一、西氣東輸管道工程介紹
西(xi)氣東(dong)輸(shu)管(guan)(guan)道工程橫貫我(wo)(wo)國東(dong)西(xi)，起(qi)點(dian)是新疆塔里木的(de)輪(lun)南，終點(dian)是上海市西(xi)郊的(de)白(bai)鶴鎮。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道全(quan)長(chang)約3900km，支線(xian)管(guan)(guan)道總長(chang)近(jin)2000km，向我(wo)(wo)國東(dong)部4省1市供氣。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道的(de)設(she)計(ji)輸(shu)量(liang)，設(she)計(ji)壓力10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁(bi)厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道穿跨越長(chang)江(jiang)1次(ci)、黃河3次(ci)、淮河1次(ci)，其他大型(xing)河流8次(ci)，共(gong)需建設(she)陸上隧(sui)道15條，修建伴(ban)行公路近(jin)1000km。管(guan)(guan)道干(gan)(gan)線(xian)共(gong)設(she)工藝站場35座(zuo)，線(xian)路截斷閥室138座(zuo)。
工程于2002年(nian)7月4日開工，2003年(nian)底建成靖邊到上海段，先期(qi)輸送(song)長慶(qing)氣田(tian)天(tian)然氣，2005年(nian)上半(ban)年(nian)全線貫通，輸送(song)新疆塔里木氣田(tian)天(tian)然氣。
二、西氣(qi)東輸管道工(gong)程設計的創新技術(shu)
1. 設計壓力和管(guan)徑(jing)的(de)優(you)選
我國陸上長距離輸(shu)氣管(guan)道(dao)的工作壓力大多數未(wei)(wei)超(chao)過(guo)6.4MPa，管(guan)徑未(wei)(wei)超(chao)過(guo)660mm，而國際(ji)天然氣管(guan)道(dao)的發展(zhan)趨勢則是采用高強度、高韌性管(guan)材，大口(kou)徑、高壓力輸(shu)送。
西氣東輸(shu)管(guan)道工(gong)程在可行性研究中，對輸(shu)送壓(ya)力(li)、管(guan)徑(jing)(jing)和管(guan)壁粗糙(cao)度(du)進(jin)行了充分的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送壓(ya)力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種(zhong)管(guan)徑(jing)(jing)輸(shu)送方案(an)進(jin)行了比選(xuan)。最終確(que)定采用10.0MPa輸(shu)送壓(ya)力(li)、Φ1016mm管(guan)徑(jing)(jing)的輸(shu)送工(gong)藝方案(an)。
2. 內涂減阻技術(shu)
西氣東(dong)輸管道(dao)全(quan)線(xian)采(cai)用(yong)非腐(fu)蝕性天然氣輸送管道(dao)的內(nei)壁減阻(zu)覆蓋層。大(da)管徑干線(xian)輸氣管道(dao)采(cai)用(yong)內(nei)涂(tu)層技術(shu)在(zai)國內(nei)尚屬首次。
內涂層的(de)效益主要(yao)體現在(zai)：在(zai)管(guan)(guan)徑、壓(ya)力(li)不變的(de)前提下，可提高輸(shu)量；在(zai)輸(shu)量和壓(ya)力(li)一(yi)定(ding)的(de)前提下，可縮(suo)(suo)小管(guan)(guan)徑，節約鋼材；在(zai)管(guan)(guan)徑、輸(shu)量、壓(ya)力(li)不變的(de)前提下，可減(jian)少壓(ya)縮(suo)(suo)機站的(de)站數：由于摩阻減(jian)小，壓(ya)縮(suo)(suo)機的(de)動力(li)消耗減(jian)小；延長清管(guan)(guan)周期，減(jian)少清管(guan)(guan)次數；減(jian)輕管(guan)(guan)內壁腐蝕(shi)，保證介質(zhi)純度。
3. 衛(wei)星遙感選線
西氣(qi)東(dong)輸管道沿線(xian)所經地區地形(xing)地貌十分(fen)復雜(za)，地質災害種類較多。為此，選線(xian)和定線(xian)過程(cheng)中運用了衛星遙感技(ji)術。
從(cong)遙感(gan)(gan)的視角對(dui)線(xian)(xian)路(lu)進(jin)(jin)行了方案的比選，通(tong)過對(dui)不(bu)同線(xian)(xian)路(lu)的優(you)缺(que)點進(jin)(jin)行評價，為確定(ding)(ding)最(zui)優(you)的中線(xian)(xian)方案提供了依據。實現(xian)了從(cong)圖(tu)上(shang)定(ding)(ding)線(xian)(xian)。直接從(cong)最(zui)新(xin)的遙感(gan)(gan)影像(xiang)圖(tu)上(shang)進(jin)(jin)行線(xian)(xian)路(lu)選擇，然后再將選定(ding)(ding)的坐標用GPS進(jin)(jin)行現(xian)場定(ding)(ding)位，既節約了時(shi)間又減輕(qing)了勞(lao)動強度。
4. 大(da)型穿(chuan)越設計
西氣東(dong)輸管(guan)道穿(chuan)(chuan)越長江、黃河(he)、淮(huai)河(he)共5次。長江穿(chuan)(chuan)越是(shi)西氣東(dong)輸工程(cheng)的控制性工程(cheng)，為了(le)確定最優(you)的穿(chuan)(chuan)越方案，在過(guo)江點選擇上，利用多(duo)時相(xiang)遙(yao)感資料，確定最佳(jia)穿(chuan)(chuan)越位(wei)置。
①. 以盾構法作為(wei)(wei)三江口斷(duan)面的過江主(zhu)方(fang)案，礦(kuang)山隧道(dao)法作為(wei)(wei)備用方(fang)案。
②. 以定向鉆(zhan)作為烏魚(yu)洲斷面的過江(jiang)主方案。
③. 以定向鉆方(fang)案作(zuo)為(wei)板(ban)橋斷面的過江主方(fang)案，盾構方(fang)案作(zuo)為(wei)備用(yong)方(fang)案。
以上三種方(fang)案(an)(an)(an)各有優缺點：三江口方(fang)案(an)(an)(an)在河(he)道的(de)(de)(de)穩定性(xing)、河(he)床沖刷方(fang)面(mian)有優勢，由于設計斷面(mian)地質條件(jian)(jian)復雜，雖然盾(dun)構法在過(guo)江方(fang)案(an)(an)(an)技術上可(ke)行(xing)，但施(shi)工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)相對較(jiao)長；烏(wu)魚洲方(fang)案(an)(an)(an)雖然地質條件(jian)(jian)較(jiao)好，但河(he)床、岸(an)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)穩定性(xing)差(cha)，管道運(yun)行(xing)期(qi)間安全有隱(yin)患(huan)(huan)；板橋方(fang)案(an)(an)(an)施(shi)工(gong)(gong)技術上切實(shi)可(ke)行(xing)，施(shi)工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)短，在市場方(fang)面(mian)靠近用戶，投(tou)資省，但在岸(an)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)穩定性(xing)和河(he)床沖刷方(fang)面(mian)不是(shi)最好，尤其(qi)是(shi)斷面(mian)沖刷大，將來管道運(yun)營(ying)時安全有隱(yin)患(huan)(huan)。
針對(dui)以上三種不同(tong)過江(jiang)(jiang)點(dian)(dian)的(de)(de)推薦方案(an)，進(jin)行了綜合(he)經(jing)濟技術比選(xuan)，最后確定在三江(jiang)(jiang)口通過長(chang)江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)(de)施工方案(an)采用盾構(gou)法施工。工程(cheng)地點(dian)(dian)位(wei)于江(jiang)(jiang)蘇省南(nan)京長(chang)江(jiang)(jiang)大(da)橋下游38.5km處，南(nan)岸出發井距長(chang)江(jiang)(jiang)大(da)堤210m，北岸接收井距大(da)堤102m，該地區(qu)是南(nan)京附(fu)近主(zhu)要的(de)(de)水陸(lu)交通要塞(sai)。穿越點(dian)(dian)斷面兩(liang)岸大(da)堤的(de)(de)自然地面高(gao)程(cheng)為(wei)4～5m（黃河高(gao)程(cheng)），河面寬約1500m，兩(liang)堤外坡角之間(jian)的(de)(de)寬度為(wei)1673m。深(shen)槽最高(gao)標高(gao)為(wei)-36.7m，最低標高(gao)為(wei)一41.6m，隧道深(shen)度達50多米。根(gen)據設(she)(she)計(ji)(ji)要求(qiu)，隧道內將敷設(she)(she)直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸(shu)氣管(guan)道2條(tiao)(tiao)，直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)6508mm的(de)(de)輸(shu)油管(guan)道1條(tiao)(tiao)，直(zhi)(zhi)徑(jing)為(wei)650mm的(de)(de)光纜套管(guan)3條(tiao)(tiao)，同(tong)時考慮維(wei)護檢修空間(jian)，隧道直(zhi)(zhi)徑(jing)設(she)(she)計(ji)(ji)為(wei)3.8m，隧道全長(chang)為(wei)1992m。
5. 管材(cai)和(he)制管技術
我國1985年以(yi)前建成(cheng)的(de)(de)(de)(de)油(you)、氣(qi)管(guan)(guan)道普遍采用的(de)(de)(de)(de)是(shi)Q235和16Mn，相當于API標準中的(de)(de)(de)(de)X42和X52級鋼(gang)(gang)(gang)。20世紀90年代，我國試(shi)制(zhi)成(cheng)功了X60和X65級管(guan)(guan)道用鋼(gang)(gang)(gang)板，并成(cheng)功卷(juan)制(zhi)了相應螺旋縫埋弧焊(han)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)。為了適應西氣(qi)東輸(shu)工程的(de)(de)(de)(de)需要，經(jing)過幾年的(de)(de)(de)(de)努(nu)力(li)(li)，我國已經(jing)成(cheng)功研制(zhi)出了X70鋼(gang)(gang)(gang)級的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)，具(ju)備了批量(liang)生產X70鋼(gang)(gang)(gang)級的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)板卷(juan)的(de)(de)(de)(de)能力(li)(li)。
a. X70高(gao)等(deng)級鋼(gang)材的(de)應用(yong)
在同等設(she)計壓力(li)和(he)管(guan)徑的情(qing)況(kuang)下，采(cai)(cai)用(yong)較高級(ji)別的管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)可減(jian)少(shao)管(guan)道壁(bi)厚(hou)，節省大量(liang)(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材，從而顯著減(jian)少(shao)投資。表8-9為西(xi)氣東輸管(guan)道采(cai)(cai)用(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)材的用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)對比(bi)。從表8-9中可看出，采(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)將比(bi)采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸(dun)，大約(yue)為總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)的17.1％，采(cai)(cai)用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸(dun)，大約(yue)為總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)的8.2％。
西氣(qi)東(dong)輸管(guan)(guan)道采用(yong)了X70高等(deng)級鋼(gang)材。按照西氣(qi)東(dong)輸工程(cheng)沿(yan)線(xian)的(de)地(di)區(qu)等(deng)級，設(she)計時采用(yong)了四(si)種壁(bi)厚，在四(si)種壁(bi)厚的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)中，1類地(di)區(qu)為螺(luo)旋埋弧焊(han)管(guan)(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)為埋弧直(zhi)縫焊(han)管(guan)(guan)，對(dui)應(ying)的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)壁(bi)厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼(gang)管(guan)類(lei)型選擇上，西氣(qi)東輸管(guan)道(dao)在鋼(gang)管(guan)壁厚小于16mm的地區選用(yong)了螺旋埋弧(hu)焊(han)管(guan)。螺旋埋弧(hu)焊(han)管(guan)成為西氣(qi)東輸干線用(yong)管(guan)的基(ji)本管(guan)型，從而使近(jin)100萬噸的大口徑干線管(guan)制造及其部分(fen)原料的生(sheng)產可以(yi)立足國內(nei)，節約了工程造價。
b. 金(jin)相組(zu)織(zhi)
西氣東輸所(suo)用的X70鋼(gang)材采用了針(zhen)狀鐵素體(ti)型鋼(gang)，這種金相(xiang)組織的X70鋼(gang)具(ju)有(you)晶粒細化、組織均勻、易于實現(xian)高(gao)(gao)強度與高(gao)(gao)韌性的平衡(heng)、耐腐蝕(shi)性能好(hao)等優點。針(zhen)狀鐵素體(ti)型管線鋼(gang)為高(gao)(gao)檔管線鋼(gang)，與鐵素體(ti)-珠光體(ti)型管線鋼(gang)相(xiang)比(bi)，具(ju)有(you)更良好(hao)的焊接性能、抗天然氣中硫化氫腐蝕(shi)和氫誘發裂紋性能、抗大氣腐蝕(shi)性能，且具(ju)有(you)高(gao)(gao)達450J的沖擊韌性。
