一、西氣東(dong)輸管道工程介(jie)紹
西氣東輸管(guan)道(dao)(dao)(dao)工(gong)程橫貫我國東西，起點是(shi)新疆(jiang)塔里木的輪(lun)南(nan)，終點是(shi)上海(hai)市西郊的白鶴(he)鎮。干線(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)全長(chang)約3900km，支線(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)總長(chang)近2000km，向我國東部4省1市供(gong)氣。干線(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)的設計輸量，設計壓(ya)力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干線(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)穿跨越長(chang)江1次(ci)、黃河(he)3次(ci)、淮河(he)1次(ci)，其他大型河(he)流8次(ci)，共(gong)需建(jian)設陸上隧道(dao)(dao)(dao)15條，修建(jian)伴(ban)行公(gong)路近1000km。管(guan)道(dao)(dao)(dao)干線(xian)共(gong)設工(gong)藝站場35座，線(xian)路截斷閥(fa)室(shi)138座。
工程于2002年(nian)(nian)7月4日開工，2003年(nian)(nian)底建成(cheng)靖邊到(dao)上海段，先(xian)期輸送長慶氣田天然(ran)氣，2005年(nian)(nian)上半年(nian)(nian)全線貫通，輸送新疆塔里木氣田天然(ran)氣。
二、西氣東(dong)輸管(guan)道工程設(she)計(ji)的創新技術
1. 設計壓力和管(guan)徑的(de)優選
我國陸上長距離輸氣管(guan)(guan)道的工作壓(ya)力大多數未超過(guo)6.4MPa，管(guan)(guan)徑(jing)未超過(guo)660mm，而國際天然氣管(guan)(guan)道的發展趨勢則是采(cai)用高強度、高韌性管(guan)(guan)材，大口徑(jing)、高壓(ya)力輸送(song)。
西氣東輸管(guan)(guan)(guan)道工程(cheng)在可行(xing)性研究中，對輸送(song)(song)壓力、管(guan)(guan)(guan)徑和管(guan)(guan)(guan)壁(bi)粗(cu)糙度(du)進行(xing)了充分(fen)的(de)論(lun)證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸送(song)(song)壓力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種管(guan)(guan)(guan)徑輸送(song)(song)方案進行(xing)了比選(xuan)。最終確定采用10.0MPa輸送(song)(song)壓力、Φ1016mm管(guan)(guan)(guan)徑的(de)輸送(song)(song)工藝(yi)方案。
2. 內涂(tu)減(jian)阻技(ji)術
西氣東輸(shu)管(guan)道全線采(cai)用非腐蝕性天然(ran)氣輸(shu)送(song)管(guan)道的內(nei)壁減阻(zu)覆蓋層(ceng)。大管(guan)徑干線輸(shu)氣管(guan)道采(cai)用內(nei)涂層(ceng)技術在國內(nei)尚屬首次。
內(nei)涂(tu)層的(de)效益主要體現在(zai)(zai)：在(zai)(zai)管(guan)(guan)徑(jing)、壓(ya)力不變的(de)前(qian)提下，可(ke)提高(gao)輸量；在(zai)(zai)輸量和壓(ya)力一定的(de)前(qian)提下，可(ke)縮小(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)，節約(yue)鋼材(cai)；在(zai)(zai)管(guan)(guan)徑(jing)、輸量、壓(ya)力不變的(de)前(qian)提下，可(ke)減(jian)(jian)(jian)少壓(ya)縮機站的(de)站數：由于摩(mo)阻減(jian)(jian)(jian)小(xiao)，壓(ya)縮機的(de)動力消耗減(jian)(jian)(jian)小(xiao)；延長清(qing)管(guan)(guan)周(zhou)期，減(jian)(jian)(jian)少清(qing)管(guan)(guan)次數；減(jian)(jian)(jian)輕管(guan)(guan)內(nei)壁腐蝕，保證介質(zhi)純度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸(shu)管道沿線所經地區地形地貌十分復雜，地質災(zai)害種類較多。為此，選線和定線過程中運用了衛星(xing)遙感技術。
從(cong)遙感的(de)(de)視(shi)角對線路(lu)進行了(le)(le)方(fang)案的(de)(de)比(bi)選(xuan)，通過對不同線路(lu)的(de)(de)優缺點進行評價，為確定(ding)(ding)最(zui)優的(de)(de)中線方(fang)案提供了(le)(le)依據。實現(xian)了(le)(le)從(cong)圖上定(ding)(ding)線。直接從(cong)最(zui)新的(de)(de)遙感影像圖上進行線路(lu)選(xuan)擇，然后再(zai)將選(xuan)定(ding)(ding)的(de)(de)坐(zuo)標用GPS進行現(xian)場定(ding)(ding)位，既節(jie)約了(le)(le)時(shi)間又減(jian)輕(qing)了(le)(le)勞動強(qiang)度。
4. 大型穿越設計(ji)
西(xi)氣東輸(shu)(shu)管(guan)道(dao)穿(chuan)(chuan)越長(chang)江(jiang)、黃河、淮河共(gong)5次。長(chang)江(jiang)穿(chuan)(chuan)越是(shi)西(xi)氣東輸(shu)(shu)工(gong)程(cheng)的(de)控制性工(gong)程(cheng)，為了確(que)定最優的(de)穿(chuan)(chuan)越方案(an)，在(zai)過江(jiang)點選擇(ze)上(shang)，利用(yong)多時(shi)相遙感資料，確(que)定最佳穿(chuan)(chuan)越位置(zhi)。
①. 以(yi)盾(dun)構法(fa)作(zuo)為(wei)三(san)江口(kou)斷面的過(guo)江主方案，礦山(shan)隧道(dao)法(fa)作(zuo)為(wei)備用方案。
②. 以定向鉆作為(wei)烏魚洲(zhou)斷面(mian)的過江主方案。
③. 以定向鉆方案(an)作(zuo)為板橋斷面的過江主(zhu)方案(an)，盾構方案(an)作(zuo)為備用方案(an)。
以(yi)上(shang)(shang)三(san)種(zhong)方(fang)(fang)案(an)各有優缺點：三(san)江口方(fang)(fang)案(an)在(zai)(zai)河道的穩定(ding)性(xing)、河床沖(chong)刷方(fang)(fang)面有優勢，由于設計斷面地(di)質條(tiao)件復雜，雖(sui)然盾(dun)構(gou)法在(zai)(zai)過江方(fang)(fang)案(an)技術上(shang)(shang)可(ke)行，但(dan)施工(gong)(gong)工(gong)(gong)期相對較長；烏魚(yu)洲方(fang)(fang)案(an)雖(sui)然地(di)質條(tiao)件較好，但(dan)河床、岸線的穩定(ding)性(xing)差，管道運行期間安全(quan)有隱患；板橋方(fang)(fang)案(an)施工(gong)(gong)技術上(shang)(shang)切實可(ke)行，施工(gong)(gong)工(gong)(gong)期短，在(zai)(zai)市場(chang)方(fang)(fang)面靠近用戶，投資省，但(dan)在(zai)(zai)岸線的穩定(ding)性(xing)和(he)河床沖(chong)刷方(fang)(fang)面不是最好，尤(you)其(qi)是斷面沖(chong)刷大，將來(lai)管道運營時(shi)安全(quan)有隱患。
針對以上三(san)種(zhong)不同過江(jiang)點的(de)推薦(jian)方(fang)案，進行了(le)綜合(he)經濟技(ji)術比選，最(zui)(zui)后確定在三(san)江(jiang)口通(tong)過長(chang)(chang)江(jiang)，過江(jiang)的(de)施工(gong)方(fang)案采用盾構法施工(gong)。工(gong)程地點位(wei)于江(jiang)蘇(su)省南(nan)京長(chang)(chang)江(jiang)大(da)橋(qiao)下游38.5km處，南(nan)岸(an)出發井(jing)(jing)距(ju)長(chang)(chang)江(jiang)大(da)堤210m，北岸(an)接收井(jing)(jing)距(ju)大(da)堤102m，該地區是南(nan)京附近主要(yao)的(de)水陸交通(tong)要(yao)塞。穿(chuan)越(yue)點斷面(mian)(mian)兩(liang)岸(an)大(da)堤的(de)自然地面(mian)(mian)高程為(wei)4～5m（黃河高程），河面(mian)(mian)寬約1500m，兩(liang)堤外坡(po)角之間的(de)寬度(du)為(wei)1673m。深(shen)(shen)槽最(zui)(zui)高標高為(wei)-36.7m，最(zui)(zui)低標高為(wei)一41.6m，隧(sui)道(dao)(dao)(dao)深(shen)(shen)度(du)達50多米。根據設(she)計要(yao)求，隧(sui)道(dao)(dao)(dao)內將敷設(she)直(zhi)徑(jing)為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)輸(shu)氣管道(dao)(dao)(dao)2條(tiao)，直(zhi)徑(jing)為(wei)6508mm的(de)輸(shu)油管道(dao)(dao)(dao)1條(tiao)，直(zhi)徑(jing)為(wei)650mm的(de)光纜套管3條(tiao)，同時考(kao)慮維護檢(jian)修(xiu)空間，隧(sui)道(dao)(dao)(dao)直(zhi)徑(jing)設(she)計為(wei)3.8m，隧(sui)道(dao)(dao)(dao)全長(chang)(chang)為(wei)1992m。
5. 管材(cai)和制管技術
我(wo)國(guo)1985年以前建(jian)成的(de)(de)油、氣管(guan)道(dao)普遍(bian)采用(yong)的(de)(de)是Q235和16Mn，相當于API標準(zhun)中(zhong)的(de)(de)X42和X52級鋼(gang)(gang)。20世紀90年代(dai)，我(wo)國(guo)試制(zhi)成功了X60和X65級管(guan)道(dao)用(yong)鋼(gang)(gang)板，并成功卷制(zhi)了相應(ying)螺旋(xuan)縫(feng)埋弧(hu)焊鋼(gang)(gang)管(guan)。為了適應(ying)西氣東(dong)輸工程的(de)(de)需要，經(jing)過幾年的(de)(de)努力(li)，我(wo)國(guo)已經(jing)成功研制(zhi)出了X70鋼(gang)(gang)級的(de)(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)，具備了批量生(sheng)產(chan)X70鋼(gang)(gang)級的(de)(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)板卷的(de)(de)能力(li)。
a. X70高(gao)等級鋼材(cai)的(de)應用
在同(tong)等設計(ji)壓(ya)力和(he)管(guan)(guan)徑的(de)(de)情況下(xia)，采用(yong)較高(gao)級別的(de)(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可(ke)減少管(guan)(guan)道壁厚，節省大量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材，從而顯著減少投資(zi)。表8-9為西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)對比(bi)。從表8-9中可(ke)看出，采用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)將比(bi)采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬(wan)噸(dun)，大約為總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)(de)17.1％，采用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)采用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬(wan)噸(dun)，大約為總(zong)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)(de)8.2％。
西氣(qi)東輸管道采用了X70高等級(ji)鋼材(cai)。按照西氣(qi)東輸工程沿(yan)線的地(di)(di)區等級(ji)，設計時采用了四(si)種(zhong)壁厚，在四(si)種(zhong)壁厚的鋼管中，1類地(di)(di)區為螺旋埋(mai)弧焊(han)管，2、3、4類地(di)(di)區為埋(mai)弧直縫焊(han)管，對應的鋼管壁厚及耗鋼量見表8-10。
在鋼管(guan)(guan)(guan)類型選擇上，西氣(qi)東輸管(guan)(guan)(guan)道在鋼管(guan)(guan)(guan)壁(bi)厚小于16mm的(de)地區選用(yong)了螺旋(xuan)埋弧焊管(guan)(guan)(guan)。螺旋(xuan)埋弧焊管(guan)(guan)(guan)成為(wei)西氣(qi)東輸干(gan)(gan)線用(yong)管(guan)(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)(guan)型，從而使(shi)近(jin)100萬噸的(de)大(da)口徑(jing)干(gan)(gan)線管(guan)(guan)(guan)制(zhi)造及其部分原料的(de)生產可以立(li)足國內，節約了工程(cheng)造價。
b. 金相(xiang)組織
西氣(qi)東(dong)輸所用的(de)X70鋼(gang)材采用了針(zhen)狀鐵(tie)素體(ti)型(xing)鋼(gang)，這種金相組織(zhi)的(de)X70鋼(gang)具有晶(jing)粒細化(hua)、組織(zhi)均勻、易(yi)于實現高強度與(yu)高韌(ren)性(xing)的(de)平衡、耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)能好等優點。針(zhen)狀鐵(tie)素體(ti)型(xing)管線鋼(gang)為高檔(dang)管線鋼(gang)，與(yu)鐵(tie)素體(ti)-珠光體(ti)型(xing)管線鋼(gang)相比(bi)，具有更良好的(de)焊接性(xing)能、抗天然氣(qi)中硫化(hua)氫(qing)腐(fu)(fu)蝕和氫(qing)誘(you)發(fa)裂紋(wen)性(xing)能、抗大氣(qi)腐(fu)(fu)蝕性(xing)能，且具有高達450J的(de)沖擊韌(ren)性(xing)。
