一、西氣東輸管道工程介紹
西(xi)氣東(dong)輸管(guan)(guan)道(dao)工(gong)程橫(heng)貫我國東(dong)西(xi)，起點是(shi)新疆(jiang)塔里木(mu)的(de)輪南，終點是(shi)上海市西(xi)郊的(de)白鶴鎮。干(gan)線管(guan)(guan)道(dao)全長(chang)約3900km，支線管(guan)(guan)道(dao)總長(chang)近2000km，向我國東(dong)部4省1市供氣。干(gan)線管(guan)(guan)道(dao)的(de)設計輸量，設計壓力(li)10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁厚(hou)14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)線管(guan)(guan)道(dao)穿(chuan)跨越長(chang)江1次(ci)、黃河3次(ci)、淮(huai)河1次(ci)，其他大型(xing)河流(liu)8次(ci)，共需建設陸(lu)上隧道(dao)15條，修(xiu)建伴行公路近1000km。管(guan)(guan)道(dao)干(gan)線共設工(gong)藝站(zhan)場35座，線路截(jie)斷閥室138座。
工(gong)程于(yu)2002年(nian)(nian)7月4日開工(gong)，2003年(nian)(nian)底建(jian)成靖邊到上海(hai)段，先期輸(shu)送(song)長慶氣田天(tian)然氣，2005年(nian)(nian)上半年(nian)(nian)全(quan)線(xian)貫通，輸(shu)送(song)新疆塔(ta)里木(mu)氣田天(tian)然氣。
二、西(xi)氣東輸管道工程設(she)計的創(chuang)新技術
1. 設計壓力(li)和管徑(jing)的優選(xuan)
我(wo)國陸上長距離輸氣管道的(de)(de)工(gong)作壓力大多(duo)數未超過6.4MPa，管徑未超過660mm，而國際天(tian)然氣管道的(de)(de)發展(zhan)趨(qu)勢則(ze)是采用(yong)高強度、高韌性(xing)管材，大口徑、高壓力輸送(song)。
西氣東輸管道工程在可行性研究中，對(dui)輸送(song)(song)壓力(li)、管徑和(he)管壁粗(cu)糙(cao)度(du)進行了(le)充分(fen)的論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸送(song)(song)壓力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種管徑輸送(song)(song)方(fang)案(an)進行了(le)比(bi)選(xuan)。最終確定采(cai)用10.0MPa輸送(song)(song)壓力(li)、Φ1016mm管徑的輸送(song)(song)工藝方(fang)案(an)。
2. 內(nei)涂減(jian)阻技術
西(xi)氣(qi)東輸管道(dao)全線采用非腐蝕性天然(ran)氣(qi)輸送(song)管道(dao)的內壁(bi)減阻覆蓋層。大管徑干線輸氣(qi)管道(dao)采用內涂層技術在(zai)國內尚屬首次。
內涂層的(de)(de)(de)效(xiao)益(yi)主要(yao)體現在(zai)：在(zai)管徑、壓(ya)(ya)(ya)力(li)不變的(de)(de)(de)前提(ti)下，可(ke)(ke)提(ti)高輸(shu)量；在(zai)輸(shu)量和壓(ya)(ya)(ya)力(li)一定的(de)(de)(de)前提(ti)下，可(ke)(ke)縮(suo)小管徑，節約鋼材；在(zai)管徑、輸(shu)量、壓(ya)(ya)(ya)力(li)不變的(de)(de)(de)前提(ti)下，可(ke)(ke)減少壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)站的(de)(de)(de)站數：由(you)于(yu)摩阻減小，壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)的(de)(de)(de)動(dong)力(li)消耗(hao)減小；延長清管周期，減少清管次數；減輕管內壁腐蝕(shi)，保(bao)證(zheng)介質純度。
3. 衛星遙感(gan)選線
西氣(qi)東輸管(guan)道沿線所經地(di)(di)區地(di)(di)形地(di)(di)貌十(shi)分復(fu)雜，地(di)(di)質災害(hai)種類較(jiao)多。為此，選線和定(ding)線過程中運用(yong)了衛星遙(yao)感技術(shu)。
從(cong)遙感(gan)的視角對(dui)線(xian)路(lu)進(jin)行了(le)方案(an)的比選，通過對(dui)不同線(xian)路(lu)的優缺(que)點進(jin)行評價，為確(que)定(ding)最優的中線(xian)方案(an)提供(gong)了(le)依據(ju)。實現了(le)從(cong)圖(tu)(tu)上(shang)(shang)定(ding)線(xian)。直接(jie)從(cong)最新的遙感(gan)影像(xiang)圖(tu)(tu)上(shang)(shang)進(jin)行線(xian)路(lu)選擇，然(ran)后再將選定(ding)的坐標用GPS進(jin)行現場定(ding)位，既(ji)節約(yue)了(le)時(shi)間又減(jian)輕了(le)勞動強度。
4. 大型(xing)穿越設計
西氣(qi)東(dong)輸(shu)管道穿越(yue)長江、黃河、淮(huai)河共5次。長江穿越(yue)是西氣(qi)東(dong)輸(shu)工程(cheng)的控制(zhi)性工程(cheng)，為(wei)了確定最(zui)(zui)優的穿越(yue)方(fang)案，在過江點選(xuan)擇上，利用(yong)多時相遙感資料(liao)，確定最(zui)(zui)佳穿越(yue)位置。
①. 以(yi)盾構法(fa)作為(wei)三江口斷面的過江主方(fang)案，礦(kuang)山隧道法(fa)作為(wei)備用方(fang)案。
②. 以定(ding)向鉆作(zuo)為烏魚洲斷(duan)面(mian)的(de)過江主(zhu)方案。
③. 以定向(xiang)鉆方(fang)案作為板橋斷面的過江主方(fang)案，盾構(gou)方(fang)案作為備用方(fang)案。
以上三種(zhong)方案(an)各有優缺點：三江口方案(an)在(zai)河(he)道(dao)(dao)的穩(wen)定性、河(he)床(chuang)沖刷(shua)(shua)方面(mian)有優勢，由于設計斷(duan)面(mian)地(di)(di)質(zhi)(zhi)條件復雜，雖(sui)然盾(dun)構法在(zai)過江方案(an)技術上可行(xing)(xing)，但施(shi)(shi)工(gong)工(gong)期(qi)(qi)相對(dui)較(jiao)長(chang)；烏(wu)魚洲方案(an)雖(sui)然地(di)(di)質(zhi)(zhi)條件較(jiao)好，但河(he)床(chuang)、岸線的穩(wen)定性差，管(guan)道(dao)(dao)運行(xing)(xing)期(qi)(qi)間(jian)安全有隱患(huan)；板橋(qiao)方案(an)施(shi)(shi)工(gong)技術上切(qie)實(shi)可行(xing)(xing)，施(shi)(shi)工(gong)工(gong)期(qi)(qi)短，在(zai)市場方面(mian)靠近用(yong)戶(hu)，投資省，但在(zai)岸線的穩(wen)定性和河(he)床(chuang)沖刷(shua)(shua)方面(mian)不是最好，尤其是斷(duan)面(mian)沖刷(shua)(shua)大(da)，將來管(guan)道(dao)(dao)運營時(shi)安全有隱患(huan)。
針(zhen)對以上三種不同過(guo)江(jiang)(jiang)點的(de)(de)推薦方案，進行了綜合經濟技術比選，最后確定在三江(jiang)(jiang)口通過(guo)長(chang)江(jiang)(jiang)，過(guo)江(jiang)(jiang)的(de)(de)施工方案采用(yong)盾構法施工。工程(cheng)地(di)點位于江(jiang)(jiang)蘇(su)省(sheng)南(nan)京(jing)長(chang)江(jiang)(jiang)大(da)橋下游38.5km處(chu)，南(nan)岸(an)(an)出發井(jing)距(ju)長(chang)江(jiang)(jiang)大(da)堤(di)210m，北岸(an)(an)接收井(jing)距(ju)大(da)堤(di)102m，該(gai)地(di)區是南(nan)京(jing)附近主(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)水陸(lu)交通要(yao)(yao)塞。穿越點斷面(mian)兩(liang)岸(an)(an)大(da)堤(di)的(de)(de)自然地(di)面(mian)高程(cheng)為4～5m（黃河(he)高程(cheng)），河(he)面(mian)寬約1500m，兩(liang)堤(di)外坡角之間的(de)(de)寬度為1673m。深(shen)槽最高標高為-36.7m，最低標高為一41.6m，隧(sui)道(dao)(dao)深(shen)度達50多米。根(gen)據設(she)計要(yao)(yao)求，隧(sui)道(dao)(dao)內將敷設(she)直徑為φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道(dao)(dao)2條(tiao)，直徑為6508mm的(de)(de)輸(shu)油管(guan)(guan)道(dao)(dao)1條(tiao)，直徑為650mm的(de)(de)光纜套管(guan)(guan)3條(tiao)，同時考慮維護檢(jian)修(xiu)空間，隧(sui)道(dao)(dao)直徑設(she)計為3.8m，隧(sui)道(dao)(dao)全長(chang)為1992m。
5. 管(guan)(guan)材和制(zhi)管(guan)(guan)技術
我(wo)(wo)國(guo)(guo)1985年以前建成(cheng)的油、氣管(guan)道普遍采用(yong)(yong)的是Q235和(he)16Mn，相(xiang)當于API標準中的X42和(he)X52級鋼(gang)。20世紀90年代，我(wo)(wo)國(guo)(guo)試制成(cheng)功了(le)X60和(he)X65級管(guan)道用(yong)(yong)鋼(gang)板，并成(cheng)功卷制了(le)相(xiang)應(ying)螺(luo)旋(xuan)縫埋弧(hu)焊鋼(gang)管(guan)。為了(le)適應(ying)西(xi)氣東(dong)輸(shu)工程的需要(yao)，經(jing)過幾年的努(nu)力(li)，我(wo)(wo)國(guo)(guo)已(yi)經(jing)成(cheng)功研制出了(le)X70鋼(gang)級的管(guan)線(xian)鋼(gang)，具備了(le)批量生產X70鋼(gang)級的管(guan)線(xian)鋼(gang)板卷的能(neng)力(li)。
a. X70高等級(ji)鋼(gang)材的應(ying)用
在同等設計壓力(li)和(he)管(guan)徑的(de)情況下，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)較高級(ji)(ji)別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)可減少(shao)管(guan)道壁厚，節省大(da)量(liang)(liang)(liang)鋼(gang)(gang)(gang)材，從(cong)而顯著減少(shao)投資。表8-9為西氣東(dong)輸管(guan)道采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)(liang)對比。從(cong)表8-9中可看出，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸(dun)，大(da)約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)(liang)的(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸(dun)，大(da)約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)(liang)(liang)的(de)8.2％。
西氣東輸管(guan)(guan)道采(cai)用(yong)了X70高(gao)等級(ji)鋼(gang)材。按照西氣東輸工(gong)程沿線的(de)地區(qu)等級(ji)，設計時采(cai)用(yong)了四(si)種(zhong)壁厚，在四(si)種(zhong)壁厚的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)中，1類(lei)地區(qu)為螺(luo)旋埋(mai)弧焊管(guan)(guan)，2、3、4類(lei)地區(qu)為埋(mai)弧直縫焊管(guan)(guan)，對應的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚及(ji)耗鋼(gang)量(liang)見表8-10。
在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)類型選擇上，西氣東(dong)輸(shu)管(guan)(guan)道在(zai)鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚(hou)小于16mm的(de)(de)地區選用了螺旋(xuan)(xuan)埋弧焊(han)管(guan)(guan)。螺旋(xuan)(xuan)埋弧焊(han)管(guan)(guan)成為西氣東(dong)輸(shu)干線用管(guan)(guan)的(de)(de)基本(ben)管(guan)(guan)型，從而使近(jin)100萬噸的(de)(de)大口徑(jing)干線管(guan)(guan)制造及其部分原料的(de)(de)生產可以立(li)足國內，節約(yue)了工程(cheng)造價。
b. 金相(xiang)組織
西氣東輸所用的(de)X70鋼(gang)材采用了針狀鐵(tie)素體(ti)型(xing)鋼(gang)，這種金(jin)相(xiang)組織(zhi)的(de)X70鋼(gang)具有(you)晶粒細化(hua)、組織(zhi)均(jun)勻、易(yi)于實現高強度(du)與(yu)高韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)的(de)平衡、耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)好(hao)等優點。針狀鐵(tie)素體(ti)型(xing)管(guan)線鋼(gang)為高檔管(guan)線鋼(gang)，與(yu)鐵(tie)素體(ti)-珠(zhu)光體(ti)型(xing)管(guan)線鋼(gang)相(xiang)比(bi)，具有(you)更(geng)良(liang)好(hao)的(de)焊接性(xing)(xing)(xing)能(neng)、抗(kang)天(tian)然氣中硫化(hua)氫(qing)(qing)腐(fu)蝕和氫(qing)(qing)誘(you)發裂紋性(xing)(xing)(xing)能(neng)、抗(kang)大氣腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)，且具有(you)高達450J的(de)沖擊韌(ren)(ren)性(xing)(xing)(xing)。
