油氣長輸管道工程設(shè)計(jì)新方法分析

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油氣長輸管道工程設(shè)計(jì)新方法的出現(xiàn)主要是針對傳統(tǒng)油氣長輸管道工程設(shè)計(jì)方法中的一些缺陷進(jìn)行調(diào)整，并通過新的設(shè)計(jì)理念的運(yùn)用，對設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷地完善，從而提高油氣長輸管道工程的質(zhì)量與運(yùn)行效率，延長管道工程的使用壽命，并實(shí)現(xiàn)效益的提升。

1 油氣長輸管道工程設(shè)計(jì)新方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的區(qū)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(fù)雜等特點(diǎn)，在工程施工過程中很多因素都會導(dǎo)致管道受損，在傳統(tǒng)油氣長輸管道工程設(shè)計(jì)方法中，由于設(shè)計(jì)方法靈活性不足，對于管道工程受不同環(huán)境、地質(zhì)條件的影響因素考慮不足，在管道接口設(shè)計(jì)方面較為薄弱，調(diào)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(shè)計(jì)方法針對這一不足做出了相應(yīng)的改進(jìn)，通過提高管道工程的應(yīng)變靈活性，有效的減少管道損傷，從而提高了管道工程的運(yùn)行效率與安全性。

在傳統(tǒng)管道設(shè)計(jì)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(yīng)的方法，無法充分保障管道工程的使用壽命。新設(shè)計(jì)方法中引入了管道全壽命設(shè)計(jì)的理念，更加注重對管道使用壽命的準(zhǔn)確全面評估，能夠有效的延長管道的使用壽命，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對管道工程成本的有效控制，并提高工程的整體效益及創(chuàng)造的價值。

2 基于缺陷評估的設(shè)計(jì)方法

2.1 基于裂紋缺陷評估的設(shè)計(jì)方法

這種設(shè)計(jì)方法著重考慮油氣管道的裂紋缺陷，將剩余強(qiáng)度評估分析與剩余壽命評估分析作為設(shè)計(jì)依據(jù)，合理確定可接受裂紋尺寸。這一設(shè)計(jì)方法主要包括以下四項(xiàng)內(nèi)容：

2.1.1 初始裂紋的確定

初始裂紋缺陷是指開始計(jì)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(yàn)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(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)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(dǎo)致泄漏、斷裂等情況發(fā)生，所容許的最大裂紋缺陷尺寸。

2.1.3 剩余強(qiáng)度分析

剩余強(qiáng)度是指帶有裂紋的管道在正常使用過程中隨時可以達(dá)到的靜強(qiáng)度值。對剩余強(qiáng)度的分析可以有效的掌握剩余強(qiáng)度隨裂紋增長的變化規(guī)律，并確定裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算所需的最終裂紋長度。除此之外，剩余強(qiáng)度分析還可以通過裂紋擴(kuò)展規(guī)律，得出剩余強(qiáng)度的時間歷程，并根據(jù)剩余強(qiáng)度要求決定結(jié)構(gòu)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(jié)合裂紋擴(kuò)展規(guī)律，計(jì)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(shè)計(jì)方法

這種設(shè)計(jì)方法主要是通過對管道腐蝕缺陷的分析，以及相應(yīng)腐蝕模型的建立，結(jié)合設(shè)計(jì)壽命進(jìn)行防腐蝕措施的選定與腐蝕裕量的確定。該設(shè)計(jì)方法的實(shí)際應(yīng)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(yùn)行的最小厚度；其次，要根據(jù)腐蝕缺陷的發(fā)展規(guī)律建立腐蝕模型；最后，以腐蝕模型與設(shè)計(jì)壽命作為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)防腐措施與方案，明確腐蝕裕量。

3 基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法

這一設(shè)計(jì)方法主要是針對傳統(tǒng)應(yīng)力設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行的調(diào)整與改進(jìn)，與基于應(yīng)力設(shè)計(jì)方法相比，這一設(shè)計(jì)方法在地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的管道設(shè)計(jì)中有著明顯的優(yōu)勢。基于應(yīng)變的設(shè)計(jì)方法，主要是針對地震及其他地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)的輸氣管道進(jìn)行設(shè)計(jì)與改良的方法，主要的方式是通過分條件假設(shè)的方式獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，可通過一系列地質(zhì)資料以及模擬實(shí)驗(yàn)對管道的應(yīng)變能力進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。這一方法應(yīng)用的關(guān)鍵在于對試驗(yàn)管道在各類地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)變與所承受的應(yīng)變極限的確定。該設(shè)計(jì)方法中還包括對管道應(yīng)變預(yù)防措施與規(guī)范的設(shè)計(jì)，如管道建設(shè)施工線路設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能避開地質(zhì)活動及位移頻繁的區(qū)域。

4 全壽命設(shè)計(jì)方法

全壽命設(shè)計(jì)方法主要將管道的使用壽命作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)考慮因素，通過實(shí)驗(yàn)的方式，確定管道使用的最佳外部環(huán)境，將延長管道壽命作為根本出發(fā)點(diǎn)，對管道的結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)保、管護(hù)等方面內(nèi)容進(jìn)行綜合的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容包括：使用壽命設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、環(huán)境生態(tài)設(shè)計(jì)、施工過程控制設(shè)計(jì)、運(yùn)營期監(jiān)測與維護(hù)設(shè)計(jì)以及全壽命周期成本控制方案設(shè)計(jì)等。

全壽命設(shè)計(jì)方法在管道工程中的應(yīng)用主要通過三個階段來實(shí)現(xiàn)。（1）施工可行性研究階段。（2）初步設(shè)計(jì)階段。（3）施工圖設(shè)計(jì)階段。

總結(jié)：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(jīng)濟(jì)發(fā)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(shè)計(jì)新方法的應(yīng)用，結(jié)合了油氣長輸管道施工建設(shè)與運(yùn)行的實(shí)際特點(diǎn)，通過對傳統(tǒng)實(shí)際方法的完善以及新的技術(shù)與理念的融入，大大提高了管道工程設(shè)計(jì)的完善性，對于我國長輸管道工程建設(shè)的發(fā)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.