一、西氣東輸管道工程介紹
西氣東輸管道工程橫貫我國(guó)東西，起點(diǎn)是新疆塔里木的輪南，終點(diǎn)是上海市西郊的白鶴鎮(zhèn)。干線管道全長(zhǎng)約3900km，支線管道總長(zhǎng)近2000km，向我國(guó)東部4省1市供氣。干線管道的設(shè)計(jì)輸量，設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(chǎng)35座，線路截?cái)嚅y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(zhǎng)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(jì)的創(chuàng)新技術(shù)
1. 設(shè)計(jì)壓力和管徑的優(yōu)選
我國(guó)陸上長(zhǎng)距離輸氣管道的工作壓力大多數(shù)未超過(guò)6.4MPa，管徑未超過(guò)660mm，而國(guó)際天然氣管道的發(fā)展趨勢(shì)則是采用高強(qiáng)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(duì)輸送壓力、管徑和管壁粗糙度進(jìn)行了充分的論證，對(duì)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(jìn)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(guó)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(jī)站的站數(shù)：由于摩阻減小，壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗減小；延長(zhǎng)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(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害種類較多。為此，選線和定線過(guò)程中運(yùn)用了衛(wèi)星遙感技術(shù)。
從遙感的視角對(duì)線路進(jìn)行了方案的比選，通過(guò)對(duì)不同線路的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為確定最優(yōu)的中線方案提供了依據(jù)。實(shí)現(xiàn)了從圖上定線。直接從最新的遙感影像圖上進(jìn)行線路選擇，然后再將選定的坐標(biāo)用GPS進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，既節(jié)約了時(shí)間又減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
4. 大型穿越設(shè)計(jì)
西氣東輸管道穿越長(zhǎng)江、黃河、淮河共5次。長(zhǎng)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(guò)江點(diǎn)選擇上，利用多時(shí)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(guò)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(guò)江主方案。
③. 以定向鉆方案作為板橋斷面的過(guò)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(diǎn)：三江口方案在河道的穩(wěn)定性、河床沖刷方面有優(yōu)勢(shì)，由于設(shè)計(jì)斷面地質(zhì)條件復(fù)雜，雖然盾構(gòu)法在過(guò)江方案技術(shù)上可行，但施工工期相對(duì)較長(zhǎng)；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(yùn)行期間安全有隱患；板橋方案施工技術(shù)上切實(shí)可行，施工工期短，在市場(chǎng)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(lái)管道運(yùn)營(yíng)時(shí)安全有隱患。
針對(duì)以上三種不同過(guò)江點(diǎn)的推薦方案，進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，最后確定在三江口通過(guò)長(zhǎng)江，過(guò)江的施工方案采用盾構(gòu)法施工。工程地點(diǎn)位于江蘇省南京長(zhǎng)江大橋下游38.5km處，南岸出發(fā)井距長(zhǎng)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(diǎn)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(biāo)高為-36.7m，最低標(biāo)高為一41.6m，隧道深度達(dá)50多米。根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)考慮維護(hù)檢修空間，隧道直徑設(shè)計(jì)為3.8m，隧道全長(zhǎng)為1992m。
5. 管材和制管技術(shù)
我國(guó)1985年以前建成的油、氣管道普遍采用的是Q235和16Mn，相當(dāng)于API標(biāo)準(zhǔn)中的X42和X52級(jí)鋼。20世紀(jì)90年代，我國(guó)試制成功了X60和X65級(jí)管道用鋼板，并成功卷制了相應(yīng)螺旋縫埋弧焊鋼管。為了適應(yīng)西氣東輸工程的需要，經(jīng)過(guò)幾年的努力，我國(guó)已經(jīng)成功研制出了X70鋼級(jí)的管線鋼，具備了批量生產(chǎn)X70鋼級(jí)的管線鋼板卷的能力。
a. X70高等級(jí)鋼材的應(yīng)用
在同等設(shè)計(jì)壓力和管徑的情況下，采用較高級(jí)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(jí)、X65鋼級(jí)和X70鋼級(jí)鋼材的用鋼量對(duì)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(wàn)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(wàn)噸，大約為總用鋼量的8.2％。
西氣東輸管道采用了X70高等級(jí)鋼材。按照西氣東輸工程沿線的地區(qū)等級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)應(yīng)的鋼管壁厚及耗鋼量見(jiàn)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(wàn)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(guó)內(nèi)，節(jié)約了工程造價(jià)。
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(xì)化、組織均勻、易于實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度與高韌性的平衡、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。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(dá)450J的沖擊韌性。
