一、西氣東輸管道工程介紹

  西氣東輸管道工程橫貫我國東西，起點是新疆塔里木的輪南，終點是上海市西郊的白鶴鎮(zhèn)。干線管道全長約3900km，支線管道總長近2000km，向我國東部4省1市供氣。干線管道的設(shè)計輸量，設(shè)計壓力10.0MPa，管徑1016mm，壁厚14.6～26.2mm，材質(zhì)X70鋼。干線管道穿跨越長江1次、黃河3次、淮河1次，其他大型河流8次，共需建設(shè)陸上隧道15條，修建伴行公路近1000km。管道干線共設(shè)工藝站場35座，線路截斷閥室138座。

  工程于2002年7月4日開工，2003年底建成靖邊到上海段，先期輸送長慶氣田天然氣，2005年上半年全線貫通，輸送新疆塔里木氣田天然氣。

二、西氣東輸管道工程設(shè)計的創(chuàng)新技術(shù)

 1. 設(shè)計壓力和管徑的優(yōu)選

   我國陸上長距離輸氣管道的工作壓力大多數(shù)未超過6.4MPa，管徑未超過660mm，而國際天然氣管道的發(fā)展趨勢則是采用高強度、高韌性管材，大口徑、高壓力輸送。

   西氣東輸管道工程在可行性研究中，對輸送壓力、管徑和管壁粗糙度進行了充分的論證，對6.4MPa、8.4MPa、10.0MPa、12.0MPa 四種輸送壓力，914mm、965mm、Φ1016mm、1067mm和61118mm五種管徑輸送方案進行了比選。最終確定采用10.0MPa輸送壓力、Φ1016mm管徑的輸送工藝方案。

 2. 內(nèi)涂減阻技術(shù)

   西氣東輸管道全線采用非腐蝕性天然氣輸送管道的內(nèi)壁減阻覆蓋層。大管徑干線輸氣管道采用內(nèi)涂層技術(shù)在國內(nèi)尚屬首次。

   內(nèi)涂層的效益主要體現(xiàn)在：在管徑、壓力不變的前提下，可提高輸量；在輸量和壓力一定的前提下，可縮小管徑，節(jié)約鋼材；在管徑、輸量、壓力不變的前提下，可減少壓縮機站的站數(shù)：由于摩阻減小，壓縮機的動力消耗減?。谎娱L清管周期，減少清管次數(shù)；減輕管內(nèi)壁腐蝕，保證介質(zhì)純度。

 3. 衛(wèi)星遙感選線

   西氣東輸管道沿線所經(jīng)地區(qū)地形地貌十分復雜，地質(zhì)災害種類較多。為此，選線和定線過程中運用了衛(wèi)星遙感技術(shù)。

   從遙感的視角對線路進行了方案的比選，通過對不同線路的優(yōu)缺點進行評價，為確定最優(yōu)的中線方案提供了依據(jù)。實現(xiàn)了從圖上定線。直接從最新的遙感影像圖上進行線路選擇，然后再將選定的坐標用GPS進行現(xiàn)場定位，既節(jié)約了時間又減輕了勞動強度。

 4. 大型穿越設(shè)計

  西氣東輸管道穿越長江、黃河、淮河共5次。長江穿越是西氣東輸工程的控制性工程，為了確定最優(yōu)的穿越方案，在過江點選擇上，利用多時相遙感資料，確定最佳穿越位置。

    ①. 以盾構(gòu)法作為三江口斷面的過江主方案，礦山隧道法作為備用方案。

    ②. 以定向鉆作為烏魚洲斷面的過江主方案。

    ③. 以定向鉆方案作為板橋斷面的過江主方案，盾構(gòu)方案作為備用方案。

  以上三種方案各有優(yōu)缺點：三江口方案在河道的穩(wěn)定性、河床沖刷方面有優(yōu)勢，由于設(shè)計斷面地質(zhì)條件復雜，雖然盾構(gòu)法在過江方案技術(shù)上可行，但施工工期相對較長；烏魚洲方案雖然地質(zhì)條件較好，但河床、岸線的穩(wěn)定性差，管道運行期間安全有隱患；板橋方案施工技術(shù)上切實可行，施工工期短，在市場方面靠近用戶，投資省，但在岸線的穩(wěn)定性和河床沖刷方面不是最好，尤其是斷面沖刷大，將來管道運營時安全有隱患。

  針對以上三種不同過江點的推薦方案，進行了綜合經(jīng)濟技術(shù)比選，最后確定在三江口通過長江，過江的施工方案采用盾構(gòu)法施工。工程地點位于江蘇省南京長江大橋下游38.5km處，南岸出發(fā)井距長江大堤210m，北岸接收井距大堤102m，該地區(qū)是南京附近主要的水陸交通要塞。穿越點斷面兩岸大堤的自然地面高程為4～5m（黃河高程），河面寬約1500m，兩堤外坡角之間的寬度為1673m。深槽最高標高為-36.7m，最低標高為一41.6m，隧道深度達50多米。根據(jù)設(shè)計要求，隧道內(nèi)將敷設(shè)直徑為φ1016mm和6813mm的輸氣管道2條，直徑為6508mm的輸油管道1條，直徑為650mm的光纜套管3條，同時考慮維護檢修空間，隧道直徑設(shè)計為3.8m，隧道全長為1992m。

 5. 管材和制管技術(shù)

   我國1985年以前建成的油、氣管道普遍采用的是Q235和16Mn，相當于API標準中的X42和X52級鋼。20世紀90年代，我國試制成功了X60和X65級管道用鋼板，并成功卷制了相應螺旋縫埋弧焊鋼管。為了適應西氣東輸工程的需要，經(jīng)過幾年的努力，我國已經(jīng)成功研制出了X70鋼級的管線鋼，具備了批量生產(chǎn)X70鋼級的管線鋼板卷的能力。

  a. X70高等級鋼材的應用 

   在同等設(shè)計壓力和管徑的情況下，采用較高級別的管線鋼可減少管道壁厚，節(jié)省大量鋼材，從而顯著減少投資。表8-9為西氣東輸管道采用X60鋼級、X65鋼級和X70鋼級鋼材的用鋼量對比。從表8-9中可看出，采用X60鋼將比采用X70鋼多用鋼材27.35萬噸，大約為總用鋼量的17.1％，采用X65鋼比采用X70鋼多用鋼材13.04萬噸，大約為總用鋼量的8.2％。

   西氣東輸管道采用了X70高等級鋼材。按照西氣東輸工程沿線的地區(qū)等級，設(shè)計時采用了四種壁厚，在四種壁厚的鋼管中，1類地區(qū)為螺旋埋弧焊管，2、3、4類地區(qū)為埋弧直縫焊管，對應的鋼管壁厚及耗鋼量見表8-10。

  在鋼管類型選擇上，西氣東輸管道在鋼管壁厚小于16mm的地區(qū)選用了螺旋埋弧焊管。螺旋埋弧焊管成為西氣東輸干線用管的基本管型，從而使近100萬噸的大口徑干線管制造及其部分原料的生產(chǎn)可以立足國內(nèi)，節(jié)約了工程造價。

  b. 金相組織 

    西氣東輸所用的X70鋼材采用了針狀鐵素體型鋼，這種金相組織的X70鋼具有晶粒細化、組織均勻、易于實現(xiàn)高強度與高韌性的平衡、耐腐蝕性能好等優(yōu)點。針狀鐵素體型管線鋼為高檔管線鋼，與鐵素體-珠光體型管線鋼相比，具有更良好的焊接性能、抗天然氣中硫化氫腐蝕和氫誘發(fā)裂紋性能、抗大氣腐蝕性能，且具有高達450J的沖擊韌性。