo)際天然氣管道的(de)發展趨勢(shi)則(ze)是(shi)采用高強度、高韌性管材(cai)，大(da)口徑、高壓(ya)力輸(shu)(shu)送。
西氣東輸(shu)(shu)管(guan)(guan)道工程在可(ke)行(xing)性研(yan)究中，對輸(shu)(shu)送(song)壓力、管(guan)(guan)徑和(he)管(guan)(guan)壁粗(cu)糙度進(jin)行(xing)了充分的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)(shu)送(song)壓力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)(guan)徑輸(shu)(shu)送(song)方案進(jin)行(xing)了比選。最終確定采(cai)用10.0MPa輸(shu)(shu)送(song)壓力、Φ1016mm管(guan)(guan)徑的輸(shu)(shu)送(song)工藝方案。
2. 內涂(tu)減阻技術
西氣(qi)東輸管道全(quan)線(xian)(xian)采用非腐蝕性天然氣(qi)輸送管道的內(nei)(nei)壁減(jian)阻(zu)覆蓋層。大(da)管徑干線(xian)(xian)輸氣(qi)管道采用內(nei)(nei)涂層技術(shu)在國內(nei)(nei)尚(shang)屬首次。
內涂層的(de)效益主(zhu)要體(ti)現(xian)在：在管(guan)(guan)徑(jing)、壓(ya)力(li)(li)不(bu)變的(de)前提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)提(ti)高(gao)輸量(liang)；在輸量(liang)和壓(ya)力(li)(li)一定(ding)的(de)前提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)縮小管(guan)(guan)徑(jing)，節(jie)約鋼材；在管(guan)(guan)徑(jing)、輸量(liang)、壓(ya)力(li)(li)不(bu)變的(de)前提(ti)下(xia)(xia)，可(ke)減(jian)(jian)(jian)少(shao)壓(ya)縮機站(zhan)的(de)站(zhan)數：由于摩(mo)阻減(jian)(jian)(jian)小，壓(ya)縮機的(de)動(dong)力(li)(li)消耗減(jian)(jian)(jian)小；延長清管(guan)(guan)周(zhou)期，減(jian)(jian)(jian)少(shao)清管(guan)(guan)次數；減(jian)(jian)(jian)輕管(guan)(guan)內壁腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣(qi)東輸管道沿線(xian)所經(jing)地(di)區(qu)地(di)形(xing)地(di)貌十分(fen)復雜，地(di)質(zhi)災害種類較多。為此(ci)，選線(xian)和定線(xian)過程中運用了衛星遙感技術。
從(cong)遙感(gan)的(de)(de)視角對線(xian)路(lu)進(jin)行(xing)了(le)(le)方案(an)的(de)(de)比選(xuan)，通過對不同線(xian)路(lu)的(de)(de)優(you)缺點(dian)進(jin)行(xing)評價，為確定(ding)(ding)最優(you)的(de)(de)中線(xian)方案(an)提供(gong)了(le)(le)依(yi)據。實現了(le)(le)從(cong)圖上定(ding)(ding)線(xian)。直接從(cong)最新(xin)的(de)(de)遙感(gan)影像(xiang)圖上進(jin)行(xing)線(xian)路(lu)選(xuan)擇，然后再將選(xuan)定(ding)(ding)的(de)(de)坐標用(yong)GPS進(jin)行(xing)現場定(ding)(ding)位，既節約了(le)(le)時間又(you)減(jian)輕了(le)(le)勞動強度。
4. 大型穿越(yue)設計
西(xi)氣東輸(shu)管道穿越長(chang)江、黃河、淮河共5次。長(chang)江穿越是西(xi)氣東輸(shu)工(gong)程的控制性工(gong)程，為(wei)了確定最優的穿越方(fang)案，在過江點選擇上，利用多時相遙感資料(liao)，確定最佳(jia)穿越位置。
①. 以盾構法作為(wei)三江(jiang)口(kou)斷面的過(guo)江(jiang)主方案(an)，礦(kuang)山隧道法作為(wei)備用方案(an)。
②. 以定向鉆作為(wei)烏魚洲斷面的過江主方案。
③. 以(yi)定向(xiang)鉆方(fang)案(an)(an)(an)作(zuo)為板橋斷面的過江主方(fang)案(an)(an)(an)，盾(dun)構方(fang)案(an)(an)(an)作(zuo)為備用方(fang)案(an)(an)(an)。
以上三種方(fang)(fang)案各有優缺點：三江口方(fang)(fang)案在河(he)道(dao)(dao)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)、河(he)床沖(chong)(chong)(chong)刷方(fang)(fang)面有優勢(shi)，由于(yu)設計(ji)斷(duan)面地(di)質(zhi)條件(jian)復雜，雖(sui)然(ran)盾構法在過(guo)江方(fang)(fang)案技(ji)術上可(ke)行(xing)，但(dan)施(shi)工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)(fang)案雖(sui)然(ran)地(di)質(zhi)條件(jian)較(jiao)好，但(dan)河(he)床、岸線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)差，管道(dao)(dao)運(yun)行(xing)期(qi)間安全有隱(yin)患(huan)；板橋方(fang)(fang)案施(shi)工(gong)(gong)技(ji)術上切實可(ke)行(xing)，施(shi)工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)短，在市場方(fang)(fang)面靠(kao)近(jin)用戶，投資省，但(dan)在岸線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)和(he)河(he)床沖(chong)(chong)(chong)刷方(fang)(fang)面不是最好，尤(you)其是斷(duan)面沖(chong)(chong)(chong)刷大(da)，將來管道(dao)(dao)運(yun)營時安全有隱(yin)患(huan)。
針對(dui)以上三(san)種不同過(guo)江(jiang)點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)推薦方案，進行(xing)了綜合(he)經濟技術比選，最后確定在三(san)江(jiang)口(kou)通(tong)過(guo)長江(jiang)，過(guo)江(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)施工(gong)方案采(cai)用盾構法施工(gong)。工(gong)程(cheng)地點(dian)位于(yu)江(jiang)蘇省南(nan)京長江(jiang)大橋下游(you)38.5km處，南(nan)岸出發(fa)井距長江(jiang)大堤210m，北岸接收井距大堤102m，該地區是南(nan)京附近主要的(de)(de)(de)(de)(de)水陸交通(tong)要塞。穿越點(dian)斷面(mian)兩岸大堤的(de)(de)(de)(de)(de)自然地面(mian)高程(cheng)為(wei)(wei)4～5m（黃河高程(cheng)），河面(mian)寬約1500m，兩堤外坡角之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)寬度為(wei)(wei)1673m。深(shen)槽(cao)最高標高為(wei)(wei)-36.7m，最低標高為(wei)(wei)一(yi)41.6m，隧道(dao)深(shen)度達50多米。根據設(she)計(ji)要求，隧道(dao)內(nei)將敷設(she)直徑(jing)為(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)(de)(de)(de)輸氣(qi)管道(dao)2條(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)6508mm的(de)(de)(de)(de)(de)輸油管道(dao)1條(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)650mm的(de)(de)(de)(de)(de)光纜套管3條(tiao)，同時考慮維護檢(jian)修空間(jian)，隧道(dao)直徑(jing)設(she)計(ji)為(wei)(wei)3.8m，隧道(dao)全(quan)長為(wei)(wei)1992m。
5. 管(guan)材和制管(guan)技術(shu)
我國(guo)1985年以前(qian)建成的(de)油、氣管道普(pu)遍采(cai)用的(de)是Q235和(he)16Mn，相(xiang)當(dang)于API標準(zhun)中的(de)X42和(he)X52級鋼。20世紀90年代，我國(guo)試制成功(gong)了X60和(he)X65級管道用鋼板(ban)，并成功(gong)卷(juan)制了相(xiang)應(ying)(ying)螺旋縫埋(mai)弧焊鋼管。為了適應(ying)(ying)西氣東輸工程(cheng)的(de)需要，經過幾(ji)年的(de)努力，我國(guo)已經成功(gong)研制出(chu)了X70鋼級的(de)管線鋼，具備了批(pi)量生產X70鋼級的(de)管線鋼板(ban)卷(juan)的(de)能力。
a. X70高等級鋼材的應用
在同等設(she)計壓力和管(guan)徑的(de)(de)情況下，采用(yong)(yong)較高級別的(de)(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)可(ke)減(jian)少(shao)管(guan)道(dao)壁厚，節省大量鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材，從(cong)而(er)顯著減(jian)少(shao)投資。表(biao)8-9為西氣(qi)東輸管(guan)道(dao)采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級和X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量對比。從(cong)表(biao)8-9中可(ke)看出，采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)將(jiang)比采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬(wan)噸(dun)，大約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)(de)17.1％，采用(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)比采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬(wan)噸(dun)，大約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)(de)8.2％。
西氣東(dong)輸管(guan)道采用了(le)(le)X70高等(deng)級(ji)鋼(gang)材。按照(zhao)西氣東(dong)輸工程(cheng)沿線的(de)地區(qu)等(deng)級(ji)，設計(ji)時采用了(le)(le)四(si)種(zhong)壁厚，在(zai)四(si)種(zhong)壁厚的(de)鋼(gang)管(guan)中，1類(lei)地區(qu)為螺(luo)旋(xuan)埋弧焊管(guan)，2、3、4類(lei)地區(qu)為埋弧直縫焊管(guan)，對(dui)應的(de)鋼(gang)管(guan)壁厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼(gang)管(guan)(guan)類型選擇上，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道在鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚小于16mm的(de)(de)地(di)區選用了螺旋埋弧(hu)焊管(guan)(guan)。螺旋埋弧(hu)焊管(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干線用管(guan)(guan)的(de)(de)基本管(guan)(guan)型，從而使近100萬(wan)噸的(de)(de)大口(kou)徑干線管(guan)(guan)制造(zao)及(ji)其部分原料(liao)的(de)(de)生產可(ke)以立足國內，節約了工程造(zao)價。
b. 金相組(zu)織
西氣(qi)東(dong)輸所用的X70鋼(gang)(gang)材采用了針狀鐵素(su)體型(xing)鋼(gang)(gang)，這種(zhong)金相(xiang)組(zu)(zu)織的X70鋼(gang)(gang)具有晶(jing)粒(li)細化(hua)、組(zu)(zu)織均(jun)勻、易于(yu)實現高強(qiang)度與高韌(ren)性(xing)的平衡、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能好等(deng)優點。針狀鐵素(su)體型(xing)管(guan)線鋼(gang)(gang)為高檔管(guan)線鋼(gang)(gang)，與鐵素(su)體-珠光體型(xing)管(guan)線鋼(gang)(gang)相(xiang)比，具有更良好的焊接性(xing)能、抗天然氣(qi)中硫化(hua)氫腐(fu)蝕(shi)和(he)氫誘發裂紋性(xing)能、抗大氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能，且具有高達450J的沖擊韌(ren)性(xing)。
