一(yi)、西氣(qi)東輸(shu)管道工程介紹
西(xi)氣東輸管(guan)道(dao)(dao)工程橫貫我(wo)(wo)國東西(xi)，起點是新疆塔里木(mu)的(de)輪南，終點是上(shang)海市(shi)西(xi)郊(jiao)的(de)白(bai)鶴鎮。干(gan)線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)全長約(yue)3900km，支(zhi)線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)總長近(jin)2000km，向(xiang)我(wo)(wo)國東部4省1市(shi)供氣。干(gan)線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)的(de)設計輸量，設計壓力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼(gang)。干(gan)線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)穿跨越(yue)長江1次、黃河(he)3次、淮河(he)1次，其他(ta)大型(xing)河(he)流8次，共需(xu)建設陸上(shang)隧道(dao)(dao)15條，修建伴行(xing)公路(lu)(lu)近(jin)1000km。管(guan)道(dao)(dao)干(gan)線(xian)(xian)共設工藝站場35座(zuo)，線(xian)(xian)路(lu)(lu)截斷閥(fa)室138座(zuo)。
工程于(yu)2002年(nian)7月4日開工，2003年(nian)底建成靖邊到上海段，先期(qi)輸送(song)長慶氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)，2005年(nian)上半年(nian)全線貫通，輸送(song)新疆塔里木氣(qi)田(tian)天然(ran)氣(qi)。
二、西氣東(dong)輸管道工程設計(ji)的創新技術
1. 設(she)計壓(ya)力和管徑(jing)的優選
我國陸上長距離輸(shu)氣管(guan)道的(de)工作壓力大(da)多數未超過(guo)(guo)6.4MPa，管(guan)徑未超過(guo)(guo)660mm，而(er)國際天然氣管(guan)道的(de)發展趨勢則是采用高(gao)強(qiang)度(du)、高(gao)韌性管(guan)材(cai)，大(da)口徑、高(gao)壓力輸(shu)送(song)。
西氣東(dong)輸(shu)管(guan)(guan)道工程(cheng)在可行性研究中(zhong)，對(dui)輸(shu)送(song)(song)壓力(li)、管(guan)(guan)徑和(he)管(guan)(guan)壁粗糙度進行了充分的論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送(song)(song)壓力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五(wu)種(zhong)管(guan)(guan)徑輸(shu)送(song)(song)方(fang)案進行了比選。最終確(que)定采用10.0MPa輸(shu)送(song)(song)壓力(li)、Φ1016mm管(guan)(guan)徑的輸(shu)送(song)(song)工藝方(fang)案。
2. 內(nei)涂(tu)減阻技(ji)術
西氣(qi)東(dong)輸管(guan)道(dao)全線采(cai)用非腐(fu)蝕(shi)性天然氣(qi)輸送(song)管(guan)道(dao)的內壁減阻(zu)覆蓋層。大管(guan)徑干線輸氣(qi)管(guan)道(dao)采(cai)用內涂層技(ji)術在國內尚(shang)屬(shu)首次。
內涂(tu)層的(de)(de)效益主要體現在：在管徑(jing)、壓(ya)力不(bu)變的(de)(de)前(qian)提(ti)(ti)下(xia)，可(ke)提(ti)(ti)高(gao)輸量；在輸量和壓(ya)力一(yi)定的(de)(de)前(qian)提(ti)(ti)下(xia)，可(ke)縮(suo)(suo)小管徑(jing)，節約鋼材；在管徑(jing)、輸量、壓(ya)力不(bu)變的(de)(de)前(qian)提(ti)(ti)下(xia)，可(ke)減(jian)(jian)(jian)少(shao)壓(ya)縮(suo)(suo)機站的(de)(de)站數(shu)：由于摩阻減(jian)(jian)(jian)小，壓(ya)縮(suo)(suo)機的(de)(de)動(dong)力消耗減(jian)(jian)(jian)小；延長清(qing)管周(zhou)期，減(jian)(jian)(jian)少(shao)清(qing)管次數(shu)；減(jian)(jian)(jian)輕(qing)管內壁腐蝕(shi)，保證介質純度(du)。
3. 衛星遙感選線(xian)
西氣東輸管道沿線(xian)(xian)所經地(di)區地(di)形地(di)貌十分(fen)復雜，地(di)質災害種類較多。為(wei)此，選線(xian)(xian)和定(ding)線(xian)(xian)過程中運用(yong)了衛星遙感技(ji)術。
從遙感(gan)的(de)(de)視角對(dui)線路進(jin)(jin)行(xing)(xing)了(le)方案的(de)(de)比選，通(tong)過對(dui)不同(tong)線路的(de)(de)優(you)缺點進(jin)(jin)行(xing)(xing)評價，為確定最(zui)優(you)的(de)(de)中線方案提供了(le)依(yi)據。實(shi)現了(le)從圖(tu)上(shang)定線。直接從最(zui)新(xin)的(de)(de)遙感(gan)影像圖(tu)上(shang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)線路選擇，然后再(zai)將選定的(de)(de)坐標用GPS進(jin)(jin)行(xing)(xing)現場定位，既(ji)節約了(le)時間(jian)又減(jian)輕了(le)勞動強度。
4. 大型穿越設計
西氣東輸(shu)管道(dao)穿(chuan)越長(chang)江、黃(huang)河、淮河共5次(ci)。長(chang)江穿(chuan)越是西氣東輸(shu)工程的控制性(xing)工程，為了確定(ding)最(zui)優的穿(chuan)越方(fang)案，在(zai)過江點選擇上，利用多時相遙(yao)感(gan)資(zi)料，確定(ding)最(zui)佳穿(chuan)越位置。
①. 以盾構(gou)法(fa)作為三江(jiang)口斷面的過江(jiang)主方(fang)案(an)，礦山隧道法(fa)作為備(bei)用(yong)方(fang)案(an)。
②. 以定向鉆作為烏魚洲斷面的過江主(zhu)方案。
③. 以定向(xiang)鉆(zhan)方案(an)(an)作(zuo)為板橋(qiao)斷面(mian)的(de)過(guo)江主方案(an)(an)，盾構(gou)方案(an)(an)作(zuo)為備(bei)用方案(an)(an)。
以(yi)上三種方(fang)案(an)各有優(you)(you)缺點：三江(jiang)口方(fang)案(an)在河(he)(he)道的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性、河(he)(he)床(chuang)(chuang)沖刷方(fang)面(mian)有優(you)(you)勢，由于設計(ji)斷面(mian)地質條件復雜，雖然(ran)盾構法在過江(jiang)方(fang)案(an)技術上可行，但施工工期相對較(jiao)(jiao)長；烏魚洲方(fang)案(an)雖然(ran)地質條件較(jiao)(jiao)好，但河(he)(he)床(chuang)(chuang)、岸(an)(an)線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性差，管(guan)道運(yun)行期間(jian)安(an)全有隱患；板橋方(fang)案(an)施工技術上切(qie)實可行，施工工期短(duan)，在市場方(fang)面(mian)靠近用戶，投資省，但在岸(an)(an)線的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性和河(he)(he)床(chuang)(chuang)沖刷方(fang)面(mian)不是(shi)最好，尤其是(shi)斷面(mian)沖刷大，將來管(guan)道運(yun)營時安(an)全有隱患。
針對以上三(san)種不(bu)同(tong)過(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)點的推薦方案，進行了綜合經濟技術比選，最(zui)后確定在三(san)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)口通過(guo)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)，過(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的施工(gong)方案采用(yong)盾構(gou)法(fa)施工(gong)。工(gong)程地(di)點位于(yu)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)蘇省(sheng)南(nan)京長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)大橋下游(you)38.5km處，南(nan)岸(an)(an)出發(fa)井(jing)距(ju)長(chang)江(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)大堤(di)210m，北岸(an)(an)接(jie)收井(jing)距(ju)大堤(di)102m，該地(di)區是南(nan)京附(fu)近(jin)主要(yao)的水陸(lu)交通要(yao)塞。穿越(yue)點斷面兩(liang)岸(an)(an)大堤(di)的自然(ran)地(di)面高程為(wei)(wei)4～5m（黃河高程），河面寬(kuan)約(yue)1500m，兩(liang)堤(di)外坡(po)角之(zhi)間的寬(kuan)度為(wei)(wei)1673m。深槽最(zui)高標高為(wei)(wei)-36.7m，最(zui)低標高為(wei)(wei)一41.6m，隧道深度達50多米。根據設計要(yao)求(qiu)，隧道內將敷設直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)為(wei)(wei)φ1016mm和(he)6813mm的輸氣管(guan)(guan)道2條，直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)為(wei)(wei)6508mm的輸油管(guan)(guan)道1條，直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)為(wei)(wei)650mm的光纜套管(guan)(guan)3條，同(tong)時考慮維護檢修空間，隧道直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)設計為(wei)(wei)3.8m，隧道全長(chang)為(wei)(wei)1992m。
5. 管材和制(zhi)管技術(shu)
我(wo)國1985年以前建(jian)成的(de)油(you)、氣管(guan)(guan)道(dao)普(pu)遍采用的(de)是(shi)Q235和16Mn，相(xiang)當于API標準中的(de)X42和X52級(ji)(ji)鋼(gang)。20世紀90年代，我(wo)國試制成功了(le)(le)(le)X60和X65級(ji)(ji)管(guan)(guan)道(dao)用鋼(gang)板，并成功卷(juan)制了(le)(le)(le)相(xiang)應螺旋縫埋(mai)弧焊鋼(gang)管(guan)(guan)。為了(le)(le)(le)適應西氣東輸工程的(de)需要，經(jing)過幾(ji)年的(de)努力(li)，我(wo)國已經(jing)成功研制出(chu)了(le)(le)(le)X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)，具備(bei)了(le)(le)(le)批量生產X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)板卷(juan)的(de)能力(li)。
a. X70高等(deng)級鋼材的應用
在同(tong)等設計(ji)壓力和管(guan)(guan)徑的情況下，采(cai)用(yong)(yong)(yong)較高級別(bie)的管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)可減(jian)少管(guan)(guan)道壁厚，節省大量(liang)鋼(gang)(gang)材(cai)，從而顯著減(jian)少投資。表8-9為西(xi)氣東輸管(guan)(guan)道采(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)級和X70鋼(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)材(cai)的用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)對比。從表8-9中可看出，采(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)將(jiang)比采(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材(cai)27.35萬噸，大約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)的17.1％，采(cai)用(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)比采(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)材(cai)13.04萬噸，大約(yue)為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)的8.2％。
西氣(qi)東(dong)輸管(guan)(guan)道(dao)采(cai)(cai)用(yong)了X70高等(deng)級(ji)鋼(gang)材。按(an)照西氣(qi)東(dong)輸工程沿線的地(di)(di)區等(deng)級(ji)，設(she)計時采(cai)(cai)用(yong)了四(si)(si)種壁厚，在四(si)(si)種壁厚的鋼(gang)管(guan)(guan)中，1類地(di)(di)區為螺旋(xuan)埋弧焊管(guan)(guan)，2、3、4類地(di)(di)區為埋弧直(zhi)縫焊管(guan)(guan)，對應(ying)的鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼(gang)管(guan)類型(xing)選擇(ze)上(shang)，西氣東輸管(guan)道(dao)在鋼(gang)管(guan)壁厚小于16mm的地區選用了螺(luo)旋(xuan)埋弧焊(han)管(guan)。螺(luo)旋(xuan)埋弧焊(han)管(guan)成為西氣東輸干線用管(guan)的基本管(guan)型(xing)，從而(er)使近100萬噸的大口(kou)徑干線管(guan)制造(zao)及其部分原料的生產(chan)可以(yi)立足國內(nei)，節約了工(gong)程造(zao)價。
b. 金相(xiang)組(zu)織
西氣東輸所用的(de)(de)X70鋼(gang)材采用了針狀鐵素體型(xing)鋼(gang)，這種金相(xiang)組(zu)(zu)織的(de)(de)X70鋼(gang)具有晶粒細化、組(zu)(zu)織均勻、易于(yu)實現高(gao)強度與高(gao)韌性(xing)的(de)(de)平衡、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)好(hao)等優點。針狀鐵素體型(xing)管線鋼(gang)為高(gao)檔管線鋼(gang)，與鐵素體-珠光體型(xing)管線鋼(gang)相(xiang)比，具有更良好(hao)的(de)(de)焊接(jie)性(xing)能(neng)、抗(kang)天然(ran)氣中(zhong)硫(liu)化氫腐蝕(shi)和氫誘發裂紋(wen)性(xing)能(neng)、抗(kang)大氣腐蝕(shi)性(xing)能(neng)，且具有高(gao)達450J的(de)(de)沖(chong)擊韌性(xing)。
