一、西气东输管道工程介绍


  西气东输管道工程横贯我国东西,起点是新疆塔里木的轮南,终点是上海市西郊的白鹤镇。干线管道全长约3900km,支线管道总长近2000km,向我国东部4省1市供气。干线管道的设计输量,设计压力10.0MPa,管径1016mm,壁厚14.6~26.2mm,材质X70钢。干线管道穿跨越长江1次、黄河3次、淮河1次,其他大型河流8次,共需建设陆上隧道15条,修建伴行公路近1000km。管道干线共设工艺站场35座,线路截断阀室138座。


  工程于2002年7月4日开工,2003年底建成靖边到上海段,先期输送长庆气田天然气,2005年上半年全线贯通,输送新疆塔里木气田天然气。



二、西气东输管道工程设计的创新技术


 1. 设计压力和管径的优选


   我国陆上长距离输气管道的工作压力大多数未超过6.4MPa,管径未超过660mm,而国际天然气管道的发展趋势则是采用高强度、高韧性管材,大口径、高压力输送。


   西气东输管道工程在可行性研究中,对输送压力、管径和管壁粗糙度进行了充分的论证,对6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四种输送压力,914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五种管径输送方案进行了比选。最终确定采用10.0MPa输送压力、Φ1016mm管径的输送工艺方案。


 2. 内涂减阻技术


   西气东输管道全线采用非腐蚀性天然气输送管道的内壁减阻覆盖层。大管径干线输气管道采用内涂层技术在国内尚属首次。


   内涂层的效益主要体现在:在管径、压力不变的前提下,可提高输量;在输量和压力一定的前提下,可缩小管径,节约钢材;在管径、输量、压力不变的前提下,可减少压缩机站的站数:由于摩阻减小,压缩机的动力消耗减小;延长清管周期,减少清管次数;减轻管内壁腐蚀,保证介质纯度。


 3. 卫星遥感选线


   西气东输管道沿线所经地区地形地貌十分复杂,地质灾害种类较多。为此,选线和定线过程中运用了卫星遥感技术。


   从遥感的视角对线路进行了方案的比选,通过对不同线路的优缺点进行评价,为确定最优的中线方案提供了依据。实现了从图上定线。直接从最新的遥感影像图上进行线路选择,然后再将选定的坐标用GPS进行现场定位,既节约了时间又减轻了劳动强度。


 4. 大型穿越设计


  西气东输管道穿越长江、黄河、淮河共5次。长江穿越是西气东输工程的控制性工程,为了确定最优的穿越方案,在过江点选择上,利用多时相遥感资料,确定最佳穿越位置。


    ①. 以盾构法作为三江口断面的过江主方案,矿山隧道法作为备用方案。


    ②. 以定向钻作为乌鱼洲断面的过江主方案。


    ③. 以定向钻方案作为板桥断面的过江主方案,盾构方案作为备用方案。


  以上三种方案各有优缺点:三江口方案在河道的稳定性、河床冲刷方面有优势,由于设计断面地质条件复杂,虽然盾构法在过江方案技术上可行,但施工工期相对较长;乌鱼洲方案虽然地质条件较好,但河床、岸线的稳定性差,管道运行期间安全有隐患;板桥方案施工技术上切实可行,施工工期短,在市场方面靠近用户,投资省,但在岸线的稳定性和河床冲刷方面不是最好,尤其是断面冲刷大,将来管道运营时安全有隐患。


  针对以上三种不同过江点的推荐方案,进行了综合经济技术比选,最后确定在三江口通过长江,过江的施工方案采用盾构法施工。工程地点位于江苏省南京长江大桥下游38.5km处,南岸出发井距长江大堤210m,北岸接收井距大堤102m,该地区是南京附近主要的水陆交通要塞。穿越点断面两岸大堤的自然地面高程为4~5m(黄河高程),河面宽约1500m,两堤外坡角之间的宽度为1673m。深槽最高标高为-36.7m,最低标高为一41.6m,隧道深度达50多米。根据设计要求,隧道内将敷设直径为φ1016mm和6813mm的输气管道2条,直径为6508mm的输油管道1条,直径为650mm的光缆套管3条,同时考虑维护检修空间,隧道直径设计为3.8m,隧道全长为1992m。


 5. 管材和制管技术


   我国1985年以前建成的油、气管道普遍采用的是Q235和16Mn,相当于API标准中的X42和X52级钢。20世纪90年代,我国试制成功了X60和X65级管道用钢板,并成功卷制了相应螺旋缝埋弧焊钢管。为了适应西气东输工程的需要,经过几年的努力,我国已经成功研制出了X70钢级的管线钢,具备了批量生产X70钢级的管线钢板卷的能力。


  a. X70高等级钢材的应用 


   在同等设计压力和管径的情况下,采用较高级别的管线钢可减少管道壁厚,节省大量钢材,从而显著减少投资。表8-9为西气东输管道采用X60钢级、X65钢级和X70钢级钢材的用钢量对比。从表8-9中可看出,采用X60钢将比采用X70钢多用钢材27.35万吨,大约为总用钢量的17.1%,采用X65钢比采用X70钢多用钢材13.04万吨,大约为总用钢量的8.2%。


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   西气东输管道采用了X70高等级钢材。按照西气东输工程沿线的地区等级,设计时采用了四种壁厚,在四种壁厚的钢管中,1类地区为螺旋埋弧焊管,2、3、4类地区为埋弧直缝焊管,对应的钢管壁厚及耗钢量见表8-10。


  在钢管类型选择上,西气东输管道在钢管壁厚小于16mm的地区选用了螺旋埋弧焊管。螺旋埋弧焊管成为西气东输干线用管的基本管型,从而使近100万吨的大口径干线管制造及其部分原料的生产可以立足国内,节约了工程造价。


  b. 金相组织 


    西气东输所用的X70钢材采用了针状铁素体型钢,这种金相组织的X70钢具有晶粒细化、组织均匀、易于实现高强度与高韧性的平衡、耐腐蚀性能好等优点。针状铁素体型管线钢为高档管线钢,与铁素体-珠光体型管线钢相比,具有更良好的焊接性能、抗天然气中硫化氢腐蚀和氢诱发裂纹性能、抗大气腐蚀性能,且具有高达450J的冲击韧性。




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