一、西(xi)氣東輸管道工(gong)程介紹
西氣東(dong)輸(shu)(shu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)工程(cheng)橫(heng)貫(guan)我(wo)國東(dong)西，起(qi)點是新疆塔(ta)里(li)木的輪南，終點是上海(hai)市西郊的白鶴鎮(zhen)。干(gan)線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)全(quan)長約3900km，支(zhi)線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)總長近(jin)2000km，向我(wo)國東(dong)部4省1市供氣。干(gan)線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)的設計輸(shu)(shu)量，設計壓力10.0MPa，管(guan)(guan)(guan)徑(jing)1016mm，壁厚(hou)14.6～26.2mm，材(cai)質X70鋼。干(gan)線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)穿跨(kua)越長江1次(ci)(ci)(ci)、黃(huang)河3次(ci)(ci)(ci)、淮河1次(ci)(ci)(ci)，其他大型河流8次(ci)(ci)(ci)，共需建設陸上隧道(dao)(dao)(dao)15條(tiao)，修建伴行公路近(jin)1000km。管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)干(gan)線(xian)(xian)(xian)共設工藝站場35座(zuo)，線(xian)(xian)(xian)路截斷閥室138座(zuo)。
工程于2002年(nian)7月4日開工，2003年(nian)底建成靖邊到上(shang)海段，先期輸(shu)送長慶氣(qi)田天然氣(qi)，2005年(nian)上(shang)半(ban)年(nian)全線(xian)貫通，輸(shu)送新(xin)疆塔里木氣(qi)田天然氣(qi)。
二、西氣東(dong)輸(shu)管道工程(cheng)設計(ji)的創新技術
1. 設計壓(ya)力(li)和管徑的優選
我國(guo)陸(lu)上長距離輸(shu)氣管(guan)道的工作壓力大(da)多(duo)數未超(chao)過6.4MPa，管(guan)徑未超(chao)過660mm，而國(guo)際天然氣管(guan)道的發展趨勢則是采用高強度、高韌性管(guan)材，大(da)口徑、高壓力輸(shu)送。
西氣(qi)東輸管道(dao)工程在可行(xing)性(xing)研(yan)究中(zhong)，對輸送壓力、管徑和管壁粗(cu)糙度進行(xing)了充分的(de)論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種(zhong)輸送壓力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種(zhong)管徑輸送方(fang)案(an)進行(xing)了比選。最終確定采用10.0MPa輸送壓力、Φ1016mm管徑的(de)輸送工藝(yi)方(fang)案(an)。
2. 內涂減阻技術(shu)
西氣(qi)東輸管(guan)道全線采(cai)用非腐蝕性天然氣(qi)輸送管(guan)道的(de)內(nei)壁減阻覆蓋層。大(da)管(guan)徑干線輸氣(qi)管(guan)道采(cai)用內(nei)涂(tu)層技術(shu)在國內(nei)尚屬首次(ci)。
內涂層的(de)效益主要體(ti)現(xian)在(zai)：在(zai)管徑、壓(ya)(ya)力不(bu)變的(de)前提下，可提高輸量；在(zai)輸量和(he)壓(ya)(ya)力一定的(de)前提下，可縮(suo)(suo)小管徑，節(jie)約(yue)鋼材；在(zai)管徑、輸量、壓(ya)(ya)力不(bu)變的(de)前提下，可減少壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機站(zhan)的(de)站(zhan)數：由于摩阻減小，壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機的(de)動力消耗(hao)減小；延長清管周期，減少清管次數；減輕管內壁腐蝕，保(bao)證介質純度(du)。
3. 衛(wei)星遙感選線(xian)
西(xi)氣東輸管道沿線所經地(di)區地(di)形(xing)地(di)貌十(shi)分復雜，地(di)質災害(hai)種(zhong)類較多。為(wei)此，選線和(he)定線過程中運用了(le)衛星遙感技術。
從遙(yao)感的(de)視角對線(xian)路進行(xing)了方案(an)的(de)比選(xuan)，通過對不同線(xian)路的(de)優缺點進行(xing)評價，為確定(ding)(ding)最優的(de)中線(xian)方案(an)提供了依(yi)據(ju)。實現了從圖上定(ding)(ding)線(xian)。直接(jie)從最新的(de)遙(yao)感影像圖上進行(xing)線(xian)路選(xuan)擇(ze)，然后再(zai)將選(xuan)定(ding)(ding)的(de)坐標用GPS進行(xing)現場定(ding)(ding)位，既節約了時間又(you)減(jian)輕了勞動強(qiang)度。
4. 大(da)型穿越設計(ji)
西(xi)氣(qi)東輸管道(dao)穿越(yue)長江(jiang)(jiang)、黃(huang)河(he)、淮河(he)共5次(ci)。長江(jiang)(jiang)穿越(yue)是西(xi)氣(qi)東輸工(gong)程(cheng)的控制性工(gong)程(cheng)，為(wei)了確(que)定最優的穿越(yue)方案，在(zai)過江(jiang)(jiang)點選(xuan)擇上，利用(yong)多時相(xiang)遙感(gan)資(zi)料，確(que)定最佳穿越(yue)位置。
①. 以盾構法(fa)作為三(san)江口斷面的過江主方案(an)，礦山隧道法(fa)作為備(bei)用方案(an)。
②. 以定向鉆作(zuo)為烏魚洲斷(duan)面的過江(jiang)主方(fang)案。
③. 以定向鉆方案作為板橋斷面的過(guo)江主(zhu)方案，盾構方案作為備用方案。
以(yi)上(shang)三(san)種方(fang)(fang)案(an)各有(you)(you)優(you)缺點：三(san)江口方(fang)(fang)案(an)在河(he)道(dao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)、河(he)床(chuang)沖刷方(fang)(fang)面(mian)(mian)有(you)(you)優(you)勢(shi)，由于設計斷(duan)面(mian)(mian)地質條件復(fu)雜，雖然(ran)盾構法在過江方(fang)(fang)案(an)技術上(shang)可行(xing)，但(dan)施工(gong)工(gong)期相對較長；烏魚(yu)洲方(fang)(fang)案(an)雖然(ran)地質條件較好，但(dan)河(he)床(chuang)、岸(an)線的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)差，管道(dao)運行(xing)期間安全(quan)有(you)(you)隱患(huan)；板橋(qiao)方(fang)(fang)案(an)施工(gong)技術上(shang)切實可行(xing)，施工(gong)工(gong)期短，在市場方(fang)(fang)面(mian)(mian)靠(kao)近用戶(hu)，投資(zi)省，但(dan)在岸(an)線的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和河(he)床(chuang)沖刷方(fang)(fang)面(mian)(mian)不是(shi)最好，尤其是(shi)斷(duan)面(mian)(mian)沖刷大，將來(lai)管道(dao)運營時安全(quan)有(you)(you)隱患(huan)。
針對以上三種不同過江(jiang)(jiang)點的(de)(de)推(tui)薦(jian)方案，進行了綜合經濟技術比選，最后確(que)定在三江(jiang)(jiang)口通過長(chang)江(jiang)(jiang)，過江(jiang)(jiang)的(de)(de)施工方案采用盾構(gou)法(fa)施工。工程地點位于江(jiang)(jiang)蘇省南京長(chang)江(jiang)(jiang)大橋下游(you)38.5km處，南岸(an)出發井距長(chang)江(jiang)(jiang)大堤210m，北岸(an)接收井距大堤102m，該地區是南京附近主要的(de)(de)水陸(lu)交(jiao)通要塞。穿(chuan)越點斷面兩岸(an)大堤的(de)(de)自然地面高程為4～5m（黃(huang)河(he)高程），河(he)面寬約(yue)1500m，兩堤外(wai)坡角之間的(de)(de)寬度為1673m。深(shen)(shen)槽最高標高為-36.7m，最低標高為一(yi)41.6m，隧道深(shen)(shen)度達50多米。根(gen)據設計(ji)(ji)要求，隧道內將敷設直(zhi)徑為φ1016mm和6813mm的(de)(de)輸(shu)氣管道2條(tiao)，直(zhi)徑為6508mm的(de)(de)輸(shu)油管道1條(tiao)，直(zhi)徑為650mm的(de)(de)光纜(lan)套管3條(tiao)，同時考慮維護檢修(xiu)空(kong)間，隧道直(zhi)徑設計(ji)(ji)為3.8m，隧道全(quan)長(chang)為1992m。
5. 管材和制管技(ji)術(shu)
我(wo)國(guo)1985年(nian)以前建成(cheng)的(de)(de)(de)(de)油、氣管(guan)道普遍采用的(de)(de)(de)(de)是Q235和(he)(he)16Mn，相當于API標準中的(de)(de)(de)(de)X42和(he)(he)X52級(ji)鋼(gang)(gang)(gang)。20世紀(ji)90年(nian)代，我(wo)國(guo)試制成(cheng)功了X60和(he)(he)X65級(ji)管(guan)道用鋼(gang)(gang)(gang)板，并成(cheng)功卷制了相應螺旋縫埋(mai)弧(hu)焊鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)。為了適應西氣東(dong)輸工程的(de)(de)(de)(de)需要，經(jing)過幾年(nian)的(de)(de)(de)(de)努力(li)，我(wo)國(guo)已經(jing)成(cheng)功研制出了X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)的(de)(de)(de)(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)，具備了批(pi)量生產X70鋼(gang)(gang)(gang)級(ji)的(de)(de)(de)(de)管(guan)線(xian)鋼(gang)(gang)(gang)板卷的(de)(de)(de)(de)能力(li)。
a. X70高等級(ji)鋼材的應用
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)較高級別的(de)管(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)可(ke)減少(shao)管(guan)道壁(bi)厚，節省大(da)量鋼(gang)(gang)(gang)材，從(cong)而顯(xian)著(zhu)減少(shao)投資。表(biao)8-9為(wei)西氣(qi)東輸(shu)管(guan)道采(cai)(cai)用(yong)(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)材的(de)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量對比(bi)。從(cong)表(biao)8-9中(zhong)可(ke)看出，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)將比(bi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸，大(da)約(yue)為(wei)總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)17.1％，采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)比(bi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸，大(da)約(yue)為(wei)總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)量的(de)8.2％。
西氣東輸管(guan)道采用了(le)X70高等級(ji)鋼(gang)材。按照西氣東輸工程沿線的(de)(de)地(di)區等級(ji)，設計時采用了(le)四種壁厚，在(zai)四種壁厚的(de)(de)鋼(gang)管(guan)中，1類地(di)區為螺旋(xuan)埋弧焊管(guan)，2、3、4類地(di)區為埋弧直縫(feng)焊管(guan)，對應的(de)(de)鋼(gang)管(guan)壁厚及耗鋼(gang)量見表8-10。
在鋼(gang)管(guan)(guan)類型(xing)選擇上，西(xi)氣東(dong)輸管(guan)(guan)道在鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚(hou)小(xiao)于16mm的(de)地區選用了螺旋埋弧焊管(guan)(guan)。螺旋埋弧焊管(guan)(guan)成為西(xi)氣東(dong)輸干(gan)線(xian)用管(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)型(xing)，從(cong)而使近100萬噸的(de)大口徑干(gan)線(xian)管(guan)(guan)制(zhi)造及其部分(fen)原料的(de)生產可以立足(zu)國內，節約了工程造價。
b. 金相組織(zhi)
西氣東輸(shu)所用的(de)X70鋼(gang)材采用了針狀(zhuang)鐵素體型鋼(gang)，這(zhe)種金相組織的(de)X70鋼(gang)具有晶粒(li)細(xi)化(hua)、組織均(jun)勻(yun)、易于實(shi)現高(gao)強度與高(gao)韌性(xing)(xing)的(de)平衡(heng)、耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)好等優點。針狀(zhuang)鐵素體型管(guan)(guan)線鋼(gang)為高(gao)檔管(guan)(guan)線鋼(gang)，與鐵素體-珠光(guang)體型管(guan)(guan)線鋼(gang)相比(bi)，具有更良好的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)能(neng)、抗天然氣中(zhong)硫(liu)化(hua)氫(qing)腐(fu)蝕和氫(qing)誘發裂紋性(xing)(xing)能(neng)、抗大氣腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)，且具有高(gao)達450J的(de)沖擊韌性(xing)(xing)。
