油氣長(zhǎng)輸管道施工技術(shù)研究

高軍

【摘要】在我國(guó)油氣產(chǎn)業(yè)總體布局中，油氣儲(chǔ)運(yùn)業(yè)務(wù)具有重要的戰(zhàn)略意義。特別是面臨著我國(guó)總體油氣產(chǎn)能不足，且東西部不均衡的條件下，加強(qiáng)油氣管道建設(shè)，是當(dāng)前以及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)我國(guó)工業(yè)的重要戰(zhàn)略。長(zhǎng)輸管道作為油氣輸送過(guò)程中的重要方面，具有建設(shè)周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益好，使用年限久的特點(diǎn)。長(zhǎng)輸管道的建設(shè)施工和規(guī)劃工作.是本文探討的重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】油氣 長(zhǎng)輸管道 規(guī)劃施工技術(shù)

一、長(zhǎng)輸管道建設(shè)的主要材料

長(zhǎng)距離、大口徑、大輸量、高壓力、高鋼質(zhì)等特點(diǎn)，是管道建設(shè)的總發(fā)展趨勢(shì)。預(yù)計(jì)到十三五末期，油氣長(zhǎng)輸管道干線和規(guī)劃將達(dá)到8×104km，其中天然氣管道干線將達(dá)到5×104 km。在西氣東輸管道工程大規(guī)模建設(shè)的過(guò)程中，我國(guó)自行研制了針狀鐵素體管線鋼，這種材料的應(yīng)用，大大提高了管道建設(shè)水平。西氣東輸管道一般所采用的XTO級(jí)的針狀鐵素體管線鋼就是我國(guó)的自主產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)幾種管道建設(shè)中常用的鋼管比較，我們得出了以下的結(jié)果：

螺旋埋弧焊管，這種鋼管在建設(shè)早期曾經(jīng)得以大量使用。由于歷史原因，這種鋼管的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都突出，但從技術(shù)參數(shù)來(lái)講，這種管材的發(fā)展空間已經(jīng)不能滿足管道建設(shè)需要，有逐漸淘汰的趨勢(shì)。

UOE成型法所形成的管材為直縫埋弧焊管，包括U成型、JCOE成型法、O成型、E擴(kuò)徑等多種生產(chǎn)工藝，我國(guó)在油氣管道建設(shè)中，對(duì)各種材料的鋼管都有過(guò)引進(jìn)和利用。在當(dāng)前的施工建設(shè)過(guò)程中，這類(lèi)鋼管仍然是當(dāng)前可靠性和質(zhì)量最好的鋼管材料。特別是由于我國(guó)地形復(fù)雜多變，在大落差地段、河流穿越段、動(dòng)斷層地帶的管道，以及對(duì)于鋪設(shè)后維修困難較大，需要更好可靠性的地段，此種鋼管的應(yīng)用前景更為廣闊。

二、管道的防腐結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與發(fā)展

管道防腐工作一直備受重視，這是長(zhǎng)輸管道建設(shè)的關(guān)鍵。從20世紀(jì)開(kāi)始，以石油瀝青為主要材質(zhì)的防腐成為主要防腐的介質(zhì)。從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，聚乙烯防腐層與環(huán)氧粉末、煤焦油瓷漆等為主的防腐材料在管道中得到廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，三層PE結(jié)構(gòu)與環(huán)氧粉末的防腐技術(shù)被更加廣泛地使用。

內(nèi)減阻涂層技術(shù)可以在輸送氣體過(guò)程中，降低磨阻、增加管輸量，這種技術(shù)是20世紀(jì)末期我國(guó)的進(jìn)行自主研制的，能夠有效地降低管道運(yùn)行成本。阻涂層技術(shù)是在管道內(nèi)表面首先進(jìn)行清理干凈，然后通過(guò)鋼管的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)高壓無(wú)氣的噴槍使鋼管內(nèi)表面形成連續(xù)光滑、高質(zhì)量涂層，將環(huán)氧涂料噴涂在鋼管的內(nèi)表面進(jìn)行噴涂的效果較好。預(yù)熱系統(tǒng)、內(nèi)除銹系統(tǒng)、內(nèi)噴涂系統(tǒng)、涂層固化系統(tǒng)組成管道內(nèi)涂敷作業(yè)線，能夠有效地降低施工成本。

三、長(zhǎng)輸管道施工裝備及施工技術(shù)的發(fā)展

在長(zhǎng)輸管道施工設(shè)備方面，我國(guó)具有較高的優(yōu)勢(shì)。其中的主要裝備在國(guó)際上也處于領(lǐng)先地位。這里包包括線路測(cè)量、管溝開(kāi)挖、管道下溝、管道組裝與焊接、盾構(gòu)、定向鉆穿越頂管、等均具備了專業(yè)化的施工機(jī)具。

管道焊接：作為管道施工的重要一環(huán)，管道焊接對(duì)于管道工作的效率和可靠性、安全性都有舉足輕重的作用。從長(zhǎng)輸管道建設(shè)開(kāi)始，歷經(jīng)了手工電弧焊焊、半自動(dòng)焊接和自動(dòng)焊接技術(shù)等四個(gè)發(fā)展過(guò)程。

在90年代初期，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道普遍采用手工電弧焊下向焊的工藝方法，大電流、高焊速是這種技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，焊接速度可達(dá)20-50cm/min，效率很高。但這種焊接工藝的最大困境是全人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量控制難，需要有較高的技術(shù)水平，受人為因素影響較大。目前，這種焊接方法主要針對(duì)困難復(fù)雜地段和焊接設(shè)備難以施展的情況。

相對(duì)于手持焊槍施焊的技術(shù)，半自動(dòng)焊有了較大的提高。這種焊接技術(shù)的工作方法是通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連續(xù)送絲。這種方式能夠有效節(jié)省時(shí)間，特別是更換焊條等輔助過(guò)程，還能同時(shí)減少焊接引弧、收弧等焊接缺陷，焊接合格率能夠盡可能地不受人為或者外界因素影響，是長(zhǎng)輸管道主要的焊接方式之一。

借助于機(jī)械和電氣的方法實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)化，是當(dāng)前所用的最為普遍的自動(dòng)焊技術(shù)。這種焊接工藝中，人工不直接從事管道的焊接，而是主要從事監(jiān)控等作業(yè)。自動(dòng)焊接技術(shù)的普遍應(yīng)用和推廣是從西氣東輸工程開(kāi)始的。這種焊接方法在地面開(kāi)闊、適合大規(guī)模機(jī)械化施工的場(chǎng)所有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在戈壁無(wú)人區(qū)等施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得良好效果，創(chuàng)造機(jī)組日焊接150道口的優(yōu)異成績(jī)。

“非開(kāi)挖”敷設(shè)地下管道是當(dāng)今的一項(xiàng)備受推崇的先進(jìn)技術(shù)，也是在國(guó)際管道工程中具有生命力的技術(shù)。目前，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到了廣泛使用。在穿越河流、公路、鐵路與障礙物的埋地管道的施工過(guò)程中，能夠通過(guò)不開(kāi)挖的方式使管線實(shí)現(xiàn)施工，既避免了地表的損壞，又實(shí)現(xiàn)了管道的完整性，是施工的客觀需要。我國(guó)近年來(lái)在長(zhǎng)輸管道的建設(shè)中大量采用盾構(gòu)穿越技術(shù)，已有多條大型河流進(jìn)行了盾構(gòu)穿越。目前采用的盾構(gòu)法穿越施工采用的主要設(shè)備是泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)。

四、管道的檢測(cè)技術(shù)與工藝

長(zhǎng)輸管道的檢測(cè)，是保障管道正常運(yùn)行的基礎(chǔ)保障。對(duì)于長(zhǎng)度超長(zhǎng)、跨度大等一系列管線，如何能夠保障管道的正常運(yùn)行，需要有科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)作為保障。目前，環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在我國(guó)長(zhǎng)輸管道檢測(cè)中占有主要部分，這種技術(shù)采用射線管道爬行器技術(shù)和管道環(huán)焊縫全自動(dòng)超聲波（AUT）技術(shù)。國(guó)外檢測(cè)技術(shù)和無(wú)損檢測(cè)技術(shù)保持同步，特別是管道環(huán)焊縫全自動(dòng)超聲波（AUT）技術(shù)，是近年來(lái)國(guó)際上新采用的管道檢測(cè)技術(shù)。管道爬行器技術(shù)是近年來(lái)舉起的一種新型檢測(cè)技術(shù)，這種技術(shù)需要一個(gè)管道爬行器。它是一種專業(yè)性很強(qiáng)的專用設(shè)備，生產(chǎn)和研制的國(guó)家不多，在這方面國(guó)內(nèi)與世界最先進(jìn)水平之間的差距也不是很大。這種技術(shù)的特點(diǎn)是通過(guò)x射線產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生的射線可以在管道中進(jìn)行持續(xù)地運(yùn)行，這種技術(shù)需要具有高壓自動(dòng)穩(wěn)壓能力，電動(dòng)機(jī)的無(wú)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)定位曝光，遙控定時(shí)時(shí)間調(diào)整功能的實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)救護(hù)。

五、探索建立“數(shù)字管道”體系

現(xiàn)代管道技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為一項(xiàng)綜合了遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和全球定位技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)于一身的管道科學(xué)。我國(guó)長(zhǎng)輸管道的設(shè)計(jì)和施工、管理等方面，更是基于這種努力方向在不斷推進(jìn)。現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)使我們能夠充分利用數(shù)字技術(shù)。我們把管道自身的參數(shù)、周?chē)h(huán)境及其變化及管道沿線溫度、濕度、含水、化學(xué)成分等參數(shù)變化集中形成較為完備的數(shù)據(jù)庫(kù)，在網(wǎng)絡(luò)模式下進(jìn)行集中，可以使人們?cè)诠艿澜ㄔO(shè)前期、中期、投產(chǎn)、管理運(yùn)行等各個(gè)方面，盡可能地實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行、科學(xué)評(píng)價(jià)、良好維護(hù)和管理，實(shí)現(xiàn)管道的平穩(wěn)運(yùn)行。

保證長(zhǎng)輸管道的建設(shè)質(zhì)量是一項(xiàng)長(zhǎng)期和艱巨的任務(wù)，我們必須不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，堅(jiān)持多種技術(shù)合作進(jìn)行，不斷地在優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高施工水平和質(zhì)量上不斷努力，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出積極的貢獻(xiàn)。endprint