一、西氣東輸管(guan)道工程介紹
西氣東輸管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)工程橫貫(guan)我(wo)國東西，起點是(shi)(shi)新疆塔里木的(de)(de)輪(lun)南，終點是(shi)(shi)上(shang)(shang)海市西郊(jiao)的(de)(de)白鶴(he)鎮。干線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)全長(chang)(chang)約3900km，支線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)總長(chang)(chang)近2000km，向(xiang)我(wo)國東部4省(sheng)1市供氣。干線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)設計輸量，設計壓力10.0MPa，管(guan)(guan)徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質X70鋼(gang)。干線(xian)(xian)(xian)管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)穿跨越長(chang)(chang)江(jiang)1次(ci)、黃河(he)3次(ci)、淮河(he)1次(ci)，其(qi)他大型河(he)流8次(ci)，共需建(jian)設陸上(shang)(shang)隧道(dao)(dao)(dao)(dao)15條，修建(jian)伴(ban)行公路近1000km。管(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)干線(xian)(xian)(xian)共設工藝站場35座，線(xian)(xian)(xian)路截斷閥(fa)室138座。
工程于2002年7月(yue)4日(ri)開工，2003年底(di)建(jian)成靖邊到上(shang)海段，先期輸送(song)(song)長(chang)慶氣(qi)田天(tian)然(ran)氣(qi)，2005年上(shang)半年全線貫通，輸送(song)(song)新疆塔里木氣(qi)田天(tian)然(ran)氣(qi)。
二、西(xi)氣東輸管(guan)道工程設計的創新技術
1. 設計(ji)壓力和管徑的(de)優選
我國(guo)陸上長距離輸(shu)氣(qi)管道的(de)工作壓力大多數未(wei)超過6.4MPa，管徑未(wei)超過660mm，而(er)國(guo)際(ji)天然氣(qi)管道的(de)發展趨勢則是(shi)采用高強度(du)、高韌性(xing)管材，大口徑、高壓力輸(shu)送。
西氣東輸(shu)管(guan)道工程在可(ke)行(xing)性(xing)研究中，對輸(shu)送(song)壓(ya)力、管(guan)徑(jing)和管(guan)壁粗糙度進行(xing)了充(chong)分的(de)論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸(shu)送(song)壓(ya)力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五(wu)種管(guan)徑(jing)輸(shu)送(song)方案進行(xing)了比選(xuan)。最(zui)終確定采用10.0MPa輸(shu)送(song)壓(ya)力、Φ1016mm管(guan)徑(jing)的(de)輸(shu)送(song)工藝方案。
2. 內(nei)涂減(jian)阻技術
西氣(qi)東輸(shu)管(guan)(guan)道全(quan)線(xian)采(cai)(cai)用非腐蝕性天(tian)然氣(qi)輸(shu)送管(guan)(guan)道的內(nei)壁減(jian)阻覆蓋層。大(da)管(guan)(guan)徑干線(xian)輸(shu)氣(qi)管(guan)(guan)道采(cai)(cai)用內(nei)涂層技術在國內(nei)尚屬首次。
內(nei)涂層的(de)效益主要體現在(zai)：在(zai)管(guan)(guan)徑(jing)(jing)、壓(ya)(ya)力不變的(de)前(qian)提(ti)(ti)(ti)下，可提(ti)(ti)(ti)高輸量；在(zai)輸量和壓(ya)(ya)力一定的(de)前(qian)提(ti)(ti)(ti)下，可縮(suo)(suo)小(xiao)管(guan)(guan)徑(jing)(jing)，節約鋼材；在(zai)管(guan)(guan)徑(jing)(jing)、輸量、壓(ya)(ya)力不變的(de)前(qian)提(ti)(ti)(ti)下，可減少(shao)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機站的(de)站數(shu)：由于摩阻減小(xiao)，壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機的(de)動(dong)力消(xiao)耗減小(xiao)；延長清管(guan)(guan)周(zhou)期(qi)，減少(shao)清管(guan)(guan)次(ci)數(shu)；減輕管(guan)(guan)內(nei)壁(bi)腐蝕，保(bao)證介質純度(du)。
3. 衛星(xing)遙感(gan)選線
西氣東(dong)輸(shu)管道沿線(xian)(xian)所經地區地形地貌十分復雜，地質災害種類較多。為此(ci)，選線(xian)(xian)和定線(xian)(xian)過程中運用了衛星遙感技術。
從(cong)遙感(gan)的視角對(dui)(dui)線(xian)路進行了(le)(le)方(fang)案(an)的比選(xuan)(xuan)，通過對(dui)(dui)不同線(xian)路的優缺點進行評價，為確定最(zui)優的中線(xian)方(fang)案(an)提供(gong)了(le)(le)依據(ju)。實(shi)現(xian)了(le)(le)從(cong)圖上定線(xian)。直接從(cong)最(zui)新的遙感(gan)影像圖上進行線(xian)路選(xuan)(xuan)擇，然(ran)后再將選(xuan)(xuan)定的坐標用GPS進行現(xian)場定位，既(ji)節約了(le)(le)時間(jian)又減輕(qing)了(le)(le)勞(lao)動強度。
4. 大(da)型穿越設計
西(xi)氣東輸管道(dao)穿(chuan)(chuan)越(yue)(yue)(yue)長(chang)江、黃河、淮河共(gong)5次。長(chang)江穿(chuan)(chuan)越(yue)(yue)(yue)是西(xi)氣東輸工(gong)程(cheng)的控制性工(gong)程(cheng)，為了確(que)定最優(you)的穿(chuan)(chuan)越(yue)(yue)(yue)方案，在過江點選擇上(shang)，利(li)用多時相遙感資料，確(que)定最佳穿(chuan)(chuan)越(yue)(yue)(yue)位置。
①. 以盾構法作為三(san)江口斷(duan)面(mian)的(de)過江主方案(an)，礦山(shan)隧道法作為備用方案(an)。
②. 以定向鉆作為烏魚洲(zhou)斷面的過江主方案。
③. 以定向鉆方(fang)案(an)(an)作為板橋斷面(mian)的過江(jiang)主(zhu)方(fang)案(an)(an)，盾構方(fang)案(an)(an)作為備用方(fang)案(an)(an)。
以上(shang)三種方(fang)案(an)(an)各(ge)有(you)(you)(you)優缺點(dian)：三江(jiang)口方(fang)案(an)(an)在河(he)道(dao)(dao)的穩(wen)定(ding)性、河(he)床(chuang)(chuang)沖(chong)刷(shua)方(fang)面(mian)有(you)(you)(you)優勢，由于設計(ji)斷(duan)面(mian)地質(zhi)條件復雜，雖(sui)然盾構(gou)法在過江(jiang)方(fang)案(an)(an)技術(shu)上(shang)可行(xing)，但施(shi)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)期(qi)相對(dui)較長；烏魚洲方(fang)案(an)(an)雖(sui)然地質(zhi)條件較好(hao)，但河(he)床(chuang)(chuang)、岸線(xian)的穩(wen)定(ding)性差，管(guan)道(dao)(dao)運(yun)行(xing)期(qi)間安全有(you)(you)(you)隱患；板橋方(fang)案(an)(an)施(shi)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)上(shang)切實(shi)可行(xing)，施(shi)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)期(qi)短，在市場方(fang)面(mian)靠近用戶，投資省(sheng)，但在岸線(xian)的穩(wen)定(ding)性和(he)河(he)床(chuang)(chuang)沖(chong)刷(shua)方(fang)面(mian)不是最好(hao)，尤其是斷(duan)面(mian)沖(chong)刷(shua)大，將來管(guan)道(dao)(dao)運(yun)營(ying)時安全有(you)(you)(you)隱患。
針對以上三(san)種(zhong)不同過江(jiang)點的(de)(de)(de)(de)推薦(jian)方案(an)，進(jin)行了綜(zong)合經(jing)濟(ji)技術比(bi)選，最后(hou)確定在三(san)江(jiang)口通過長(chang)江(jiang)，過江(jiang)的(de)(de)(de)(de)施(shi)工方案(an)采用盾構法施(shi)工。工程地(di)(di)(di)點位(wei)于江(jiang)蘇(su)省南(nan)京長(chang)江(jiang)大橋下游38.5km處，南(nan)岸出(chu)發井距長(chang)江(jiang)大堤210m，北岸接收(shou)井距大堤102m，該地(di)(di)(di)區是南(nan)京附近主要的(de)(de)(de)(de)水(shui)陸(lu)交通要塞。穿(chuan)越(yue)點斷面(mian)兩(liang)岸大堤的(de)(de)(de)(de)自(zi)然地(di)(di)(di)面(mian)高(gao)程為(wei)(wei)(wei)4～5m（黃河高(gao)程），河面(mian)寬約(yue)1500m，兩(liang)堤外坡角(jiao)之間的(de)(de)(de)(de)寬度(du)為(wei)(wei)(wei)1673m。深(shen)槽最高(gao)標(biao)高(gao)為(wei)(wei)(wei)-36.7m，最低標(biao)高(gao)為(wei)(wei)(wei)一41.6m，隧(sui)道(dao)(dao)深(shen)度(du)達50多米。根據設(she)計(ji)(ji)要求(qiu)，隧(sui)道(dao)(dao)內(nei)將敷設(she)直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)(wei)φ1016mm和6813mm的(de)(de)(de)(de)輸氣管道(dao)(dao)2條(tiao)，直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)(wei)6508mm的(de)(de)(de)(de)輸油管道(dao)(dao)1條(tiao)，直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)(wei)(wei)650mm的(de)(de)(de)(de)光纜套管3條(tiao)，同時考慮維護檢修空(kong)間，隧(sui)道(dao)(dao)直(zhi)徑(jing)(jing)設(she)計(ji)(ji)為(wei)(wei)(wei)3.8m，隧(sui)道(dao)(dao)全長(chang)為(wei)(wei)(wei)1992m。
5. 管材(cai)和(he)制管技(ji)術
我(wo)國(guo)1985年以前建成的(de)(de)油、氣管(guan)道(dao)普遍采(cai)用的(de)(de)是Q235和16Mn，相(xiang)(xiang)當于API標(biao)準中的(de)(de)X42和X52級鋼。20世紀90年代，我(wo)國(guo)試制(zhi)成功了X60和X65級管(guan)道(dao)用鋼板，并成功卷(juan)(juan)制(zhi)了相(xiang)(xiang)應(ying)螺旋縫(feng)埋弧焊鋼管(guan)。為了適應(ying)西氣東輸工程的(de)(de)需要，經(jing)過(guo)幾年的(de)(de)努力(li)，我(wo)國(guo)已經(jing)成功研(yan)制(zhi)出了X70鋼級的(de)(de)管(guan)線(xian)鋼，具備了批量生產X70鋼級的(de)(de)管(guan)線(xian)鋼板卷(juan)(juan)的(de)(de)能力(li)。
a. X70高等(deng)級鋼材的應用
在同(tong)等(deng)設計壓力和(he)管(guan)(guan)徑的(de)情況下，采用(yong)(yong)(yong)較高級別(bie)的(de)管(guan)(guan)線鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可減少管(guan)(guan)道壁厚，節省大量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材，從而顯著減少投資。表(biao)8-9為西氣東輸管(guan)(guan)道采用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級、X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級和(he)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)級鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)對比。從表(biao)8-9中可看出，采用(yong)(yong)(yong)X60鋼(gang)(gang)(gang)(gang)將比采用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材27.35萬噸，大約為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)17.1％，采用(yong)(yong)(yong)X65鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比采用(yong)(yong)(yong)X70鋼(gang)(gang)(gang)(gang)多用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材13.04萬噸，大約為總用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)量(liang)的(de)8.2％。
西(xi)氣(qi)東輸(shu)管(guan)道(dao)采用了X70高(gao)等(deng)級鋼材。按照西(xi)氣(qi)東輸(shu)工程(cheng)沿線的地(di)區(qu)(qu)等(deng)級，設計時(shi)采用了四種壁厚，在四種壁厚的鋼管(guan)中，1類地(di)區(qu)(qu)為(wei)螺旋埋(mai)弧(hu)(hu)焊管(guan)，2、3、4類地(di)區(qu)(qu)為(wei)埋(mai)弧(hu)(hu)直縫焊管(guan)，對應的鋼管(guan)壁厚及耗鋼量見(jian)表(biao)8-10。
在鋼(gang)管(guan)(guan)類型選擇上(shang)，西氣東(dong)輸管(guan)(guan)道在鋼(gang)管(guan)(guan)壁厚(hou)小于16mm的(de)地(di)區選用了螺旋埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)(guan)。螺旋埋(mai)弧(hu)焊(han)管(guan)(guan)成為西氣東(dong)輸干線(xian)用管(guan)(guan)的(de)基本管(guan)(guan)型，從而(er)使近100萬噸的(de)大口(kou)徑干線(xian)管(guan)(guan)制造(zao)及(ji)其部分原(yuan)料的(de)生產可以立(li)足國(guo)內，節約了工程(cheng)造(zao)價(jia)。
b. 金(jin)相組織
西氣(qi)東輸所(suo)用的(de)X70鋼(gang)材采用了(le)針狀鐵素體型鋼(gang)，這種(zhong)金(jin)相(xiang)組(zu)織的(de)X70鋼(gang)具(ju)有(you)晶(jing)粒細化、組(zu)織均(jun)勻、易于實現高(gao)強(qiang)度與高(gao)韌性(xing)(xing)(xing)的(de)平衡、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)好等優(you)點(dian)。針狀鐵素體型管(guan)線(xian)鋼(gang)為高(gao)檔(dang)管(guan)線(xian)鋼(gang)，與鐵素體-珠(zhu)光(guang)體型管(guan)線(xian)鋼(gang)相(xiang)比，具(ju)有(you)更良(liang)好的(de)焊(han)接性(xing)(xing)(xing)能(neng)、抗天然氣(qi)中硫化氫腐蝕(shi)和氫誘發裂紋性(xing)(xing)(xing)能(neng)、抗大氣(qi)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，且(qie)具(ju)有(you)高(gao)達450J的(de)沖擊韌性(xing)(xing)(xing)。
