油氣長輸管道工程設計新方法分析

陶園（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

油氣長輸管道工程設計新方法的出現主要是針對傳統油氣長輸管道工程設計方法中的一些缺陷進行調整，并通過新的設計理念的運用，對設計進行不斷地完善，從而提高油氣長輸管道工程的質量與運行效率，延長管道工程的使用壽命，并實現效益的提升。

1 油氣長輸管道工程設計新方法與傳統設計方法的區別

油氣長輸管道工程本身具有著線路長、跨度大、途徑地形復雜等特點，在工程施工過程中很多因素都會導致管道受損，在傳統油氣長輸管道工程設計方法中，由于設計方法靈活性不足，對于管道工程受不同環境、地質條件的影響因素考慮不足，在管道接口設計方面較為薄弱，調度的靈活性也較為缺乏，無法充分保障管道油氣輸送的安全性。新的設計方法針對這一不足做出了相應的改進，通過提高管道工程的應變靈活性，有效的減少管道損傷，從而提高了管道工程的運行效率與安全性。

在傳統管道設計方法中對管道使用壽命的評估缺乏重視，管道壽命延長及評估方面也缺少相應的方法，無法充分保障管道工程的使用壽命。新設計方法中引入了管道全壽命設計的理念，更加注重對管道使用壽命的準確全面評估，能夠有效的延長管道的使用壽命，進而實現對管道工程成本的有效控制，并提高工程的整體效益及創造的價值。

2 基于缺陷評估的設計方法

2.1 基于裂紋缺陷評估的設計方法

這種設計方法著重考慮油氣管道的裂紋缺陷，將剩余強度評估分析與剩余壽命評估分析作為設計依據，合理確定可接受裂紋尺寸。這一設計方法主要包括以下四項內容：

2.1.1 初始裂紋的確定

初始裂紋缺陷是指開始計算壽命時的最大原始裂紋尺寸，可以通過無損探傷方法檢測。條件允許時可以在破壞試驗或從零部件缺陷處取樣時，對疲勞斷口作金相或電鏡分析，運用概率統計方法確定初始裂紋尺寸。

2.1.2 臨界裂紋的確定

臨界裂紋主要指管道正常受力情況下，不導致泄漏、斷裂等情況發生，所容許的最大裂紋缺陷尺寸。

2.1.3 剩余強度分析

剩余強度是指帶有裂紋的管道在正常使用過程中隨時可以達到的靜強度值。對剩余強度的分析可以有效的掌握剩余強度隨裂紋增長的變化規律，并確定裂紋擴展壽命計算所需的最終裂紋長度。除此之外，剩余強度分析還可以通過裂紋擴展規律，得出剩余強度的時間歷程，并根據剩余強度要求決定結構的壽命。

2.1.4 剩余壽命分析

剩余壽命分析主要是通過對裂紋初始尺寸以及臨界尺寸的明確，結合裂紋擴展規律，計算出裂紋管道使用的剩余壽命。

2.2 基于腐蝕缺陷評估的設計方法

這種設計方法主要是通過對管道腐蝕缺陷的分析，以及相應腐蝕模型的建立，結合設計壽命進行防腐蝕措施的選定與腐蝕裕量的確定。該設計方法的實際應用中，首先，要明確油氣長輸管道受腐蝕后，能夠滿足正常工作壓力下安全運行的最小厚度；其次，要根據腐蝕缺陷的發展規律建立腐蝕模型；最后，以腐蝕模型與設計壽命作為基礎，設計防腐措施與方案，明確腐蝕裕量。

3 基于應變的設計方法

這一設計方法主要是針對傳統應力設計中的不足進行的調整與改進，與基于應力設計方法相比，這一設計方法在地質災害多發區的管道設計中有著明顯的優勢。基于應變的設計方法，主要是針對地震及其他地質災害高發區的輸氣管道進行設計與改良的方法，主要的方式是通過分條件假設的方式獲得相關數據，可通過一系列地質資料以及模擬實驗對管道的應變能力進行分析和設計。這一方法應用的關鍵在于對試驗管道在各類地質災害中的應變與所承受的應變極限的確定。該設計方法中還包括對管道應變預防措施與規范的設計，如管道建設施工線路設計應盡可能避開地質活動及位移頻繁的區域。

4 全壽命設計方法

全壽命設計方法主要將管道的使用壽命作為設計的重點考慮因素，通過實驗的方式，確定管道使用的最佳外部環境，將延長管道壽命作為根本出發點，對管道的結構、材料、環保、管護等方面內容進行綜合的優化設計。這一設計方法的主要內容包括：使用壽命設計、性能設計、環境生態設計、施工過程控制設計、運營期監測與維護設計以及全壽命周期成本控制方案設計等。

全壽命設計方法在管道工程中的應用主要通過三個階段來實現。（1）施工可行性研究階段。（2）初步設計階段。（3）施工圖設計階段。

總結：油氣長輸管道工程作為我國西氣東輸工程的重要組成部分，對于我國的經濟發展與油氣能源的有效利用都有著重要的意義。油氣長輸管道工程設計新方法的應用，結合了油氣長輸管道施工建設與運行的實際特點，通過對傳統實際方法的完善以及新的技術與理念的融入，大大提高了管道工程設計的完善性，對于我國長輸管道工程建設的發展有著積極的意義。

[1]羅自治，張傳濤，楊勇.國外管道失效原因分析及對我國管道管理建議[J].煤氣與熱力，2011，31(3)：29－32.