一、西氣東輸管(guan)道工程介紹(shao)
西(xi)(xi)氣東輸(shu)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)工程(cheng)橫貫我國(guo)(guo)東西(xi)(xi)，起(qi)點是新疆塔里木的(de)輪南，終點是上海(hai)市(shi)(shi)西(xi)(xi)郊的(de)白(bai)鶴鎮。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)全長約3900km，支線(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)總長近(jin)2000km，向我國(guo)(guo)東部4省1市(shi)(shi)供氣。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)的(de)設(she)計輸(shu)量(liang)，設(she)計壓力(li)10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)(gan)線(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)穿(chuan)跨越(yue)長江1次、黃河(he)3次、淮河(he)1次，其他大(da)型(xing)河(he)流8次，共(gong)需建設(she)陸上隧(sui)道(dao)(dao)(dao)15條(tiao)，修建伴(ban)行(xing)公路(lu)近(jin)1000km。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)干(gan)(gan)線(xian)共(gong)設(she)工藝站場35座，線(xian)路(lu)截斷閥室138座。
工(gong)程于2002年7月4日開工(gong)，2003年底建成靖(jing)邊到上海(hai)段，先期輸送(song)(song)長(chang)慶氣(qi)田天然氣(qi)，2005年上半(ban)年全線貫通，輸送(song)(song)新(xin)疆塔里木氣(qi)田天然氣(qi)。
二、西氣東輸管道工程設計的創(chuang)新技術
1. 設計(ji)壓力(li)和管徑的優(you)選(xuan)
我國陸上長(chang)距離輸氣管(guan)道(dao)(dao)的(de)工作(zuo)壓力大多數(shu)未超過(guo)6.4MPa，管(guan)徑未超過(guo)660mm，而國際天然氣管(guan)道(dao)(dao)的(de)發展(zhan)趨勢則是采用高強(qiang)度、高韌性管(guan)材，大口徑、高壓力輸送。
西氣東輸(shu)管(guan)道工程在(zai)可行性研究中(zhong)，對輸(shu)送壓(ya)力、管(guan)徑和(he)管(guan)壁粗糙度進行了充分的(de)論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送壓(ya)力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)徑輸(shu)送方案進行了比選。最終確定(ding)采用10.0MPa輸(shu)送壓(ya)力、Φ1016mm管(guan)徑的(de)輸(shu)送工藝方案。
2. 內(nei)涂減(jian)阻技術
西氣(qi)(qi)東輸(shu)管道全線采用非腐蝕性天然氣(qi)(qi)輸(shu)送管道的內(nei)壁(bi)減阻覆蓋(gai)層(ceng)。大管徑干線輸(shu)氣(qi)(qi)管道采用內(nei)涂層(ceng)技術(shu)在(zai)國內(nei)尚屬首次。
內(nei)涂層的(de)(de)效益主要體現(xian)在(zai)：在(zai)管(guan)(guan)徑(jing)、壓力不變(bian)的(de)(de)前(qian)(qian)提下(xia)，可(ke)提高輸量；在(zai)輸量和壓力一定(ding)的(de)(de)前(qian)(qian)提下(xia)，可(ke)縮小(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)，節(jie)約鋼(gang)材(cai)；在(zai)管(guan)(guan)徑(jing)、輸量、壓力不變(bian)的(de)(de)前(qian)(qian)提下(xia)，可(ke)減(jian)少壓縮機站的(de)(de)站數：由于摩阻減(jian)小(xiao)，壓縮機的(de)(de)動力消耗減(jian)小(xiao)；延長清(qing)管(guan)(guan)周(zhou)期，減(jian)少清(qing)管(guan)(guan)次(ci)數；減(jian)輕管(guan)(guan)內(nei)壁腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸管道沿線(xian)(xian)(xian)所(suo)經地(di)區地(di)形地(di)貌十(shi)分復雜，地(di)質災(zai)害種類較(jiao)多(duo)。為此(ci)，選線(xian)(xian)(xian)和定線(xian)(xian)(xian)過程中運用了衛星遙感技術。
從遙(yao)感的視角對線(xian)路(lu)進行(xing)(xing)(xing)了方案的比選(xuan)，通過對不同線(xian)路(lu)的優(you)缺點進行(xing)(xing)(xing)評價，為(wei)確定(ding)(ding)最優(you)的中(zhong)線(xian)方案提(ti)供了依據。實現了從圖上定(ding)(ding)線(xian)。直接從最新(xin)的遙(yao)感影像圖上進行(xing)(xing)(xing)線(xian)路(lu)選(xuan)擇，然后再(zai)將選(xuan)定(ding)(ding)的坐標用GPS進行(xing)(xing)(xing)現場定(ding)(ding)位，既節約(yue)了時間又減輕了勞動強(qiang)度。
4. 大(da)型穿越(yue)設計
西(xi)氣(qi)東輸管道穿越(yue)(yue)長江(jiang)、黃河、淮河共5次。長江(jiang)穿越(yue)(yue)是西(xi)氣(qi)東輸工程(cheng)的(de)控制性工程(cheng)，為了確定最優的(de)穿越(yue)(yue)方(fang)案，在過江(jiang)點選擇上，利用多時相遙感資料，確定最佳(jia)穿越(yue)(yue)位置。
①. 以(yi)盾構法(fa)作(zuo)為三(san)江口(kou)斷(duan)面的過江主方案，礦山隧道法(fa)作(zuo)為備(bei)用方案。
②. 以(yi)定(ding)向鉆作為(wei)烏魚洲斷面的過江主方案。
③. 以定向鉆方案(an)作為(wei)板(ban)橋(qiao)斷面(mian)的過江主方案(an)，盾(dun)構方案(an)作為(wei)備用方案(an)。
以上三種方(fang)案各有優(you)缺點：三江口(kou)方(fang)案在(zai)河(he)道的(de)穩定性(xing)、河(he)床沖(chong)刷(shua)方(fang)面有優(you)勢，由于設計斷面地質條件復(fu)雜，雖然盾構法在(zai)過(guo)江方(fang)案技(ji)術上可(ke)行(xing)，但施工工期相(xiang)對較長；烏魚洲(zhou)方(fang)案雖然地質條件較好(hao)，但河(he)床、岸線(xian)的(de)穩定性(xing)差，管(guan)道運行(xing)期間安(an)全有隱患；板橋方(fang)案施工技(ji)術上切(qie)實可(ke)行(xing)，施工工期短，在(zai)市場方(fang)面靠近用戶，投資省，但在(zai)岸線(xian)的(de)穩定性(xing)和河(he)床沖(chong)刷(shua)方(fang)面不是(shi)最好(hao)，尤其是(shi)斷面沖(chong)刷(shua)大，將(jiang)來管(guan)道運營時安(an)全有隱患。
針(zhen)對以上三種(zhong)不同過(guo)江點(dian)(dian)的(de)(de)推薦(jian)方案，進行了綜(zong)合經濟技術比選，最(zui)(zui)(zui)后確定(ding)在三江口通過(guo)長(chang)江，過(guo)江的(de)(de)施(shi)工(gong)方案采(cai)用盾構法施(shi)工(gong)。工(gong)程地點(dian)(dian)位于江蘇省南(nan)京(jing)長(chang)江大橋下游38.5km處，南(nan)岸(an)出發井距(ju)長(chang)江大堤210m，北岸(an)接收井距(ju)大堤102m，該地區是南(nan)京(jing)附近主要的(de)(de)水陸交通要塞。穿越點(dian)(dian)斷面兩岸(an)大堤的(de)(de)自然地面高程為(wei)4～5m（黃河(he)高程），河(he)面寬約1500m，兩堤外坡角之間的(de)(de)寬度(du)為(wei)1673m。深槽(cao)最(zui)(zui)(zui)高標高為(wei)-36.7m，最(zui)(zui)(zui)低(di)標高為(wei)一(yi)41.6m，隧(sui)道(dao)深度(du)達50多米。根據設(she)計(ji)要求，隧(sui)道(dao)內將敷設(she)直徑(jing)(jing)為(wei)φ1016mm和(he)6813mm的(de)(de)輸氣(qi)管道(dao)2條(tiao)，直徑(jing)(jing)為(wei)6508mm的(de)(de)輸油(you)管道(dao)1條(tiao)，直徑(jing)(jing)為(wei)650mm的(de)(de)光(guang)纜(lan)套管3條(tiao)，同時考慮維護(hu)檢修空(kong)間，隧(sui)道(dao)直徑(jing)(jing)設(she)計(ji)為(wei)3.8m，隧(sui)道(dao)全長(chang)為(wei)1992m。
5. 管材和制管技術
我(wo)國(guo)1985年以前建成(cheng)的(de)油(you)、氣管道(dao)普遍(bian)采用的(de)是(shi)Q235和16Mn，相(xiang)當于API標準中的(de)X42和X52級(ji)鋼(gang)。20世(shi)紀(ji)90年代(dai)，我(wo)國(guo)試制成(cheng)功了X60和X65級(ji)管道(dao)用鋼(gang)板，并成(cheng)功卷(juan)制了相(xiang)應螺旋縫埋弧焊鋼(gang)管。為了適應西(xi)氣東輸工程的(de)需(xu)要，經過幾年的(de)努(nu)力，我(wo)國(guo)已經成(cheng)功研(yan)制出了X70鋼(gang)級(ji)的(de)管線鋼(gang)，具備了批量生產X70鋼(gang)級(ji)的(de)管線鋼(gang)板卷(juan)的(de)能(neng)力。
a. X70高等級(ji)鋼材(cai)的應(ying)用
在同等設計壓力和管(guan)徑的(de)情況下，采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)較高級(ji)(ji)別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)可減少管(guan)道壁厚(hou)，節省大(da)量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)材，從而顯著(zhu)減少投資。表8-9為西氣東輸管(guan)道采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)和X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)對(dui)比(bi)。從表8-9中可看出，采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比(bi)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸(dun)(dun)，大(da)約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)17.1％，采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸(dun)(dun)，大(da)約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)8.2％。
西(xi)氣東輸管道采用(yong)了X70高等(deng)級(ji)鋼材。按照西(xi)氣東輸工程(cheng)沿線(xian)的地(di)(di)區(qu)等(deng)級(ji)，設計(ji)時采用(yong)了四種壁(bi)厚(hou)，在四種壁(bi)厚(hou)的鋼管中，1類地(di)(di)區(qu)為螺旋埋(mai)弧(hu)焊管，2、3、4類地(di)(di)區(qu)為埋(mai)弧(hu)直縫焊管，對應的鋼管壁(bi)厚(hou)及(ji)耗鋼量見表8-10。
在鋼管類型選擇上(shang)，西氣東輸(shu)管道在鋼管壁厚小(xiao)于16mm的(de)地區選用了(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)干線(xian)用管的(de)基(ji)本管型，從而使近100萬噸的(de)大口徑干線(xian)管制造(zao)及其部分原料(liao)的(de)生產可(ke)以(yi)立足國內，節約了(le)(le)工程造(zao)價。
b. 金相組織
西氣東輸所用的X70鋼(gang)材采用了針狀鐵素體(ti)型(xing)鋼(gang)，這(zhe)種金相組(zu)織的X70鋼(gang)具(ju)有(you)晶粒細化、組(zu)織均勻、易于實現高強度與(yu)高韌(ren)性(xing)的平衡(heng)、耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)好(hao)(hao)等(deng)優點。針狀鐵素體(ti)型(xing)管線鋼(gang)為高檔管線鋼(gang)，與(yu)鐵素體(ti)-珠光體(ti)型(xing)管線鋼(gang)相比，具(ju)有(you)更良好(hao)(hao)的焊接性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)、抗(kang)天然氣中硫化氫腐(fu)蝕(shi)和氫誘發裂(lie)紋性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)、抗(kang)大氣腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，且具(ju)有(you)高達(da)450J的沖擊韌(ren)性(xing)。
