一(yi)、西氣東(dong)輸管道工程介紹
西(xi)氣東輸管(guan)道(dao)工(gong)程橫(heng)貫我國(guo)東西(xi)，起(qi)點是新疆塔里木的(de)輪南(nan)，終點是上海市(shi)西(xi)郊的(de)白鶴鎮。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)全長約3900km，支線(xian)管(guan)道(dao)總長近2000km，向我國(guo)東部4省1市(shi)供氣。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)的(de)設(she)計輸量，設(she)計壓力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁(bi)厚14.6～26.2mm，材(cai)質X70鋼。干(gan)線(xian)管(guan)道(dao)穿跨越長江1次(ci)、黃(huang)河(he)3次(ci)、淮河(he)1次(ci)，其他大型河(he)流8次(ci)，共需建(jian)設(she)陸上隧道(dao)15條，修(xiu)建(jian)伴行公路近1000km。管(guan)道(dao)干(gan)線(xian)共設(she)工(gong)藝站(zhan)場35座(zuo)，線(xian)路截斷閥室138座(zuo)。
工(gong)(gong)程(cheng)于2002年7月4日開工(gong)(gong)，2003年底建成靖邊到上海段(duan)，先期輸(shu)送(song)長慶氣(qi)田天(tian)然氣(qi)，2005年上半年全線貫通，輸(shu)送(song)新疆塔里木氣(qi)田天(tian)然氣(qi)。
二、西(xi)氣東輸(shu)管道(dao)工程設計的創新技術
1. 設計壓力和管徑(jing)的優選
我國(guo)陸上長距(ju)離輸氣(qi)(qi)管(guan)(guan)道的(de)工作壓力大多數未(wei)超(chao)過(guo)6.4MPa，管(guan)(guan)徑未(wei)超(chao)過(guo)660mm，而國(guo)際天(tian)然氣(qi)(qi)管(guan)(guan)道的(de)發展趨勢則是采用高(gao)(gao)強(qiang)度、高(gao)(gao)韌性管(guan)(guan)材，大口徑、高(gao)(gao)壓力輸送(song)。
西氣東輸(shu)管道工(gong)程在可行性研究(jiu)中，對(dui)輸(shu)送(song)壓力(li)、管徑(jing)和(he)管壁粗糙度進(jin)行了(le)(le)充分的論證，對(dui)6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸(shu)送(song)壓力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管徑(jing)輸(shu)送(song)方案進(jin)行了(le)(le)比選。最終確(que)定采用10.0MPa輸(shu)送(song)壓力(li)、Φ1016mm管徑(jing)的輸(shu)送(song)工(gong)藝(yi)方案。
2. 內涂減阻技術
西氣東輸管(guan)(guan)道(dao)全線采用非(fei)腐蝕性天然氣輸送(song)管(guan)(guan)道(dao)的內壁減阻覆蓋層。大管(guan)(guan)徑干線輸氣管(guan)(guan)道(dao)采用內涂層技(ji)術(shu)在國內尚屬(shu)首次(ci)。
內涂(tu)層的(de)效益主要(yao)體現(xian)在(zai)：在(zai)管徑(jing)、壓(ya)力不(bu)變的(de)前(qian)提(ti)下，可提(ti)高輸(shu)量；在(zai)輸(shu)量和壓(ya)力一(yi)定的(de)前(qian)提(ti)下，可縮小(xiao)管徑(jing)，節約(yue)鋼材；在(zai)管徑(jing)、輸(shu)量、壓(ya)力不(bu)變的(de)前(qian)提(ti)下，可減(jian)少壓(ya)縮機站的(de)站數：由于摩阻減(jian)小(xiao)，壓(ya)縮機的(de)動力消耗減(jian)小(xiao)；延長(chang)清管周期，減(jian)少清管次數；減(jian)輕管內壁腐蝕(shi)，保(bao)證介質純度(du)。
3. 衛星遙感選線
西氣(qi)東輸(shu)管(guan)道沿線所經地區(qu)地形地貌十分(fen)復雜，地質災害種類較(jiao)多(duo)。為此，選線和定線過程中運用了衛(wei)星遙感技術。
從(cong)遙(yao)感的(de)(de)(de)(de)視(shi)角對(dui)線(xian)(xian)(xian)路進行了(le)(le)(le)方(fang)案的(de)(de)(de)(de)比(bi)選(xuan)，通(tong)過(guo)對(dui)不(bu)同線(xian)(xian)(xian)路的(de)(de)(de)(de)優缺(que)點進行評價，為(wei)確(que)定(ding)最優的(de)(de)(de)(de)中線(xian)(xian)(xian)方(fang)案提供(gong)了(le)(le)(le)依(yi)據。實現(xian)了(le)(le)(le)從(cong)圖上(shang)定(ding)線(xian)(xian)(xian)。直接從(cong)最新的(de)(de)(de)(de)遙(yao)感影像圖上(shang)進行線(xian)(xian)(xian)路選(xuan)擇，然后再將(jiang)選(xuan)定(ding)的(de)(de)(de)(de)坐標用GPS進行現(xian)場定(ding)位，既(ji)節約了(le)(le)(le)時間又減(jian)輕了(le)(le)(le)勞動(dong)強度。
4. 大型穿越(yue)設計
西(xi)(xi)氣(qi)東(dong)輸管道穿(chuan)越長(chang)江、黃(huang)河(he)、淮(huai)河(he)共5次。長(chang)江穿(chuan)越是西(xi)(xi)氣(qi)東(dong)輸工程的控制性工程，為了確定最優的穿(chuan)越方案，在過江點(dian)選擇上(shang)，利(li)用多時相遙感資料，確定最佳穿(chuan)越位(wei)置。
①. 以盾構法作為三江(jiang)(jiang)口斷(duan)面的(de)過江(jiang)(jiang)主方(fang)(fang)案，礦山隧道(dao)法作為備(bei)用方(fang)(fang)案。
②. 以定向鉆作(zuo)為烏魚(yu)洲斷面的過江主方(fang)案。
③. 以定向鉆方(fang)(fang)案(an)作為板橋斷面的過江主方(fang)(fang)案(an)，盾(dun)構方(fang)(fang)案(an)作為備用方(fang)(fang)案(an)。
以(yi)上三種方(fang)案(an)各有(you)(you)(you)優缺點(dian)：三江口方(fang)案(an)在(zai)河(he)(he)道的穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)、河(he)(he)床(chuang)沖刷方(fang)面有(you)(you)(you)優勢，由于設(she)計斷面地質條件復雜，雖(sui)然盾構法在(zai)過江方(fang)案(an)技術上可行(xing)，但施工工期(qi)相(xiang)對較長；烏魚洲(zhou)方(fang)案(an)雖(sui)然地質條件較好，但河(he)(he)床(chuang)、岸線的穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)差(cha)，管(guan)道運行(xing)期(qi)間(jian)安全有(you)(you)(you)隱患(huan)；板(ban)橋方(fang)案(an)施工技術上切(qie)實可行(xing)，施工工期(qi)短，在(zai)市場方(fang)面靠近用戶，投資省，但在(zai)岸線的穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)和(he)河(he)(he)床(chuang)沖刷方(fang)面不是最好，尤(you)其是斷面沖刷大，將來管(guan)道運營(ying)時安全有(you)(you)(you)隱患(huan)。
針對以(yi)上三(san)種不同過江(jiang)點的(de)(de)(de)(de)推薦方案(an)，進行了綜合經濟(ji)技(ji)術比(bi)選，最(zui)后確定(ding)在(zai)三(san)江(jiang)口(kou)通過長江(jiang)，過江(jiang)的(de)(de)(de)(de)施工方案(an)采用盾構法(fa)施工。工程地點位(wei)于江(jiang)蘇(su)省(sheng)南(nan)京長江(jiang)大(da)(da)橋下游38.5km處，南(nan)岸(an)出發井(jing)距(ju)長江(jiang)大(da)(da)堤(di)210m，北岸(an)接收井(jing)距(ju)大(da)(da)堤(di)102m，該地區是(shi)南(nan)京附近主要的(de)(de)(de)(de)水陸(lu)交(jiao)通要塞。穿越點斷面兩(liang)岸(an)大(da)(da)堤(di)的(de)(de)(de)(de)自然地面高程為(wei)4～5m（黃(huang)河(he)高程），河(he)面寬(kuan)(kuan)約1500m，兩(liang)堤(di)外坡角之間的(de)(de)(de)(de)寬(kuan)(kuan)度為(wei)1673m。深(shen)槽最(zui)高標高為(wei)-36.7m，最(zui)低(di)標高為(wei)一41.6m，隧(sui)(sui)道(dao)(dao)深(shen)度達50多米。根據(ju)設計要求，隧(sui)(sui)道(dao)(dao)內將敷設直(zhi)徑(jing)為(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)(de)(de)輸(shu)氣管(guan)道(dao)(dao)2條，直(zhi)徑(jing)為(wei)6508mm的(de)(de)(de)(de)輸(shu)油管(guan)道(dao)(dao)1條，直(zhi)徑(jing)為(wei)650mm的(de)(de)(de)(de)光纜套管(guan)3條，同時考(kao)慮維護檢修(xiu)空間，隧(sui)(sui)道(dao)(dao)直(zhi)徑(jing)設計為(wei)3.8m，隧(sui)(sui)道(dao)(dao)全(quan)長為(wei)1992m。
5. 管(guan)材和制管(guan)技(ji)術
我(wo)國(guo)(guo)1985年(nian)以(yi)前建成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)油(you)、氣管(guan)道普遍采(cai)用的(de)(de)是(shi)Q235和16Mn，相(xiang)(xiang)當于(yu)API標準中(zhong)的(de)(de)X42和X52級(ji)鋼(gang)。20世(shi)紀(ji)90年(nian)代，我(wo)國(guo)(guo)試制(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)了(le)X60和X65級(ji)管(guan)道用鋼(gang)板(ban)，并(bing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)卷制(zhi)了(le)相(xiang)(xiang)應螺旋(xuan)縫埋(mai)弧(hu)焊鋼(gang)管(guan)。為(wei)了(le)適應西氣東(dong)輸工程(cheng)的(de)(de)需要(yao)，經(jing)過幾年(nian)的(de)(de)努力，我(wo)國(guo)(guo)已經(jing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)研制(zhi)出了(le)X70鋼(gang)級(ji)的(de)(de)管(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)，具備了(le)批量生產X70鋼(gang)級(ji)的(de)(de)管(guan)線(xian)(xian)鋼(gang)板(ban)卷的(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼材的應用
在同等(deng)設計壓力(li)和管徑的(de)情況下，采用較(jiao)高級別的(de)管線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)可減少(shao)管道(dao)壁厚(hou)，節省大量鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材，從(cong)而顯著(zhu)減少(shao)投(tou)資。表8-9為西氣東輸(shu)管道(dao)采用X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級和X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量對比。從(cong)表8-9中可看出，采用X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)將比采用X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸(dun)，大約為總(zong)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采用X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)比采用X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)多用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸(dun)，大約為總(zong)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西氣東輸管(guan)(guan)道采(cai)用(yong)了X70高等(deng)級鋼材。按(an)照(zhao)西氣東輸工程沿線的地(di)(di)區(qu)等(deng)級，設計時采(cai)用(yong)了四種(zhong)壁厚，在四種(zhong)壁厚的鋼管(guan)(guan)中，1類(lei)地(di)(di)區(qu)為(wei)螺旋(xuan)埋弧(hu)(hu)焊管(guan)(guan)，2、3、4類(lei)地(di)(di)區(qu)為(wei)埋弧(hu)(hu)直縫(feng)焊管(guan)(guan)，對應的鋼管(guan)(guan)壁厚及耗鋼量見表(biao)8-10。
在鋼管(guan)類型選(xuan)擇上(shang)，西氣(qi)東(dong)輸管(guan)道在鋼管(guan)壁厚小于16mm的地區選(xuan)用了螺(luo)旋埋弧(hu)焊管(guan)。螺(luo)旋埋弧(hu)焊管(guan)成為(wei)西氣(qi)東(dong)輸干線用管(guan)的基本(ben)管(guan)型，從而使近100萬噸(dun)的大口徑干線管(guan)制造及(ji)其部(bu)分原(yuan)料的生產可以立足國內，節約(yue)了工程造價。
b. 金相組織
西氣(qi)東(dong)輸(shu)所用的X70鋼材采用了針(zhen)狀鐵素(su)體(ti)(ti)型鋼，這種金相組織的X70鋼具有(you)晶粒細化(hua)、組織均勻、易于實現高(gao)強度與高(gao)韌性的平(ping)衡(heng)、耐腐(fu)蝕性能好(hao)(hao)等優點。針(zhen)狀鐵素(su)體(ti)(ti)型管(guan)線鋼為(wei)高(gao)檔管(guan)線鋼，與鐵素(su)體(ti)(ti)-珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)型管(guan)線鋼相比，具有(you)更良好(hao)(hao)的焊接性能、抗天然氣(qi)中硫化(hua)氫腐(fu)蝕和氫誘發裂紋(wen)性能、抗大(da)氣(qi)腐(fu)蝕性能，且具有(you)高(gao)達450J的沖擊韌性。
