一(yi)、西氣東輸(shu)管道工程介紹
西氣東輸(shu)管(guan)(guan)道工(gong)程橫貫我(wo)國(guo)東西，起點(dian)是新疆塔里木(mu)的輪南，終點(dian)是上海市西郊的白鶴(he)鎮。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道全長(chang)(chang)約3900km，支線(xian)(xian)管(guan)(guan)道總長(chang)(chang)近2000km，向我(wo)國(guo)東部4省1市供氣。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道的設(she)計輸(shu)量，設(she)計壓力10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁厚(hou)14.6～26.2mm，材質(zhi)X70鋼(gang)。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道穿跨越(yue)長(chang)(chang)江(jiang)1次(ci)(ci)、黃河3次(ci)(ci)、淮河1次(ci)(ci)，其他(ta)大型河流(liu)8次(ci)(ci)，共需建設(she)陸上隧道15條，修建伴行公路近1000km。管(guan)(guan)道干線(xian)(xian)共設(she)工(gong)藝站場35座(zuo)，線(xian)(xian)路截斷閥室138座(zuo)。
工程于(yu)2002年7月4日開工，2003年底建成靖邊到上海段，先期輸送長慶氣田(tian)天然氣，2005年上半(ban)年全線貫通，輸送新(xin)疆塔里木氣田(tian)天然氣。
二、西氣東輸管道工程設計(ji)的創新技術
1. 設計壓力(li)和(he)管(guan)徑的(de)優(you)選
我國(guo)(guo)陸上長距離輸氣(qi)管(guan)道的工作壓力大多數未超過(guo)6.4MPa，管(guan)徑(jing)(jing)未超過(guo)660mm，而(er)國(guo)(guo)際(ji)天然氣(qi)管(guan)道的發展趨勢則是(shi)采用高強度(du)、高韌性管(guan)材，大口徑(jing)(jing)、高壓力輸送。
西氣東(dong)輸(shu)(shu)管(guan)(guan)道工(gong)程在可行性研究(jiu)中，對(dui)輸(shu)(shu)送(song)壓力(li)(li)、管(guan)(guan)徑和管(guan)(guan)壁粗糙度進行了充分的(de)論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)(shu)送(song)壓力(li)(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五(wu)種(zhong)管(guan)(guan)徑輸(shu)(shu)送(song)方案(an)進行了比(bi)選。最終(zhong)確定采用(yong)10.0MPa輸(shu)(shu)送(song)壓力(li)(li)、Φ1016mm管(guan)(guan)徑的(de)輸(shu)(shu)送(song)工(gong)藝方案(an)。
2. 內涂減阻(zu)技術
西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)管道(dao)全線采(cai)用非腐蝕性天然氣(qi)輸(shu)送(song)管道(dao)的內壁減阻覆(fu)蓋層。大(da)管徑干(gan)線輸(shu)氣(qi)管道(dao)采(cai)用內涂層技術在國(guo)內尚屬首次(ci)。
內涂層的(de)(de)(de)效益主要體現(xian)在(zai)：在(zai)管(guan)徑、壓(ya)力(li)(li)不變(bian)的(de)(de)(de)前(qian)提下(xia)，可(ke)(ke)(ke)提高輸量；在(zai)輸量和壓(ya)力(li)(li)一定的(de)(de)(de)前(qian)提下(xia)，可(ke)(ke)(ke)縮小管(guan)徑，節(jie)約鋼(gang)材；在(zai)管(guan)徑、輸量、壓(ya)力(li)(li)不變(bian)的(de)(de)(de)前(qian)提下(xia)，可(ke)(ke)(ke)減(jian)少(shao)壓(ya)縮機(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)(de)站(zhan)數(shu)：由于摩(mo)阻(zu)減(jian)小，壓(ya)縮機(ji)(ji)的(de)(de)(de)動力(li)(li)消(xiao)耗(hao)減(jian)小；延(yan)長清管(guan)周(zhou)期，減(jian)少(shao)清管(guan)次數(shu)；減(jian)輕管(guan)內壁腐(fu)蝕(shi)，保證介質純度。
3. 衛星遙(yao)感選線
西(xi)氣(qi)東(dong)輸(shu)管道沿線所經地(di)(di)(di)區地(di)(di)(di)形(xing)地(di)(di)(di)貌十分復雜，地(di)(di)(di)質(zhi)災害種(zhong)類(lei)較多。為此(ci)，選線和定線過(guo)程(cheng)中運用了衛星(xing)遙感技術。
從遙感的(de)(de)(de)視(shi)角對線(xian)路進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)方案(an)的(de)(de)(de)比選，通過對不同線(xian)路的(de)(de)(de)優缺(que)點進行(xing)(xing)(xing)評價(jia)，為確定(ding)(ding)最(zui)優的(de)(de)(de)中線(xian)方案(an)提供了(le)(le)依據。實現了(le)(le)從圖(tu)上定(ding)(ding)線(xian)。直(zhi)接從最(zui)新的(de)(de)(de)遙感影像(xiang)圖(tu)上進行(xing)(xing)(xing)線(xian)路選擇，然后再將(jiang)選定(ding)(ding)的(de)(de)(de)坐(zuo)標(biao)用GPS進行(xing)(xing)(xing)現場(chang)定(ding)(ding)位，既節(jie)約了(le)(le)時間(jian)又減輕了(le)(le)勞(lao)動(dong)強度。
4. 大(da)型穿越設計
西(xi)氣(qi)東輸(shu)管(guan)道穿(chuan)越(yue)長江、黃(huang)河、淮河共5次。長江穿(chuan)越(yue)是西(xi)氣(qi)東輸(shu)工程的(de)控(kong)制性工程，為了確(que)定最優(you)的(de)穿(chuan)越(yue)方案，在過江點選擇上，利用多時相遙(yao)感資料，確(que)定最佳穿(chuan)越(yue)位置。
①. 以盾構法作為三(san)江(jiang)口斷面的(de)過(guo)江(jiang)主方案(an)，礦(kuang)山隧道法作為備用方案(an)。
②. 以定(ding)向(xiang)鉆作(zuo)為烏魚洲斷面的過江主方案(an)。
③. 以(yi)定向鉆方(fang)案(an)作(zuo)為(wei)板橋(qiao)斷(duan)面的過(guo)江(jiang)主(zhu)方(fang)案(an)，盾構(gou)方(fang)案(an)作(zuo)為(wei)備用(yong)方(fang)案(an)。
以上(shang)三種方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)各(ge)有(you)優(you)缺(que)點：三江口方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)在河道(dao)(dao)的穩定性(xing)、河床(chuang)(chuang)沖刷(shua)(shua)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)有(you)優(you)勢，由于設計斷面(mian)地質(zhi)條件(jian)復雜，雖(sui)然(ran)盾構法在過江方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)技術(shu)上(shang)可行(xing)，但(dan)(dan)施(shi)工(gong)工(gong)期相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)雖(sui)然(ran)地質(zhi)條件(jian)較(jiao)好，但(dan)(dan)河床(chuang)(chuang)、岸(an)線(xian)的穩定性(xing)差，管(guan)道(dao)(dao)運行(xing)期間(jian)安(an)全有(you)隱患；板橋方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)案(an)(an)施(shi)工(gong)技術(shu)上(shang)切實可行(xing)，施(shi)工(gong)工(gong)期短(duan)，在市場(chang)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)靠(kao)近用戶，投資省，但(dan)(dan)在岸(an)線(xian)的穩定性(xing)和(he)河床(chuang)(chuang)沖刷(shua)(shua)方(fang)(fang)(fang)(fang)(fang)面(mian)不是(shi)最好，尤(you)其(qi)是(shi)斷面(mian)沖刷(shua)(shua)大，將來管(guan)道(dao)(dao)運營時安(an)全有(you)隱患。
針對以(yi)上(shang)三種不同(tong)過(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)點的(de)推薦方案(an)，進行(xing)了綜合經濟(ji)技(ji)術比選(xuan)，最后(hou)確定在三江(jiang)(jiang)(jiang)口通過(guo)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)，過(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)的(de)施工(gong)(gong)(gong)方案(an)采用盾構法施工(gong)(gong)(gong)。工(gong)(gong)(gong)程地(di)點位于江(jiang)(jiang)(jiang)蘇省南(nan)(nan)京(jing)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)大(da)橋下(xia)游(you)38.5km處，南(nan)(nan)岸(an)出(chu)發井距長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)大(da)堤(di)(di)210m，北岸(an)接(jie)收井距大(da)堤(di)(di)102m，該地(di)區(qu)是南(nan)(nan)京(jing)附近主要的(de)水陸(lu)交通要塞。穿越(yue)點斷面(mian)兩岸(an)大(da)堤(di)(di)的(de)自然地(di)面(mian)高(gao)程為(wei)(wei)(wei)4～5m（黃河(he)高(gao)程），河(he)面(mian)寬約1500m，兩堤(di)(di)外坡角(jiao)之間(jian)的(de)寬度為(wei)(wei)(wei)1673m。深槽最高(gao)標高(gao)為(wei)(wei)(wei)-36.7m，最低標高(gao)為(wei)(wei)(wei)一41.6m，隧(sui)道深度達(da)50多米。根據(ju)設計要求，隧(sui)道內將敷設直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)輸(shu)氣管道2條，直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)6508mm的(de)輸(shu)油管道1條，直(zhi)徑為(wei)(wei)(wei)650mm的(de)光纜套(tao)管3條，同(tong)時考(kao)慮維護檢修空間(jian)，隧(sui)道直(zhi)徑設計為(wei)(wei)(wei)3.8m，隧(sui)道全(quan)長(chang)為(wei)(wei)(wei)1992m。
5. 管材和制管技術
我(wo)國1985年(nian)以前建成的(de)(de)油、氣管道(dao)普(pu)遍采用(yong)(yong)的(de)(de)是Q235和(he)16Mn，相當于API標準中的(de)(de)X42和(he)X52級鋼。20世紀90年(nian)代，我(wo)國試制(zhi)成功(gong)(gong)了X60和(he)X65級管道(dao)用(yong)(yong)鋼板，并成功(gong)(gong)卷(juan)制(zhi)了相應螺旋(xuan)縫埋弧焊鋼管。為(wei)了適應西氣東(dong)輸工程的(de)(de)需(xu)要，經過幾年(nian)的(de)(de)努力，我(wo)國已經成功(gong)(gong)研制(zhi)出(chu)了X70鋼級的(de)(de)管線鋼，具備(bei)了批量生產X70鋼級的(de)(de)管線鋼板卷(juan)的(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼(gang)材的應用
在同(tong)等(deng)設計(ji)壓力和管(guan)徑的(de)(de)情況下，采(cai)(cai)用(yong)較高(gao)級(ji)別的(de)(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)可(ke)減少管(guan)道壁厚，節省大(da)(da)量(liang)(liang)鋼(gang)(gang)材，從(cong)而顯著減少投(tou)資。表8-9為(wei)西氣東輸(shu)管(guan)道采(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)級(ji)和X70鋼(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)用(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)(liang)對(dui)比(bi)。從(cong)表8-9中可(ke)看(kan)出，采(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)將比(bi)采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)材27.35萬噸，大(da)(da)約為(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)(liang)的(de)(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)X65鋼(gang)(gang)比(bi)采(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)材13.04萬噸，大(da)(da)約為(wei)總用(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)(liang)的(de)(de)8.2％。
西氣東輸管(guan)道(dao)采(cai)用(yong)了X70高等級鋼材。按(an)照西氣東輸工程沿線的地(di)區(qu)等級，設計時采(cai)用(yong)了四種壁厚(hou)，在(zai)四種壁厚(hou)的鋼管(guan)中，1類地(di)區(qu)為螺旋埋(mai)弧(hu)焊管(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)為埋(mai)弧(hu)直縫(feng)焊管(guan)，對應的鋼管(guan)壁厚(hou)及(ji)耗鋼量(liang)見表8-10。
在鋼管類型選(xuan)擇上，西氣東輸(shu)管道(dao)在鋼管壁厚小(xiao)于16mm的地(di)區選(xuan)用(yong)了螺旋埋(mai)弧(hu)焊管。螺旋埋(mai)弧(hu)焊管成為西氣東輸(shu)干線用(yong)管的基本管型，從而使近(jin)100萬噸的大口(kou)徑干線管制造及其部分原料的生產可以立足國內，節約了工程(cheng)造價。
b. 金(jin)相(xiang)組織
西氣東輸所(suo)用的(de)(de)X70鋼材采用了(le)針狀鐵素(su)(su)體(ti)型鋼，這種(zhong)金相組織的(de)(de)X70鋼具(ju)有晶(jing)粒細化、組織均勻、易(yi)于實現高(gao)強度與高(gao)韌性(xing)的(de)(de)平衡(heng)、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)好等優點(dian)。針狀鐵素(su)(su)體(ti)型管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼為高(gao)檔(dang)管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼，與鐵素(su)(su)體(ti)-珠光體(ti)型管(guan)線(xian)(xian)(xian)鋼相比，具(ju)有更良好的(de)(de)焊(han)接性(xing)能(neng)(neng)、抗天然(ran)氣中硫(liu)化氫(qing)腐蝕(shi)和氫(qing)誘(you)發裂紋性(xing)能(neng)(neng)、抗大氣腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)，且具(ju)有高(gao)達450J的(de)(de)沖擊韌性(xing)。
