一(yi)、西氣東輸(shu)管(guan)道工程介紹
西氣(qi)東輸(shu)管道(dao)(dao)(dao)工(gong)程橫貫我國東西，起(qi)點(dian)是新(xin)疆塔(ta)里(li)木的(de)輪南，終(zhong)點(dian)是上(shang)海市(shi)西郊的(de)白(bai)鶴(he)鎮。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)(dao)(dao)全長(chang)約(yue)3900km，支線(xian)(xian)管道(dao)(dao)(dao)總長(chang)近(jin)2000km，向我國東部4省(sheng)1市(shi)供氣(qi)。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)(dao)(dao)的(de)設(she)計輸(shu)量，設(she)計壓力10.0MPa，管徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)(gan)線(xian)(xian)管道(dao)(dao)(dao)穿跨越長(chang)江1次、黃(huang)河3次、淮河1次，其他大型河流8次，共需(xu)建(jian)設(she)陸(lu)上(shang)隧道(dao)(dao)(dao)15條，修建(jian)伴行(xing)公路近(jin)1000km。管道(dao)(dao)(dao)干(gan)(gan)線(xian)(xian)共設(she)工(gong)藝站(zhan)場35座(zuo)，線(xian)(xian)路截斷閥(fa)室138座(zuo)。
工程(cheng)于2002年(nian)7月4日開(kai)工，2003年(nian)底(di)建成(cheng)靖邊到上海段(duan)，先期(qi)輸送長慶氣(qi)田天然氣(qi)，2005年(nian)上半年(nian)全(quan)線(xian)貫通，輸送新(xin)疆塔(ta)里木氣(qi)田天然氣(qi)。
二、西氣東輸管道工(gong)程設計的創新技(ji)術
1. 設計壓力和(he)管徑的優選
我國陸上長距(ju)離輸氣管道(dao)的工作壓(ya)力(li)大(da)多數未(wei)超(chao)過(guo)6.4MPa，管徑(jing)未(wei)超(chao)過(guo)660mm，而國際天然氣管道(dao)的發展(zhan)趨勢則是采用高強度、高韌性管材(cai)，大(da)口徑(jing)、高壓(ya)力(li)輸送。
西(xi)氣東(dong)輸管(guan)道工程(cheng)在可行(xing)性研究中，對輸送(song)壓(ya)力(li)(li)、管(guan)徑(jing)和管(guan)壁粗(cu)糙度進行(xing)了(le)充(chong)分的(de)論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸送(song)壓(ya)力(li)(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種管(guan)徑(jing)輸送(song)方(fang)案(an)進行(xing)了(le)比選。最終確定采用(yong)10.0MPa輸送(song)壓(ya)力(li)(li)、Φ1016mm管(guan)徑(jing)的(de)輸送(song)工藝方(fang)案(an)。
2. 內涂減阻技術
西氣(qi)東輸管道全(quan)線采用非(fei)腐蝕性天然(ran)氣(qi)輸送管道的內壁減(jian)阻覆蓋層(ceng)。大管徑干(gan)線輸氣(qi)管道采用內涂層(ceng)技術(shu)在(zai)國內尚屬(shu)首次(ci)。
內涂(tu)層的(de)效益(yi)主要(yao)體現在(zai)：在(zai)管(guan)(guan)徑、壓(ya)力(li)(li)不變的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可(ke)提(ti)高輸量(liang)；在(zai)輸量(liang)和壓(ya)力(li)(li)一定的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可(ke)縮(suo)小管(guan)(guan)徑，節約鋼材；在(zai)管(guan)(guan)徑、輸量(liang)、壓(ya)力(li)(li)不變的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，可(ke)減(jian)少壓(ya)縮(suo)機站的(de)站數：由(you)于摩阻減(jian)小，壓(ya)縮(suo)機的(de)動力(li)(li)消(xiao)耗減(jian)小；延長清(qing)(qing)管(guan)(guan)周期，減(jian)少清(qing)(qing)管(guan)(guan)次數；減(jian)輕管(guan)(guan)內壁腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸管(guan)道沿(yan)線(xian)所經地(di)區(qu)地(di)形(xing)地(di)貌十分復雜，地(di)質災害種(zhong)類較多(duo)。為(wei)此(ci)，選線(xian)和定(ding)線(xian)過程(cheng)中(zhong)運(yun)用了(le)衛星遙感技術。
從(cong)遙感的(de)(de)視(shi)角對線(xian)路進行(xing)了(le)方(fang)案(an)的(de)(de)比選(xuan)(xuan)(xuan)，通過對不同(tong)線(xian)路的(de)(de)優缺點進行(xing)評價，為確定最優的(de)(de)中線(xian)方(fang)案(an)提供了(le)依據(ju)。實現(xian)了(le)從(cong)圖(tu)(tu)上定線(xian)。直(zhi)接從(cong)最新的(de)(de)遙感影像(xiang)圖(tu)(tu)上進行(xing)線(xian)路選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)，然后(hou)再將選(xuan)(xuan)(xuan)定的(de)(de)坐標用(yong)GPS進行(xing)現(xian)場(chang)定位，既節約了(le)時(shi)間又減輕了(le)勞動(dong)強度(du)。
4. 大型穿(chuan)越(yue)設(she)計
西(xi)氣東輸(shu)(shu)管道穿(chuan)(chuan)越(yue)長江(jiang)、黃河、淮河共5次。長江(jiang)穿(chuan)(chuan)越(yue)是西(xi)氣東輸(shu)(shu)工(gong)程的控制性工(gong)程，為了確定最優的穿(chuan)(chuan)越(yue)方案(an)，在過江(jiang)點(dian)選擇上，利(li)用(yong)多時相遙感(gan)資料，確定最佳穿(chuan)(chuan)越(yue)位(wei)置。
①. 以盾構(gou)法作(zuo)為三江口斷(duan)面的過(guo)江主方(fang)案(an)，礦山隧道法作(zuo)為備用方(fang)案(an)。
②. 以定向鉆作(zuo)為烏(wu)魚(yu)洲斷面的過江主方(fang)案。
③. 以(yi)定向(xiang)鉆方(fang)案作為(wei)板橋(qiao)斷面的過江(jiang)主方(fang)案，盾(dun)構方(fang)案作為(wei)備用方(fang)案。
以上三種方案(an)各有(you)優缺點：三江(jiang)口方案(an)在(zai)河(he)(he)道(dao)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)、河(he)(he)床沖刷(shua)方面(mian)(mian)(mian)有(you)優勢，由于設計斷面(mian)(mian)(mian)地(di)質(zhi)條件復雜，雖然盾構法在(zai)過(guo)江(jiang)方案(an)技(ji)術(shu)上可行(xing)，但施(shi)(shi)工工期相對(dui)較長；烏魚洲方案(an)雖然地(di)質(zhi)條件較好，但河(he)(he)床、岸線的(de)(de)穩定(ding)性(xing)差，管(guan)道(dao)運(yun)行(xing)期間安全有(you)隱患；板橋方案(an)施(shi)(shi)工技(ji)術(shu)上切實可行(xing)，施(shi)(shi)工工期短，在(zai)市(shi)場方面(mian)(mian)(mian)靠近用戶(hu)，投(tou)資省(sheng)，但在(zai)岸線的(de)(de)穩定(ding)性(xing)和河(he)(he)床沖刷(shua)方面(mian)(mian)(mian)不是最好，尤其是斷面(mian)(mian)(mian)沖刷(shua)大，將來管(guan)道(dao)運(yun)營時安全有(you)隱患。
針(zhen)對以(yi)上(shang)三(san)種不(bu)同(tong)過江(jiang)(jiang)點(dian)的(de)推(tui)薦方案，進(jin)行(xing)了綜合(he)經(jing)濟技術比選(xuan)，最后(hou)確定在三(san)江(jiang)(jiang)口通(tong)過長江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)施工(gong)(gong)方案采(cai)用盾構法施工(gong)(gong)。工(gong)(gong)程(cheng)(cheng)地(di)點(dian)位于江(jiang)(jiang)蘇省南京長江(jiang)(jiang)大橋下游38.5km處，南岸(an)出(chu)發井(jing)距長江(jiang)(jiang)大堤(di)(di)210m，北岸(an)接收井(jing)距大堤(di)(di)102m，該地(di)區是南京附近主要的(de)水(shui)陸交通(tong)要塞。穿越(yue)點(dian)斷(duan)面兩(liang)岸(an)大堤(di)(di)的(de)自然地(di)面高(gao)程(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)4～5m（黃河(he)高(gao)程(cheng)(cheng)），河(he)面寬約1500m，兩(liang)堤(di)(di)外(wai)坡角之間的(de)寬度(du)為(wei)(wei)(wei)1673m。深(shen)槽最高(gao)標(biao)高(gao)為(wei)(wei)(wei)-36.7m，最低標(biao)高(gao)為(wei)(wei)(wei)一41.6m，隧道(dao)(dao)深(shen)度(du)達50多米。根據設計(ji)要求，隧道(dao)(dao)內將敷設直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)φ1016mm和(he)6813mm的(de)輸氣管(guan)道(dao)(dao)2條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)6508mm的(de)輸油管(guan)道(dao)(dao)1條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)650mm的(de)光纜套管(guan)3條(tiao)，同(tong)時考慮維護檢修空間，隧道(dao)(dao)直(zhi)徑設計(ji)為(wei)(wei)(wei)3.8m，隧道(dao)(dao)全長為(wei)(wei)(wei)1992m。
5. 管(guan)材和制管(guan)技(ji)術(shu)
我(wo)國1985年以(yi)前(qian)建成的(de)(de)(de)油、氣(qi)管道普遍(bian)采用的(de)(de)(de)是Q235和16Mn，相當于(yu)API標準中(zhong)的(de)(de)(de)X42和X52級(ji)鋼(gang)。20世紀90年代，我(wo)國試制(zhi)(zhi)成功(gong)(gong)了X60和X65級(ji)管道用鋼(gang)板(ban)(ban)，并成功(gong)(gong)卷制(zhi)(zhi)了相應(ying)螺旋縫埋(mai)弧焊鋼(gang)管。為了適應(ying)西氣(qi)東輸工(gong)程的(de)(de)(de)需(xu)要，經過(guo)幾年的(de)(de)(de)努(nu)力，我(wo)國已經成功(gong)(gong)研制(zhi)(zhi)出了X70鋼(gang)級(ji)的(de)(de)(de)管線(xian)鋼(gang)，具備了批量生產X70鋼(gang)級(ji)的(de)(de)(de)管線(xian)鋼(gang)板(ban)(ban)卷的(de)(de)(de)能(neng)力。
a. X70高等級鋼材的應用
在同等設計壓力(li)和(he)(he)管(guan)徑(jing)的(de)情況(kuang)下，采(cai)(cai)用(yong)較高級(ji)別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可減(jian)少管(guan)道壁厚，節省(sheng)大(da)(da)量鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)，從(cong)而顯著(zhu)減(jian)少投資。表8-9為(wei)西氣東輸管(guan)道采(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)和(he)(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量對比。從(cong)表8-9中可看出，采(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)將比采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)27.35萬(wan)噸(dun)，大(da)(da)約為(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)13.04萬(wan)噸(dun)，大(da)(da)約為(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西(xi)氣東輸管(guan)道采用了X70高等級(ji)鋼(gang)材。按(an)照西(xi)氣東輸工(gong)程沿線的地區等級(ji)，設計(ji)時(shi)采用了四種(zhong)(zhong)壁(bi)厚，在四種(zhong)(zhong)壁(bi)厚的鋼(gang)管(guan)中，1類地區為螺旋埋(mai)(mai)弧焊管(guan)，2、3、4類地區為埋(mai)(mai)弧直縫(feng)焊管(guan)，對應的鋼(gang)管(guan)壁(bi)厚及(ji)耗(hao)鋼(gang)量見(jian)表(biao)8-10。
在鋼(gang)管類型(xing)選擇上(shang)，西氣東輸(shu)管道(dao)在鋼(gang)管壁厚小于(yu)16mm的(de)地(di)區選用了(le)(le)螺旋(xuan)(xuan)埋弧焊管。螺旋(xuan)(xuan)埋弧焊管成為西氣東輸(shu)干(gan)線(xian)用管的(de)基本(ben)管型(xing)，從(cong)而(er)使近100萬噸的(de)大口(kou)徑干(gan)線(xian)管制造及其部分原(yuan)料的(de)生產可(ke)以(yi)立(li)足國內(nei)，節約了(le)(le)工程造價。
b. 金相組織
西氣東輸所用(yong)的(de)X70鋼(gang)材采(cai)用(yong)了針狀鐵(tie)(tie)素(su)體型鋼(gang)，這種金(jin)相(xiang)組織(zhi)的(de)X70鋼(gang)具(ju)有(you)(you)晶粒細化、組織(zhi)均勻(yun)、易于(yu)實現高(gao)強(qiang)度與高(gao)韌性(xing)的(de)平衡、耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)好(hao)(hao)等(deng)優(you)點。針狀鐵(tie)(tie)素(su)體型管線(xian)(xian)鋼(gang)為高(gao)檔(dang)管線(xian)(xian)鋼(gang)，與鐵(tie)(tie)素(su)體-珠(zhu)光體型管線(xian)(xian)鋼(gang)相(xiang)比，具(ju)有(you)(you)更良(liang)好(hao)(hao)的(de)焊接(jie)性(xing)能(neng)(neng)、抗天然(ran)氣中(zhong)硫化氫腐(fu)蝕和氫誘發(fa)裂(lie)紋性(xing)能(neng)(neng)、抗大氣腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)，且(qie)具(ju)有(you)(you)高(gao)達450J的(de)沖擊韌性(xing)。
