一、西氣東輸管道工程介紹
西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道(dao)工(gong)程橫貫(guan)我國東西(xi)，起(qi)點(dian)是(shi)(shi)新疆塔里木的(de)輪南，終點(dian)是(shi)(shi)上海(hai)市西(xi)郊的(de)白鶴(he)鎮。干線(xian)管(guan)(guan)道(dao)全長(chang)約(yue)3900km，支線(xian)管(guan)(guan)道(dao)總長(chang)近2000km，向我國東部4省1市供氣。干線(xian)管(guan)(guan)道(dao)的(de)設(she)(she)計(ji)(ji)輸量，設(she)(she)計(ji)(ji)壓(ya)力(li)10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質(zhi)X70鋼(gang)。干線(xian)管(guan)(guan)道(dao)穿跨(kua)越長(chang)江1次(ci)、黃河(he)3次(ci)、淮河(he)1次(ci)，其他大型(xing)河(he)流(liu)8次(ci)，共(gong)需建設(she)(she)陸上隧(sui)道(dao)15條(tiao)，修建伴行(xing)公路(lu)近1000km。管(guan)(guan)道(dao)干線(xian)共(gong)設(she)(she)工(gong)藝站場35座，線(xian)路(lu)截斷(duan)閥室138座。
工程于2002年(nian)7月(yue)4日開工，2003年(nian)底建成靖(jing)邊到上海段，先期輸送長慶氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)，2005年(nian)上半(ban)年(nian)全線貫通(tong)，輸送新疆塔里木(mu)氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)。
二、西氣東輸管道(dao)工(gong)程設(she)計的(de)創新技術
1. 設計壓力和管(guan)徑(jing)的優(you)選(xuan)
我國陸上長距離輸氣管道(dao)的(de)工(gong)作(zuo)壓力大(da)多數未超過6.4MPa，管徑未超過660mm，而國際(ji)天然氣管道(dao)的(de)發展趨勢則是采用高(gao)強度、高(gao)韌性管材，大(da)口徑、高(gao)壓力輸送。
西氣東輸管道(dao)工程在可行性研(yan)究(jiu)中，對輸送(song)(song)壓(ya)(ya)力、管徑和管壁(bi)粗(cu)糙度進行了充分(fen)的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸送(song)(song)壓(ya)(ya)力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種管徑輸送(song)(song)方案進行了比選。最終確定采(cai)用10.0MPa輸送(song)(song)壓(ya)(ya)力、Φ1016mm管徑的輸送(song)(song)工藝方案。
2. 內涂(tu)減阻技術
西氣東輸(shu)管道(dao)全線采用(yong)非腐(fu)蝕(shi)性天(tian)然氣輸(shu)送(song)管道(dao)的(de)內壁減阻覆蓋(gai)層。大管徑干線輸(shu)氣管道(dao)采用(yong)內涂(tu)層技術在國內尚屬(shu)首(shou)次。
內涂(tu)層的(de)(de)效益主要體現在(zai)(zai)：在(zai)(zai)管徑(jing)(jing)、壓(ya)(ya)力不變的(de)(de)前提(ti)下(xia)，可提(ti)高輸(shu)量；在(zai)(zai)輸(shu)量和壓(ya)(ya)力一定(ding)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，可縮小管徑(jing)(jing)，節(jie)約鋼材；在(zai)(zai)管徑(jing)(jing)、輸(shu)量、壓(ya)(ya)力不變的(de)(de)前提(ti)下(xia)，可減少壓(ya)(ya)縮機站的(de)(de)站數：由于摩(mo)阻減小，壓(ya)(ya)縮機的(de)(de)動力消耗減小；延(yan)長清管周期，減少清管次數；減輕(qing)管內壁腐蝕(shi)，保(bao)證介(jie)質純(chun)度(du)。
3. 衛星遙感選(xuan)線(xian)
西(xi)氣東輸管(guan)道沿(yan)線(xian)所經地區地形地貌(mao)十分復雜，地質災害種(zhong)類(lei)較多。為此，選線(xian)和定線(xian)過程中運用了衛星遙感(gan)技術(shu)。
從(cong)遙(yao)感(gan)的(de)視角對線(xian)路(lu)(lu)進(jin)行(xing)了(le)方案(an)的(de)比選(xuan)，通過對不同線(xian)路(lu)(lu)的(de)優(you)缺點(dian)進(jin)行(xing)評價，為確(que)定(ding)最(zui)優(you)的(de)中(zhong)線(xian)方案(an)提供了(le)依據。實現(xian)了(le)從(cong)圖上定(ding)線(xian)。直接(jie)從(cong)最(zui)新(xin)的(de)遙(yao)感(gan)影像圖上進(jin)行(xing)線(xian)路(lu)(lu)選(xuan)擇，然后(hou)再將選(xuan)定(ding)的(de)坐(zuo)標(biao)用(yong)GPS進(jin)行(xing)現(xian)場定(ding)位，既節(jie)約了(le)時間(jian)又減輕了(le)勞動強度(du)。
4. 大型穿越設計(ji)
西氣東輸管道(dao)穿越(yue)長(chang)江(jiang)、黃河、淮河共5次。長(chang)江(jiang)穿越(yue)是西氣東輸工(gong)程的控制性工(gong)程，為了確定最優的穿越(yue)方案(an)，在過江(jiang)點(dian)選擇(ze)上，利(li)用多時(shi)相遙感資料，確定最佳穿越(yue)位置。
①. 以盾(dun)構法作(zuo)為三江口斷面的過江主方案，礦山隧道法作(zuo)為備用方案。
②. 以定向鉆作為烏魚洲(zhou)斷面(mian)的過江主方案。
③. 以定向(xiang)鉆方(fang)案(an)作(zuo)為板橋斷(duan)面(mian)的(de)過江主方(fang)案(an)，盾構(gou)方(fang)案(an)作(zuo)為備(bei)用方(fang)案(an)。
以上(shang)三種方(fang)案各有(you)優缺(que)點：三江口(kou)方(fang)案在河道(dao)的穩定性、河床沖(chong)刷方(fang)面有(you)優勢，由于(yu)設計斷(duan)面地質條(tiao)件(jian)復雜，雖(sui)然(ran)盾(dun)構法在過江方(fang)案技(ji)術上(shang)可行(xing)，但施(shi)工(gong)工(gong)期相對較(jiao)長；烏(wu)魚洲方(fang)案雖(sui)然(ran)地質條(tiao)件(jian)較(jiao)好，但河床、岸(an)線(xian)的穩定性差，管道(dao)運行(xing)期間(jian)安(an)全(quan)有(you)隱患；板橋方(fang)案施(shi)工(gong)技(ji)術上(shang)切實(shi)可行(xing)，施(shi)工(gong)工(gong)期短(duan)，在市場方(fang)面靠(kao)近用戶，投資省，但在岸(an)線(xian)的穩定性和河床沖(chong)刷方(fang)面不是(shi)最好，尤其(qi)是(shi)斷(duan)面沖(chong)刷大，將來(lai)管道(dao)運營(ying)時安(an)全(quan)有(you)隱患。
針對以上三種不同(tong)過江(jiang)(jiang)點(dian)的(de)(de)推薦方案，進行了綜合經濟技術比(bi)選，最后確定在三江(jiang)(jiang)口通過長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)(de)施工方案采用盾構(gou)法施工。工程地點(dian)位于江(jiang)(jiang)蘇省南(nan)京長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)大橋(qiao)下(xia)游(you)38.5km處，南(nan)岸出發井(jing)距(ju)長(chang)(chang)江(jiang)(jiang)大堤(di)210m，北(bei)岸接收井(jing)距(ju)大堤(di)102m，該(gai)地區是南(nan)京附(fu)近主要的(de)(de)水陸交通要塞。穿越點(dian)斷面(mian)兩岸大堤(di)的(de)(de)自(zi)然地面(mian)高(gao)程為(wei)4～5m（黃(huang)河高(gao)程），河面(mian)寬約1500m，兩堤(di)外坡角之間的(de)(de)寬度為(wei)1673m。深槽最高(gao)標高(gao)為(wei)-36.7m，最低標高(gao)為(wei)一41.6m，隧道(dao)(dao)(dao)深度達50多米。根據設(she)計要求，隧道(dao)(dao)(dao)內將敷設(she)直(zhi)徑為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸氣(qi)管(guan)道(dao)(dao)(dao)2條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)6508mm的(de)(de)輸油(you)管(guan)道(dao)(dao)(dao)1條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)650mm的(de)(de)光纜套管(guan)3條(tiao)，同(tong)時考慮維護檢修(xiu)空間，隧道(dao)(dao)(dao)直(zhi)徑設(she)計為(wei)3.8m，隧道(dao)(dao)(dao)全(quan)長(chang)(chang)為(wei)1992m。
5. 管材(cai)和制管技(ji)術
我(wo)國(guo)1985年(nian)以前建成(cheng)的(de)(de)(de)油、氣管(guan)(guan)道普遍采用的(de)(de)(de)是Q235和(he)16Mn，相當于API標準中的(de)(de)(de)X42和(he)X52級(ji)(ji)鋼(gang)(gang)。20世紀(ji)90年(nian)代，我(wo)國(guo)試制(zhi)(zhi)成(cheng)功了X60和(he)X65級(ji)(ji)管(guan)(guan)道用鋼(gang)(gang)板，并成(cheng)功卷制(zhi)(zhi)了相應(ying)螺旋縫埋弧焊鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)。為了適(shi)應(ying)西(xi)氣東輸工程的(de)(de)(de)需要，經過(guo)幾年(nian)的(de)(de)(de)努力，我(wo)國(guo)已經成(cheng)功研制(zhi)(zhi)出了X70鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)，具備了批量生產X70鋼(gang)(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)板卷的(de)(de)(de)能力。
a. X70高(gao)等級鋼材的應用
在同等設計壓力(li)和(he)管徑的(de)情況下，采(cai)(cai)用較高(gao)級(ji)別(bie)的(de)管線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可減(jian)少管道壁厚，節省(sheng)大量鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材，從而顯著(zhu)減(jian)少投資。表(biao)(biao)8-9為西氣東輸管道采(cai)(cai)用X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量對比。從表(biao)(biao)8-9中可看(kan)出，采(cai)(cai)用X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)將比采(cai)(cai)用X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸，大約為總(zong)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采(cai)(cai)用X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比采(cai)(cai)用X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸，大約為總(zong)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西氣東輸管道采用了X70高等級鋼(gang)材。按照(zhao)西氣東輸工程沿線的(de)地(di)(di)區等級，設計時采用了四(si)種壁(bi)厚，在四(si)種壁(bi)厚的(de)鋼(gang)管中(zhong)，1類地(di)(di)區為(wei)螺旋(xuan)埋弧(hu)焊(han)管，2、3、4類地(di)(di)區為(wei)埋弧(hu)直縫焊(han)管，對應的(de)鋼(gang)管壁(bi)厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼管(guan)類型(xing)選(xuan)擇上(shang)，西氣(qi)(qi)東(dong)(dong)輸(shu)管(guan)道在鋼管(guan)壁(bi)厚(hou)小(xiao)于16mm的(de)(de)地區選(xuan)用了螺旋(xuan)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)。螺旋(xuan)埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)成為西氣(qi)(qi)東(dong)(dong)輸(shu)干(gan)線用管(guan)的(de)(de)基本管(guan)型(xing)，從而使近100萬(wan)噸的(de)(de)大(da)口徑干(gan)線管(guan)制(zhi)造及其部(bu)分原料的(de)(de)生(sheng)產可以立足(zu)國內，節約(yue)了工程(cheng)造價。
b. 金相組織
西氣東輸(shu)所用(yong)的(de)(de)X70鋼(gang)(gang)材采用(yong)了針狀鐵素體(ti)型(xing)鋼(gang)(gang)，這種金相組(zu)織的(de)(de)X70鋼(gang)(gang)具(ju)有晶粒細(xi)化、組(zu)織均(jun)勻、易于實現高強(qiang)度與(yu)高韌(ren)性(xing)的(de)(de)平衡、耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)好等優(you)點。針狀鐵素體(ti)型(xing)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)為高檔管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)，與(yu)鐵素體(ti)-珠光體(ti)型(xing)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)相比，具(ju)有更良好的(de)(de)焊接性(xing)能(neng)、抗(kang)天然(ran)氣中硫化氫腐蝕(shi)(shi)和氫誘(you)發裂(lie)紋性(xing)能(neng)、抗(kang)大(da)氣腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)，且具(ju)有高達(da)450J的(de)(de)沖擊(ji)韌(ren)性(xing)。
