一、西(xi)氣東輸管道(dao)工程介紹
西(xi)(xi)氣東(dong)輸管(guan)道(dao)(dao)(dao)工程(cheng)橫貫我(wo)(wo)國(guo)東(dong)西(xi)(xi)，起(qi)點是(shi)新疆(jiang)塔里(li)木的輪(lun)南，終點是(shi)上(shang)海市西(xi)(xi)郊的白鶴鎮。干線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)全長(chang)約3900km，支線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)總長(chang)近2000km，向我(wo)(wo)國(guo)東(dong)部4省1市供氣。干線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)的設(she)(she)計輸量，設(she)(she)計壓力10.0MPa，管(guan)徑1016mm，壁(bi)厚14.6～26.2mm，材(cai)質X70鋼。干線(xian)(xian)管(guan)道(dao)(dao)(dao)穿跨越長(chang)江1次(ci)(ci)(ci)、黃(huang)河3次(ci)(ci)(ci)、淮河1次(ci)(ci)(ci)，其他(ta)大型河流8次(ci)(ci)(ci)，共需建設(she)(she)陸上(shang)隧道(dao)(dao)(dao)15條，修建伴行公路近1000km。管(guan)道(dao)(dao)(dao)干線(xian)(xian)共設(she)(she)工藝站(zhan)場(chang)35座，線(xian)(xian)路截斷(duan)閥室(shi)138座。
工程于(yu)2002年(nian)7月(yue)4日開(kai)工，2003年(nian)底(di)建成靖邊到(dao)上海段，先期輸(shu)送長(chang)慶(qing)氣(qi)(qi)田天然氣(qi)(qi)，2005年(nian)上半年(nian)全線貫(guan)通，輸(shu)送新疆塔里木氣(qi)(qi)田天然氣(qi)(qi)。
二、西氣東輸(shu)管道工程設計的創新技術
1. 設計壓力(li)和管(guan)徑的優(you)選
我國(guo)(guo)陸上長距離(li)輸(shu)氣管道的工作壓力(li)大多數未(wei)超(chao)(chao)過6.4MPa，管徑未(wei)超(chao)(chao)過660mm，而國(guo)(guo)際天然氣管道的發展趨勢則是采用高(gao)(gao)強(qiang)度、高(gao)(gao)韌性管材，大口徑、高(gao)(gao)壓力(li)輸(shu)送(song)。
西氣東輸管道工程(cheng)在可行性研究中，對輸送壓(ya)(ya)力(li)、管徑和(he)管壁(bi)粗糙度進(jin)行了(le)充分的論證(zheng)，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸送壓(ya)(ya)力(li)，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和(he)61118mm五種(zhong)管徑輸送方(fang)案進(jin)行了(le)比選(xuan)。最(zui)終確定采用10.0MPa輸送壓(ya)(ya)力(li)、Φ1016mm管徑的輸送工藝(yi)方(fang)案。
2. 內涂減阻(zu)技術(shu)
西氣(qi)東輸管道(dao)全(quan)線采(cai)用非腐(fu)蝕性(xing)天然氣(qi)輸送管道(dao)的內壁減阻(zu)覆蓋層。大管徑干線輸氣(qi)管道(dao)采(cai)用內涂(tu)層技術(shu)在國內尚屬首次。
內涂層(ceng)的(de)效益主要體(ti)現在：在管(guan)(guan)徑(jing)、壓力(li)不變(bian)的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)提(ti)高輸(shu)量；在輸(shu)量和壓力(li)一(yi)定的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)縮(suo)(suo)小(xiao)(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)，節約(yue)鋼材(cai)；在管(guan)(guan)徑(jing)、輸(shu)量、壓力(li)不變(bian)的(de)前(qian)提(ti)下，可(ke)減(jian)少(shao)壓縮(suo)(suo)機(ji)(ji)站(zhan)(zhan)的(de)站(zhan)(zhan)數：由于摩(mo)阻減(jian)小(xiao)(xiao)，壓縮(suo)(suo)機(ji)(ji)的(de)動力(li)消耗減(jian)小(xiao)(xiao)；延長清管(guan)(guan)周期，減(jian)少(shao)清管(guan)(guan)次(ci)數；減(jian)輕(qing)管(guan)(guan)內壁腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙感選線
西氣東輸管道(dao)沿線所經地區地形(xing)地貌十(shi)分復雜，地質災害(hai)種類(lei)較多。為此，選(xuan)線和(he)定(ding)線過程(cheng)中運用了衛(wei)星遙感技術。
從遙(yao)感的(de)視角對(dui)線(xian)路(lu)(lu)進(jin)(jin)行(xing)了(le)方(fang)案(an)的(de)比選，通過對(dui)不同線(xian)路(lu)(lu)的(de)優(you)缺(que)點進(jin)(jin)行(xing)評價(jia)，為確定(ding)(ding)(ding)最(zui)優(you)的(de)中(zhong)線(xian)方(fang)案(an)提供(gong)了(le)依據(ju)。實現了(le)從圖上(shang)定(ding)(ding)(ding)線(xian)。直接(jie)從最(zui)新的(de)遙(yao)感影像圖上(shang)進(jin)(jin)行(xing)線(xian)路(lu)(lu)選擇，然后再將選定(ding)(ding)(ding)的(de)坐標用GPS進(jin)(jin)行(xing)現場定(ding)(ding)(ding)位，既節(jie)約了(le)時間又減輕了(le)勞動強度。
4. 大(da)型(xing)穿越設計
西(xi)氣(qi)東(dong)(dong)輸(shu)管(guan)道穿(chuan)越(yue)長江(jiang)、黃河、淮河共5次(ci)。長江(jiang)穿(chuan)越(yue)是西(xi)氣(qi)東(dong)(dong)輸(shu)工程(cheng)的控制性工程(cheng)，為了確定(ding)(ding)最優的穿(chuan)越(yue)方(fang)案(an)，在(zai)過江(jiang)點選擇(ze)上，利用多(duo)時相遙感(gan)資料，確定(ding)(ding)最佳穿(chuan)越(yue)位置(zhi)。
①. 以(yi)盾構(gou)法作為三江口斷(duan)面(mian)的過江主方案(an)(an)，礦山隧道法作為備用方案(an)(an)。
②. 以定向鉆作為烏(wu)魚(yu)洲(zhou)斷(duan)面的(de)過江主方案。
③. 以定向鉆方(fang)(fang)案(an)(an)作為板橋斷面的(de)過江主方(fang)(fang)案(an)(an)，盾構方(fang)(fang)案(an)(an)作為備用(yong)方(fang)(fang)案(an)(an)。
以上(shang)(shang)三種方(fang)(fang)案(an)(an)各有(you)(you)優缺點：三江(jiang)口(kou)方(fang)(fang)案(an)(an)在(zai)河(he)道(dao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)、河(he)床沖(chong)刷方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)有(you)(you)優勢，由(you)于設計斷面(mian)(mian)(mian)地質(zhi)(zhi)條件復(fu)雜，雖(sui)(sui)然盾(dun)構法在(zai)過江(jiang)方(fang)(fang)案(an)(an)技(ji)術上(shang)(shang)可行，但施(shi)(shi)工(gong)工(gong)期相對較長；烏(wu)魚洲方(fang)(fang)案(an)(an)雖(sui)(sui)然地質(zhi)(zhi)條件較好，但河(he)床、岸線的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)差，管道(dao)運(yun)行期間安(an)全(quan)有(you)(you)隱患(huan)；板橋方(fang)(fang)案(an)(an)施(shi)(shi)工(gong)技(ji)術上(shang)(shang)切實可行，施(shi)(shi)工(gong)工(gong)期短，在(zai)市場方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)靠近(jin)用戶，投資(zi)省，但在(zai)岸線的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和河(he)床沖(chong)刷方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)不(bu)是最好，尤其是斷面(mian)(mian)(mian)沖(chong)刷大，將來(lai)管道(dao)運(yun)營時(shi)安(an)全(quan)有(you)(you)隱患(huan)。
針對以上三種不同(tong)過(guo)(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)點的(de)(de)推薦(jian)方(fang)案，進(jin)行了綜(zong)合經(jing)濟技術比(bi)選，最后確(que)定(ding)在三江(jiang)(jiang)(jiang)口通(tong)過(guo)(guo)長江(jiang)(jiang)(jiang)，過(guo)(guo)江(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)施(shi)工(gong)方(fang)案采用盾構法(fa)施(shi)工(gong)。工(gong)程地(di)點位于江(jiang)(jiang)(jiang)蘇(su)省南京(jing)(jing)長江(jiang)(jiang)(jiang)大(da)橋下(xia)游38.5km處(chu)，南岸(an)出發(fa)井(jing)距(ju)長江(jiang)(jiang)(jiang)大(da)堤210m，北岸(an)接收(shou)井(jing)距(ju)大(da)堤102m，該地(di)區是(shi)南京(jing)(jing)附(fu)近(jin)主要的(de)(de)水陸交通(tong)要塞。穿(chuan)越點斷面(mian)兩(liang)岸(an)大(da)堤的(de)(de)自然地(di)面(mian)高(gao)程為(wei)(wei)4～5m（黃河(he)高(gao)程），河(he)面(mian)寬約1500m，兩(liang)堤外坡(po)角之間(jian)的(de)(de)寬度(du)為(wei)(wei)1673m。深槽(cao)最高(gao)標高(gao)為(wei)(wei)-36.7m，最低標高(gao)為(wei)(wei)一41.6m，隧(sui)道深度(du)達(da)50多米。根據設計(ji)要求(qiu)，隧(sui)道內將敷(fu)設直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸氣(qi)管(guan)(guan)道2條(tiao)，直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)6508mm的(de)(de)輸油(you)管(guan)(guan)道1條(tiao)，直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)650mm的(de)(de)光纜套管(guan)(guan)3條(tiao)，同(tong)時(shi)考慮維護檢修空(kong)間(jian)，隧(sui)道直(zhi)徑(jing)(jing)設計(ji)為(wei)(wei)3.8m，隧(sui)道全長為(wei)(wei)1992m。
5. 管材(cai)和制(zhi)管技(ji)術
我國1985年(nian)以前(qian)建(jian)成(cheng)(cheng)的(de)(de)油(you)、氣管道(dao)普遍采用(yong)的(de)(de)是(shi)Q235和(he)16Mn，相(xiang)當于(yu)API標準中的(de)(de)X42和(he)X52級(ji)(ji)鋼(gang)。20世紀90年(nian)代，我國試制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)功(gong)了(le)X60和(he)X65級(ji)(ji)管道(dao)用(yong)鋼(gang)板，并成(cheng)(cheng)功(gong)卷(juan)制(zhi)(zhi)了(le)相(xiang)應螺旋(xuan)縫埋弧焊鋼(gang)管。為了(le)適應西氣東輸工程(cheng)的(de)(de)需要，經(jing)過幾年(nian)的(de)(de)努力(li)，我國已經(jing)成(cheng)(cheng)功(gong)研制(zhi)(zhi)出了(le)X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)管線鋼(gang)，具備(bei)了(le)批量生產X70鋼(gang)級(ji)(ji)的(de)(de)管線鋼(gang)板卷(juan)的(de)(de)能力(li)。
a. X70高等級鋼材(cai)的應(ying)用
在同(tong)等設(she)計壓(ya)力和管徑的(de)情(qing)況下，采(cai)(cai)(cai)用(yong)較高級(ji)(ji)別的(de)管線鋼(gang)(gang)(gang)可減(jian)少(shao)管道壁厚(hou)，節(jie)省大量鋼(gang)(gang)(gang)材，從(cong)而顯著(zhu)減(jian)少(shao)投資。表8-9為西氣東輸管道采(cai)(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)、X65鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)和X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)(ji)鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量對(dui)比。從(cong)表8-9中(zhong)可看出，采(cai)(cai)(cai)用(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比采(cai)(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸(dun)，大約為總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采(cai)(cai)(cai)用(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比采(cai)(cai)(cai)用(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸(dun)，大約為總用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西(xi)(xi)氣東(dong)輸(shu)管(guan)道采用了(le)X70高等(deng)級鋼(gang)材。按照西(xi)(xi)氣東(dong)輸(shu)工程沿線的地區等(deng)級，設計時采用了(le)四(si)種(zhong)壁厚(hou)(hou)，在四(si)種(zhong)壁厚(hou)(hou)的鋼(gang)管(guan)中，1類(lei)地區為(wei)螺旋埋弧(hu)焊管(guan)，2、3、4類(lei)地區為(wei)埋弧(hu)直縫(feng)焊管(guan)，對(dui)應的鋼(gang)管(guan)壁厚(hou)(hou)及(ji)耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼(gang)管類(lei)型選(xuan)(xuan)擇上(shang)，西氣東輸(shu)管道(dao)在鋼(gang)管壁厚小于16mm的(de)地區(qu)選(xuan)(xuan)用了螺(luo)旋(xuan)埋弧(hu)(hu)焊管。螺(luo)旋(xuan)埋弧(hu)(hu)焊管成為西氣東輸(shu)干線(xian)用管的(de)基本管型，從(cong)而使(shi)近(jin)100萬(wan)噸的(de)大口徑干線(xian)管制造(zao)及其(qi)部分原料的(de)生(sheng)產可以立(li)足(zu)國內，節約了工(gong)程造(zao)價。
b. 金相組織
西氣東輸所用(yong)的X70鋼(gang)材采用(yong)了針狀(zhuang)鐵素(su)體型(xing)鋼(gang)，這(zhe)種金相組(zu)織的X70鋼(gang)具(ju)有(you)晶粒細化(hua)、組(zu)織均勻、易于(yu)實現高(gao)強(qiang)度與(yu)高(gao)韌性的平衡、耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性能(neng)好等優(you)點(dian)。針狀(zhuang)鐵素(su)體型(xing)管線鋼(gang)為高(gao)檔管線鋼(gang)，與(yu)鐵素(su)體-珠光體型(xing)管線鋼(gang)相比，具(ju)有(you)更良(liang)好的焊接性能(neng)、抗(kang)天然(ran)氣中(zhong)硫化(hua)氫(qing)腐蝕(shi)(shi)和氫(qing)誘發裂紋性能(neng)、抗(kang)大氣腐蝕(shi)(shi)性能(neng)，且(qie)具(ju)有(you)高(gao)達450J的沖(chong)擊韌性。
