一、西氣東輸管道工程介紹
西氣(qi)東輸(shu)管(guan)(guan)(guan)道工(gong)程橫貫我國東西，起點是新疆塔里木的(de)輪(lun)南，終點是上(shang)海(hai)市(shi)西郊的(de)白(bai)鶴鎮。干(gan)線(xian)(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道全長約3900km，支(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道總長近2000km，向我國東部(bu)4省1市(shi)供氣(qi)。干(gan)線(xian)(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道的(de)設(she)計(ji)輸(shu)量，設(she)計(ji)壓力10.0MPa，管(guan)(guan)(guan)徑(jing)1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)線(xian)(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道穿跨越長江(jiang)1次(ci)、黃河3次(ci)、淮河1次(ci)，其他大型河流8次(ci)，共需建設(she)陸上(shang)隧道15條，修(xiu)建伴行公路(lu)近1000km。管(guan)(guan)(guan)道干(gan)線(xian)(xian)(xian)(xian)共設(she)工(gong)藝站場35座(zuo)，線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)截斷閥室138座(zuo)。
工程于(yu)2002年7月4日開工，2003年底(di)建成(cheng)靖邊(bian)到上海段，先期(qi)輸(shu)送長慶氣田天然氣，2005年上半(ban)年全線貫通，輸(shu)送新疆塔里木氣田天然氣。
二、西(xi)氣(qi)東輸管道工(gong)程設(she)計的創新技術
1. 設(she)計壓力和管徑(jing)的優選(xuan)
我國陸上長(chang)距離(li)輸氣管(guan)道(dao)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(tian)然氣管(guan)道(dao)的發展趨(qu)勢則是采用(yong)高強度、高韌性管(guan)材，大口徑、高壓力輸送。
西氣東輸(shu)管(guan)(guan)道工程在可行性研究中，對(dui)輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)、管(guan)(guan)徑(jing)和管(guan)(guan)壁粗糙(cao)度進行了充分(fen)的論證(zheng)，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種(zhong)管(guan)(guan)徑(jing)輸(shu)送(song)方案進行了比選。最終確定(ding)采(cai)用(yong)10.0MPa輸(shu)送(song)壓(ya)力(li)(li)、Φ1016mm管(guan)(guan)徑(jing)的輸(shu)送(song)工藝方案。
2. 內(nei)涂減阻技術
西(xi)氣(qi)東輸(shu)(shu)(shu)管(guan)(guan)道全線采(cai)用非(fei)腐蝕性天(tian)然(ran)氣(qi)輸(shu)(shu)(shu)送(song)管(guan)(guan)道的(de)內(nei)(nei)壁減阻覆(fu)蓋層(ceng)。大管(guan)(guan)徑(jing)干線輸(shu)(shu)(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道采(cai)用內(nei)(nei)涂(tu)層(ceng)技(ji)術在國(guo)內(nei)(nei)尚屬(shu)首次。
內涂層的(de)效益主要體現(xian)在：在管(guan)徑(jing)、壓(ya)(ya)力(li)不變(bian)的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)提(ti)高輸量；在輸量和壓(ya)(ya)力(li)一定的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)縮(suo)小(xiao)管(guan)徑(jing)，節約鋼材；在管(guan)徑(jing)、輸量、壓(ya)(ya)力(li)不變(bian)的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)減少壓(ya)(ya)縮(suo)機站的(de)站數：由于摩阻減小(xiao)，壓(ya)(ya)縮(suo)機的(de)動力(li)消耗減小(xiao)；延(yan)長清(qing)管(guan)周(zhou)期(qi)，減少清(qing)管(guan)次數；減輕管(guan)內壁(bi)腐蝕，保證介質純度。
3. 衛(wei)星遙感(gan)選線(xian)
西氣東輸管道沿(yan)線所經地區(qu)地形(xing)地貌十分復雜，地質(zhi)災害種類較多。為(wei)此，選線和定線過程(cheng)中運(yun)用了(le)衛星(xing)遙感技術(shu)。
從遙感的(de)(de)(de)視(shi)角對線(xian)路(lu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)方案(an)的(de)(de)(de)比選(xuan)，通過對不同線(xian)路(lu)的(de)(de)(de)優(you)缺點進(jin)(jin)行(xing)(xing)評價，為(wei)確定(ding)最(zui)優(you)的(de)(de)(de)中線(xian)方案(an)提供(gong)了(le)(le)(le)依(yi)據。實現(xian)了(le)(le)(le)從圖(tu)上(shang)定(ding)線(xian)。直接(jie)從最(zui)新的(de)(de)(de)遙感影像(xiang)圖(tu)上(shang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)線(xian)路(lu)選(xuan)擇，然后再將選(xuan)定(ding)的(de)(de)(de)坐標用GPS進(jin)(jin)行(xing)(xing)現(xian)場(chang)定(ding)位(wei)，既節(jie)約了(le)(le)(le)時(shi)間(jian)又減輕了(le)(le)(le)勞動(dong)強(qiang)度。
4. 大型(xing)穿(chuan)越(yue)設計
西氣(qi)東輸(shu)管(guan)道穿越長江(jiang)、黃河、淮(huai)河共5次。長江(jiang)穿越是西氣(qi)東輸(shu)工(gong)程的控制性(xing)工(gong)程，為了確定最優的穿越方(fang)案，在過江(jiang)點選擇上，利(li)用多(duo)時相遙感(gan)資料(liao)，確定最佳穿越位置。
①. 以盾構法作(zuo)為三(san)江口斷面的過江主方案(an)，礦山隧(sui)道法作(zuo)為備用方案(an)。
②. 以定向鉆作為烏魚(yu)洲斷面的過(guo)江主方案。
③. 以(yi)定(ding)向鉆方(fang)案作為板橋斷面的過江主方(fang)案，盾構方(fang)案作為備用方(fang)案。
以上(shang)三種方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案各有優缺(que)點：三江(jiang)口方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案在(zai)河(he)道(dao)的穩(wen)定性(xing)、河(he)床沖刷(shua)(shua)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)有優勢，由于設計斷面(mian)地質條件(jian)復雜，雖(sui)(sui)然盾構(gou)法在(zai)過江(jiang)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案技術(shu)上(shang)可(ke)(ke)行，但施工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)期相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案雖(sui)(sui)然地質條件(jian)較(jiao)好，但河(he)床、岸(an)線的穩(wen)定性(xing)差，管道(dao)運行期間安(an)全有隱患(huan)(huan)；板橋方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案施工(gong)(gong)(gong)技術(shu)上(shang)切實(shi)可(ke)(ke)行，施工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)期短，在(zai)市(shi)場方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)靠近(jin)用戶(hu)，投資省，但在(zai)岸(an)線的穩(wen)定性(xing)和河(he)床沖刷(shua)(shua)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)不是最(zui)好，尤其是斷面(mian)沖刷(shua)(shua)大，將來管道(dao)運營時安(an)全有隱患(huan)(huan)。
針對以上三種不同過江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)推薦(jian)方(fang)案，進行了綜合經濟技術比選，最后確定在(zai)三江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)口(kou)通過長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)施(shi)(shi)工(gong)(gong)方(fang)案采用盾構法(fa)施(shi)(shi)工(gong)(gong)。工(gong)(gong)程(cheng)地(di)點(dian)位于江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)蘇省南京長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)大(da)(da)橋下游38.5km處，南岸出發井距長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)大(da)(da)堤210m，北岸接收井距大(da)(da)堤102m，該(gai)地(di)區是南京附近(jin)主(zhu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)水陸(lu)交通要(yao)塞。穿越點(dian)斷面兩岸大(da)(da)堤的(de)(de)(de)(de)(de)自然地(di)面高程(cheng)為(wei)(wei)4～5m（黃河高程(cheng)），河面寬(kuan)約(yue)1500m，兩堤外(wai)坡角之間的(de)(de)(de)(de)(de)寬(kuan)度為(wei)(wei)1673m。深槽最高標高為(wei)(wei)-36.7m，最低標高為(wei)(wei)一41.6m，隧(sui)道深度達50多米。根據設計要(yao)求，隧(sui)道內將敷設直徑(jing)為(wei)(wei)φ1016mm和(he)6813mm的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)氣管道2條(tiao)(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)6508mm的(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)油(you)管道1條(tiao)(tiao)，直徑(jing)為(wei)(wei)650mm的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)纜套管3條(tiao)(tiao)，同時(shi)考慮(lv)維護(hu)檢修空間，隧(sui)道直徑(jing)設計為(wei)(wei)3.8m，隧(sui)道全長(chang)為(wei)(wei)1992m。
5. 管材和制管技術(shu)
我國(guo)1985年以前建成(cheng)的(de)油、氣管(guan)道普遍采(cai)用(yong)(yong)的(de)是(shi)Q235和16Mn，相當于API標準中的(de)X42和X52級(ji)鋼(gang)。20世紀90年代，我國(guo)試制(zhi)成(cheng)功(gong)了(le)(le)X60和X65級(ji)管(guan)道用(yong)(yong)鋼(gang)板，并成(cheng)功(gong)卷制(zhi)了(le)(le)相應螺旋縫埋弧焊鋼(gang)管(guan)。為了(le)(le)適應西氣東輸工程(cheng)的(de)需要，經(jing)過幾年的(de)努力(li)，我國(guo)已經(jing)成(cheng)功(gong)研制(zhi)出了(le)(le)X70鋼(gang)級(ji)的(de)管(guan)線鋼(gang)，具備了(le)(le)批量生產X70鋼(gang)級(ji)的(de)管(guan)線鋼(gang)板卷的(de)能(neng)力(li)。
a. X70高等級(ji)鋼材的應用
在同等設計壓力和(he)管(guan)徑(jing)的(de)情況下，采用(yong)較(jiao)高級別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)可(ke)減(jian)少(shao)管(guan)道壁厚，節省大量鋼(gang)(gang)(gang)材，從而顯著減(jian)少(shao)投資。表8-9為(wei)(wei)西(xi)氣(qi)東輸管(guan)道采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)級和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量對比(bi)。從表8-9中可(ke)看(kan)出，采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比(bi)采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸，大約為(wei)(wei)總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸，大約為(wei)(wei)總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西氣東(dong)輸管(guan)道采用(yong)了(le)X70高等級(ji)鋼材。按照(zhao)西氣東(dong)輸工(gong)程沿線的地區等級(ji)，設計(ji)時(shi)采用(yong)了(le)四種壁(bi)厚(hou)，在四種壁(bi)厚(hou)的鋼管(guan)中，1類地區為螺旋埋弧焊管(guan)，2、3、4類地區為埋弧直縫焊管(guan)，對應的鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)及耗鋼量見表(biao)8-10。
在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)類(lei)型選擇(ze)上(shang)，西(xi)氣東輸管(guan)(guan)(guan)(guan)道在鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)壁(bi)厚小于16mm的(de)(de)地區選用了螺旋(xuan)埋(mai)弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)。螺旋(xuan)埋(mai)弧焊管(guan)(guan)(guan)(guan)成為西(xi)氣東輸干(gan)線用管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)基本(ben)管(guan)(guan)(guan)(guan)型，從而使近100萬噸的(de)(de)大口徑干(gan)線管(guan)(guan)(guan)(guan)制造(zao)(zao)及其部分原料的(de)(de)生產(chan)可以立足國內，節約了工程造(zao)(zao)價。
b. 金(jin)相(xiang)組織(zhi)
西(xi)氣(qi)(qi)東輸所用的(de)X70鋼材采用了(le)針狀鐵素體(ti)型鋼，這種金相(xiang)組(zu)織的(de)X70鋼具有(you)晶粒細化(hua)、組(zu)織均勻、易于(yu)實(shi)現高強度與(yu)高韌(ren)性的(de)平衡、耐腐蝕性能好等優點。針狀鐵素體(ti)型管線(xian)(xian)鋼為高檔管線(xian)(xian)鋼，與(yu)鐵素體(ti)-珠光體(ti)型管線(xian)(xian)鋼相(xiang)比(bi)，具有(you)更良好的(de)焊接性能、抗天然氣(qi)(qi)中(zhong)硫(liu)化(hua)氫(qing)腐蝕和氫(qing)誘(you)發裂(lie)紋性能、抗大(da)氣(qi)(qi)腐蝕性能，且具有(you)高達(da)450J的(de)沖擊韌(ren)性。
