一、西(xi)氣東輸管道工程介紹
西(xi)氣(qi)(qi)東(dong)(dong)輸管道(dao)(dao)(dao)工(gong)程橫貫(guan)我國東(dong)(dong)西(xi)，起點是新(xin)疆(jiang)塔里(li)木的(de)(de)輪南，終點是上海(hai)市(shi)西(xi)郊(jiao)的(de)(de)白鶴鎮。干(gan)(gan)(gan)線管道(dao)(dao)(dao)全長約3900km，支線管道(dao)(dao)(dao)總長近2000km，向我國東(dong)(dong)部4省1市(shi)供氣(qi)(qi)。干(gan)(gan)(gan)線管道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)設(she)計(ji)輸量，設(she)計(ji)壓(ya)力10.0MPa，管徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼。干(gan)(gan)(gan)線管道(dao)(dao)(dao)穿跨越長江1次、黃河3次、淮河1次，其他大(da)型河流8次，共需建設(she)陸上隧道(dao)(dao)(dao)15條，修建伴行公路近1000km。管道(dao)(dao)(dao)干(gan)(gan)(gan)線共設(she)工(gong)藝站場35座，線路截(jie)斷(duan)閥室138座。
工程(cheng)于2002年(nian)(nian)7月4日開工，2003年(nian)(nian)底建成靖(jing)邊到上海段，先(xian)期輸送(song)長慶氣(qi)(qi)田天然(ran)氣(qi)(qi)，2005年(nian)(nian)上半年(nian)(nian)全(quan)線貫通(tong)，輸送(song)新疆塔里木(mu)氣(qi)(qi)田天然(ran)氣(qi)(qi)。
二、西氣東輸管道工程設計的創新技術
1. 設計壓(ya)力和(he)管徑的優選
我國(guo)陸上長距離(li)輸(shu)氣管道的(de)工作壓(ya)力(li)大(da)多數未超過6.4MPa，管徑未超過660mm，而國(guo)際天然氣管道的(de)發展(zhan)趨勢則是采用(yong)高(gao)強(qiang)度、高(gao)韌性管材，大(da)口(kou)徑、高(gao)壓(ya)力(li)輸(shu)送。
西氣東輸(shu)(shu)管(guan)道工程在(zai)可行(xing)性研究中(zhong)，對輸(shu)(shu)送(song)壓(ya)力、管(guan)徑(jing)和管(guan)壁粗糙度進(jin)行(xing)了充(chong)分(fen)的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸(shu)(shu)送(song)壓(ya)力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五(wu)種管(guan)徑(jing)輸(shu)(shu)送(song)方案(an)(an)進(jin)行(xing)了比選。最終確定(ding)采用(yong)10.0MPa輸(shu)(shu)送(song)壓(ya)力、Φ1016mm管(guan)徑(jing)的輸(shu)(shu)送(song)工藝方案(an)(an)。
2. 內涂減阻技術
西氣東輸管道全線(xian)采(cai)用非(fei)腐蝕性天然氣輸送管道的內壁減阻覆蓋層。大管徑干線(xian)輸氣管道采(cai)用內涂層技術在國內尚屬(shu)首(shou)次。
內(nei)涂層的(de)(de)(de)效益主要體現在(zai)：在(zai)管(guan)(guan)(guan)徑、壓(ya)(ya)力不變的(de)(de)(de)前(qian)提下，可(ke)(ke)提高輸量；在(zai)輸量和壓(ya)(ya)力一(yi)定的(de)(de)(de)前(qian)提下，可(ke)(ke)縮小管(guan)(guan)(guan)徑，節約鋼材；在(zai)管(guan)(guan)(guan)徑、輸量、壓(ya)(ya)力不變的(de)(de)(de)前(qian)提下，可(ke)(ke)減(jian)少(shao)壓(ya)(ya)縮機(ji)站的(de)(de)(de)站數：由(you)于(yu)摩阻減(jian)小，壓(ya)(ya)縮機(ji)的(de)(de)(de)動力消耗減(jian)小；延長(chang)清管(guan)(guan)(guan)周期，減(jian)少(shao)清管(guan)(guan)(guan)次數；減(jian)輕管(guan)(guan)(guan)內(nei)壁腐蝕，保證介質純度。
3. 衛星遙(yao)感(gan)選線
西氣東(dong)輸管道沿線(xian)所經地區(qu)地形(xing)地貌(mao)十分復雜，地質災害種類較多。為此(ci)，選線(xian)和定線(xian)過(guo)程中運用了衛星(xing)遙感(gan)技術(shu)。
從遙(yao)感的視角對線路進(jin)行(xing)(xing)了方(fang)案的比選，通(tong)過(guo)對不同線路的優(you)缺點進(jin)行(xing)(xing)評價，為確定(ding)最(zui)優(you)的中線方(fang)案提供了依(yi)據。實現(xian)了從圖上定(ding)線。直接(jie)從最(zui)新的遙(yao)感影(ying)像圖上進(jin)行(xing)(xing)線路選擇，然后(hou)再(zai)將選定(ding)的坐標(biao)用GPS進(jin)行(xing)(xing)現(xian)場定(ding)位，既節(jie)約了時間又減輕了勞動(dong)強度(du)。
4. 大型穿越設計(ji)
西氣(qi)東輸管(guan)道穿越長江、黃河、淮河共5次。長江穿越是西氣(qi)東輸工(gong)(gong)程(cheng)的(de)控制性工(gong)(gong)程(cheng)，為了確定(ding)最優的(de)穿越方案，在過江點選擇上(shang)，利(li)用多時相遙感(gan)資料，確定(ding)最佳(jia)穿越位置。
①. 以盾(dun)構(gou)法作為三江口斷面的過江主方案(an)，礦山隧道法作為備用方案(an)。
②. 以定向鉆作為烏魚洲斷面的過(guo)江主(zhu)方案。
③. 以定向(xiang)鉆方(fang)案(an)(an)作為板橋斷(duan)面的(de)過江(jiang)主方(fang)案(an)(an)，盾構(gou)方(fang)案(an)(an)作為備(bei)用(yong)方(fang)案(an)(an)。
以上三種方(fang)(fang)案(an)(an)各有優缺(que)點：三江(jiang)口方(fang)(fang)案(an)(an)在河(he)(he)道(dao)(dao)的(de)(de)穩定性、河(he)(he)床(chuang)沖(chong)刷(shua)方(fang)(fang)面有優勢，由于設計(ji)斷面地質條件(jian)復雜，雖(sui)然盾構法在過江(jiang)方(fang)(fang)案(an)(an)技術(shu)上可(ke)行(xing)，但施工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)相對較(jiao)長；烏魚洲方(fang)(fang)案(an)(an)雖(sui)然地質條件(jian)較(jiao)好，但河(he)(he)床(chuang)、岸(an)線(xian)的(de)(de)穩定性差，管道(dao)(dao)運(yun)行(xing)期(qi)間(jian)安全(quan)有隱患；板橋方(fang)(fang)案(an)(an)施工(gong)(gong)技術(shu)上切(qie)實可(ke)行(xing)，施工(gong)(gong)工(gong)(gong)期(qi)短，在市場方(fang)(fang)面靠近用戶，投資省，但在岸(an)線(xian)的(de)(de)穩定性和河(he)(he)床(chuang)沖(chong)刷(shua)方(fang)(fang)面不是最好，尤其是斷面沖(chong)刷(shua)大，將來管道(dao)(dao)運(yun)營時安全(quan)有隱患。
針對以(yi)上(shang)三種不同(tong)過(guo)江(jiang)點(dian)的推薦方案(an)，進行了(le)綜合(he)經濟技術比選(xuan)，最(zui)后確定在三江(jiang)口(kou)通(tong)過(guo)長(chang)(chang)江(jiang)，過(guo)江(jiang)的施工方案(an)采用盾構法施工。工程地(di)點(dian)位于(yu)江(jiang)蘇省南京長(chang)(chang)江(jiang)大(da)橋下游38.5km處(chu)，南岸(an)出發井(jing)距長(chang)(chang)江(jiang)大(da)堤(di)210m，北(bei)岸(an)接收井(jing)距大(da)堤(di)102m，該地(di)區(qu)是(shi)南京附近(jin)主(zhu)要的水(shui)陸交通(tong)要塞。穿(chuan)越點(dian)斷面兩岸(an)大(da)堤(di)的自(zi)然地(di)面高程為(wei)4～5m（黃(huang)河(he)高程），河(he)面寬(kuan)(kuan)約(yue)1500m，兩堤(di)外坡角之(zhi)間的寬(kuan)(kuan)度(du)(du)為(wei)1673m。深槽最(zui)高標高為(wei)-36.7m，最(zui)低(di)標高為(wei)一41.6m，隧(sui)道深度(du)(du)達50多米。根(gen)據(ju)設計要求(qiu)，隧(sui)道內將敷(fu)設直(zhi)徑為(wei)φ1016mm和(he)6813mm的輸(shu)氣管(guan)道2條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)6508mm的輸(shu)油管(guan)道1條(tiao)，直(zhi)徑為(wei)650mm的光纜套管(guan)3條(tiao)，同(tong)時考慮維護檢(jian)修(xiu)空(kong)間，隧(sui)道直(zhi)徑設計為(wei)3.8m，隧(sui)道全長(chang)(chang)為(wei)1992m。
5. 管材(cai)和制(zhi)管技術
我國1985年(nian)以前建(jian)成的(de)(de)(de)油、氣管(guan)道普(pu)遍采用(yong)的(de)(de)(de)是Q235和(he)16Mn，相(xiang)(xiang)當于API標準中(zhong)的(de)(de)(de)X42和(he)X52級(ji)鋼。20世紀(ji)90年(nian)代，我國試制(zhi)(zhi)成功(gong)了(le)X60和(he)X65級(ji)管(guan)道用(yong)鋼板，并(bing)成功(gong)卷制(zhi)(zhi)了(le)相(xiang)(xiang)應(ying)螺(luo)旋縫埋弧焊鋼管(guan)。為了(le)適應(ying)西氣東輸工程(cheng)的(de)(de)(de)需(xu)要，經過幾(ji)年(nian)的(de)(de)(de)努力，我國已經成功(gong)研制(zhi)(zhi)出了(le)X70鋼級(ji)的(de)(de)(de)管(guan)線(xian)鋼，具備了(le)批量生(sheng)產X70鋼級(ji)的(de)(de)(de)管(guan)線(xian)鋼板卷的(de)(de)(de)能力。
a. X70高等級鋼材的應(ying)用
在同等設計壓(ya)力和(he)管(guan)徑(jing)的(de)情(qing)況(kuang)下，采(cai)(cai)用(yong)(yong)較高級別的(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)可減(jian)少管(guan)道壁(bi)厚，節省大(da)量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)，從(cong)而顯著減(jian)少投(tou)資。表(biao)8-9為西(xi)氣東輸管(guan)道采(cai)(cai)用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)級和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)對比。從(cong)表(biao)8-9中可看出，采(cai)(cai)用(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比采(cai)(cai)用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)27.35萬噸，大(da)約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比采(cai)(cai)用(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)13.04萬噸，大(da)約為總用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)8.2％。
西氣東輸管(guan)道采用了X70高等級鋼材。按照(zhao)西氣東輸工程沿線的地(di)區(qu)等級，設(she)計時采用了四種(zhong)壁(bi)厚，在四種(zhong)壁(bi)厚的鋼管(guan)中，1類(lei)(lei)地(di)區(qu)為螺旋埋弧焊管(guan)，2、3、4類(lei)(lei)地(di)區(qu)為埋弧直縫焊管(guan)，對應的鋼管(guan)壁(bi)厚及耗鋼量(liang)見表8-10。
在鋼(gang)管類型選(xuan)擇上，西氣(qi)東輸管道在鋼(gang)管壁厚小(xiao)于16mm的(de)地區選(xuan)用了螺(luo)旋埋弧(hu)焊(han)管。螺(luo)旋埋弧(hu)焊(han)管成為(wei)西氣(qi)東輸干線(xian)用管的(de)基(ji)本管型，從而使近100萬噸的(de)大口徑干線(xian)管制造(zao)及其(qi)部分原料(liao)的(de)生產可以立足(zu)國內，節約了工程造(zao)價。
b. 金相(xiang)組織(zhi)
西氣(qi)東輸所用的(de)(de)X70鋼材(cai)采(cai)用了針狀鐵素體型鋼，這種金相(xiang)組(zu)織的(de)(de)X70鋼具(ju)有晶粒細(xi)化、組(zu)織均勻、易于實現(xian)高(gao)強(qiang)度與(yu)高(gao)韌性(xing)的(de)(de)平衡、耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)好(hao)等優點(dian)。針狀鐵素體型管(guan)(guan)線鋼為高(gao)檔管(guan)(guan)線鋼，與(yu)鐵素體-珠光體型管(guan)(guan)線鋼相(xiang)比，具(ju)有更良好(hao)的(de)(de)焊接性(xing)能(neng)、抗(kang)天然氣(qi)中硫化氫腐(fu)蝕(shi)和氫誘發裂(lie)紋(wen)性(xing)能(neng)、抗(kang)大氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)，且(qie)具(ju)有高(gao)達450J的(de)(de)沖擊(ji)韌性(xing)。
