一、西氣東輸管道工(gong)程介紹
西氣東(dong)輸管(guan)(guan)道(dao)工(gong)程橫貫(guan)我(wo)國東(dong)西，起點(dian)是新(xin)疆塔里木的(de)輪南，終點(dian)是上(shang)海市西郊的(de)白鶴鎮(zhen)。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)全長約3900km，支(zhi)線(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)總長近2000km，向我(wo)國東(dong)部4省1市供氣。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)的(de)設計輸量(liang)，設計壓力(li)10.0MPa，管(guan)(guan)徑(jing)1016mm，壁(bi)厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干線(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)穿跨越長江1次、黃河(he)3次、淮河(he)1次，其(qi)他大(da)型河(he)流8次，共需建設陸上(shang)隧(sui)道(dao)15條(tiao)，修建伴行(xing)公(gong)路近1000km。管(guan)(guan)道(dao)干線(xian)(xian)共設工(gong)藝(yi)站場(chang)35座，線(xian)(xian)路截斷閥(fa)室138座。
工(gong)程(cheng)于(yu)2002年(nian)7月(yue)4日(ri)開工(gong)，2003年(nian)底建成靖邊到上(shang)海段，先期輸送(song)長慶氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)，2005年(nian)上(shang)半年(nian)全線貫通(tong)，輸送(song)新疆塔里木氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)。
二、西(xi)氣(qi)東輸管(guan)道工程設計(ji)的創新技術
1. 設計壓力和管徑的(de)優(you)選(xuan)
我國(guo)陸上長距離輸氣管道(dao)的工(gong)作壓(ya)(ya)力(li)大多(duo)數未(wei)超(chao)過(guo)6.4MPa，管徑未(wei)超(chao)過(guo)660mm，而國(guo)際天然(ran)氣管道(dao)的發(fa)展趨勢則(ze)是(shi)采用高強度、高韌性管材，大口徑、高壓(ya)(ya)力(li)輸送。
西氣東輸(shu)(shu)管(guan)(guan)道工程在可行性研究中，對(dui)輸(shu)(shu)送(song)壓力、管(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)和(he)管(guan)(guan)壁(bi)粗(cu)糙度進(jin)行了(le)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，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)輸(shu)(shu)送(song)方案進(jin)行了(le)比選。最(zui)終(zhong)確定采用(yong)10.0MPa輸(shu)(shu)送(song)壓力、Φ1016mm管(guan)(guan)徑(jing)(jing)(jing)的(de)輸(shu)(shu)送(song)工藝方案。
2. 內涂減阻技術
西氣(qi)東(dong)輸(shu)管(guan)道(dao)全線(xian)采(cai)用非腐(fu)蝕性天然(ran)氣(qi)輸(shu)送管(guan)道(dao)的(de)內壁減(jian)阻(zu)覆蓋(gai)層。大管(guan)徑干線(xian)輸(shu)氣(qi)管(guan)道(dao)采(cai)用內涂層技術在國內尚屬首次。
內(nei)涂層的效益主要體現在：在管(guan)徑、壓力不變的前(qian)(qian)提下，可提高輸(shu)量；在輸(shu)量和壓力一定的前(qian)(qian)提下，可縮小管(guan)徑，節約鋼材；在管(guan)徑、輸(shu)量、壓力不變的前(qian)(qian)提下，可減少(shao)壓縮機站的站數(shu)：由于摩阻減小，壓縮機的動力消耗(hao)減小；延(yan)長清(qing)管(guan)周期，減少(shao)清(qing)管(guan)次數(shu)；減輕管(guan)內(nei)壁腐(fu)蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸管道沿線(xian)所經(jing)地區(qu)地形(xing)地貌(mao)十分(fen)復雜，地質災(zai)害種類較多。為此，選(xuan)線(xian)和定線(xian)過程中(zhong)運用了衛星遙感技術(shu)。
從遙(yao)感的(de)(de)視角(jiao)對(dui)線路(lu)進(jin)行(xing)(xing)了方案(an)的(de)(de)比選(xuan)，通過對(dui)不同線路(lu)的(de)(de)優缺點進(jin)行(xing)(xing)評價，為確(que)定(ding)最優的(de)(de)中線方案(an)提供(gong)了依據。實現了從圖上定(ding)線。直接從最新的(de)(de)遙(yao)感影像圖上進(jin)行(xing)(xing)線路(lu)選(xuan)擇，然后再將(jiang)選(xuan)定(ding)的(de)(de)坐標(biao)用GPS進(jin)行(xing)(xing)現場定(ding)位，既節約了時間(jian)又減輕了勞(lao)動強度。
4. 大型穿越設計(ji)
西(xi)(xi)氣東(dong)輸(shu)管道穿越長江、黃河(he)、淮河(he)共5次。長江穿越是西(xi)(xi)氣東(dong)輸(shu)工程(cheng)的控(kong)制性工程(cheng)，為了確定最優的穿越方案，在過江點選擇上，利用多(duo)時相遙感(gan)資料，確定最佳(jia)穿越位置。
①. 以盾(dun)構法(fa)作為三江口斷面的過江主方案，礦山隧道法(fa)作為備用方案。
②. 以定向鉆作為烏(wu)魚洲斷面的(de)過江(jiang)主方(fang)案。
③. 以定向(xiang)鉆方案作為(wei)板橋斷面的過(guo)江主方案，盾構方案作為(wei)備用方案。
以上三(san)種方(fang)案(an)各有(you)優缺點：三(san)江(jiang)(jiang)口方(fang)案(an)在(zai)河道的(de)穩定性、河床(chuang)(chuang)沖刷(shua)方(fang)面有(you)優勢，由于設計斷面地質(zhi)條(tiao)件(jian)(jian)復雜(za)，雖(sui)然(ran)盾構法在(zai)過江(jiang)(jiang)方(fang)案(an)技術上可行，但施(shi)工工期相對較長；烏魚洲方(fang)案(an)雖(sui)然(ran)地質(zhi)條(tiao)件(jian)(jian)較好，但河床(chuang)(chuang)、岸線的(de)穩定性差，管道運(yun)行期間安全(quan)(quan)有(you)隱患(huan)；板橋方(fang)案(an)施(shi)工技術上切實(shi)可行，施(shi)工工期短(duan)，在(zai)市場方(fang)面靠(kao)近用戶，投資省，但在(zai)岸線的(de)穩定性和河床(chuang)(chuang)沖刷(shua)方(fang)面不(bu)是(shi)最(zui)好，尤其(qi)是(shi)斷面沖刷(shua)大，將(jiang)來(lai)管道運(yun)營時安全(quan)(quan)有(you)隱患(huan)。
針對(dui)以上(shang)三種不同過江(jiang)(jiang)點的(de)推薦方(fang)案，進行了綜合經濟技術比(bi)選(xuan)，最后確定在三江(jiang)(jiang)口通過長江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)施(shi)工方(fang)案采用(yong)盾構(gou)法施(shi)工。工程(cheng)地點位于江(jiang)(jiang)蘇省南京(jing)長江(jiang)(jiang)大橋下游38.5km處，南岸出發井(jing)(jing)距(ju)長江(jiang)(jiang)大堤210m，北岸接收井(jing)(jing)距(ju)大堤102m，該地區是(shi)南京(jing)附近主(zhu)要(yao)的(de)水(shui)陸交通要(yao)塞。穿越點斷面(mian)兩(liang)岸大堤的(de)自然地面(mian)高(gao)(gao)程(cheng)為(wei)4～5m（黃(huang)河高(gao)(gao)程(cheng)），河面(mian)寬約1500m，兩(liang)堤外坡角之間(jian)的(de)寬度(du)為(wei)1673m。深槽最高(gao)(gao)標高(gao)(gao)為(wei)-36.7m，最低標高(gao)(gao)為(wei)一41.6m，隧道(dao)深度(du)達50多米。根據設計(ji)(ji)要(yao)求，隧道(dao)內將敷設直(zhi)徑(jing)為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)輸(shu)氣(qi)管道(dao)2條(tiao)，直(zhi)徑(jing)為(wei)6508mm的(de)輸(shu)油(you)管道(dao)1條(tiao)，直(zhi)徑(jing)為(wei)650mm的(de)光(guang)纜套管3條(tiao)，同時考慮維(wei)護檢(jian)修空間(jian)，隧道(dao)直(zhi)徑(jing)設計(ji)(ji)為(wei)3.8m，隧道(dao)全長為(wei)1992m。
5. 管材和制管技術
我國1985年以前建成(cheng)的(de)(de)油(you)、氣管(guan)(guan)道(dao)普遍采用的(de)(de)是Q235和16Mn，相(xiang)當于API標準中的(de)(de)X42和X52級(ji)(ji)鋼(gang)。20世(shi)紀90年代，我國試制成(cheng)功了(le)X60和X65級(ji)(ji)管(guan)(guan)道(dao)用鋼(gang)板，并成(cheng)功卷制了(le)相(xiang)應螺旋(xuan)縫埋弧焊鋼(gang)管(guan)(guan)。為了(le)適應西氣東(dong)輸工程的(de)(de)需要，經(jing)過幾年的(de)(de)努(nu)力，我國已經(jing)成(cheng)功研制出了(le)X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)，具備了(le)批(pi)量生(sheng)產X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)板卷的(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼材(cai)的應用
在同等設(she)計壓力和管(guan)徑的情況下，采用(yong)(yong)較高(gao)級(ji)別的管(guan)線鋼(gang)(gang)可減(jian)(jian)少(shao)(shao)管(guan)道壁厚，節省(sheng)大(da)量鋼(gang)(gang)材，從而(er)顯著(zhu)減(jian)(jian)少(shao)(shao)投資。表8-9為西氣東輸管(guan)道采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)級(ji)和X70鋼(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)材的用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量對(dui)比(bi)。從表8-9中可看出，采用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)將比(bi)采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材27.35萬噸，大(da)約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量的17.1％，采用(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)比(bi)采用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材13.04萬噸，大(da)約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量的8.2％。
西氣東輸管(guan)道采用了(le)X70高(gao)等級鋼材。按照西氣東輸工(gong)程沿線的地(di)區(qu)等級，設(she)計時采用了(le)四種(zhong)壁厚(hou)，在四種(zhong)壁厚(hou)的鋼管(guan)中，1類地(di)區(qu)為螺旋(xuan)埋弧(hu)(hu)焊(han)管(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)為埋弧(hu)(hu)直縫(feng)焊(han)管(guan)，對(dui)應的鋼管(guan)壁厚(hou)及耗鋼量見表8-10。
在鋼(gang)管類型(xing)選擇上，西(xi)氣東(dong)(dong)輸(shu)管道在鋼(gang)管壁厚小于16mm的(de)地(di)區選用了(le)螺旋(xuan)埋弧焊管。螺旋(xuan)埋弧焊管成(cheng)為西(xi)氣東(dong)(dong)輸(shu)干(gan)線用管的(de)基本管型(xing)，從而使(shi)近100萬(wan)噸(dun)的(de)大(da)口徑干(gan)線管制造及(ji)其部(bu)分原(yuan)料的(de)生產(chan)可以立足(zu)國內，節(jie)約了(le)工程(cheng)造價。
b. 金相組(zu)織
西氣東(dong)輸所用的(de)(de)(de)X70鋼(gang)(gang)材采用了(le)針狀(zhuang)鐵(tie)素體(ti)型鋼(gang)(gang)，這種金相(xiang)組織(zhi)的(de)(de)(de)X70鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)晶粒細化、組織(zhi)均勻、易(yi)于實現高強度(du)與高韌性的(de)(de)(de)平衡、耐(nai)腐(fu)蝕性能(neng)(neng)好等優點(dian)。針狀(zhuang)鐵(tie)素體(ti)型管(guan)線鋼(gang)(gang)為高檔管(guan)線鋼(gang)(gang)，與鐵(tie)素體(ti)-珠(zhu)光體(ti)型管(guan)線鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi)，具(ju)有(you)更良(liang)好的(de)(de)(de)焊接(jie)性能(neng)(neng)、抗(kang)天(tian)然氣中硫化氫(qing)腐(fu)蝕和氫(qing)誘發裂紋性能(neng)(neng)、抗(kang)大氣腐(fu)蝕性能(neng)(neng)，且具(ju)有(you)高達450J的(de)(de)(de)沖擊韌性。
