試析長輸管道施工中常遇問題與應對措施

1、<p>　　試析長輸管道施工中常遇問題與應對措施</p><p>　　摘要：長輸管道對我國的國民經(jīng)濟具有重要作用，因其施工跨度大等特點，長輸管道的施工難度較大，本文總結長輸管道在施工中較為常見的問題，對應對措施進行討論，有一定的參考價值。 </p><p>　　關鍵詞：長輸管道；常見問題；應對措施 </p><p>　　中圖分類號：TQ547.8+1文獻標

2、識碼： A </p><p><b>　　1管道材質(zhì)的選擇 </b></p><p>　　長輸管道施工面臨的第一個問題就是管道材質(zhì)的選擇。在保證相同的輸送量和輸送壓力的情況下，相比普通材質(zhì)的管道，使用高強度鋼材管道可以減少鋼材用量，減少運輸鋼材物流費用等優(yōu)點。因此從經(jīng)濟效益的角度考慮，目前國內(nèi)外大型長輸工程多選用高強度鋼材的管道，如X65、X70、X80等。 <

3、/p><p>　　但是由于煉鋼、軋制等技術原因，目前高強度鋼管在產(chǎn)品質(zhì)量和鋼材韌性上都存在缺陷，特別是X80這樣的超高壓力鋼管，缺陷尤為明顯。 </p><p>　　高強度鋼材的主要缺陷： </p><p>　　①鋼材韌性不足。高強度鋼材的韌性尤其是管材沖擊韌性的上平臺能（CNN值）沒有隨鋼材強度的提高而得到相應提高，這樣增加了發(fā)生韌性斷裂的可能性。②產(chǎn)品質(zhì)量控制難度大

4、，在管材內(nèi)部易出現(xiàn)難以被檢測出的隱形缺陷。韌性不足和管材內(nèi)部存在的隱形缺陷，再加上管道需要經(jīng)過長途運輸才能到達施工現(xiàn)場，因此在這個運輸過程當中，韌性不足的高強度管材容易造成不確定的損傷，這三個因素交織在一起，使得高強度鋼材管道發(fā)生延性斷裂的概率大大增加。根據(jù)筆者自己的長輸管道施工經(jīng)驗，再加上對有關廣西區(qū)內(nèi)的管道施工的資料統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：使用X60以上級高強度管材的各級管道，均有管道發(fā)生過延性斷裂問題。除了上述高強度鋼材管道的自身缺陷，還有

5、一些不確定因素。如管道的運輸、施工損傷等不確定因素。由于其管徑大、輸送距離長，運輸施工損傷及焊接技術不過關，導致的焊縫缺陷漏檢幾率增大，再加上輸送車輛或者火車運輸風險大，這些因素都對管道安全提出了更高的要求。而相比 X65、X70、X80 等高強度鋼材材質(zhì)管道，X60、X65級鋼管技術較為成熟，CNN值較高、焊接工藝也較為成熟，發(fā)生延性斷裂的概率較小。 </p><p>　　2管道的韌性斷裂與應對措施 </

6、p><p>　　1960年，美國Transwestem公司對輸氣管道進行使用前的氣壓試驗。在這次氣壓試驗中，實驗對象是一條直徑準762、材質(zhì)X52的輸氣管道。實驗結果是管道發(fā)生了13km的斷裂。在多方查找原因后，引起斷裂的原因竟是運輸過程中，一條管道內(nèi)壁的損傷。管道內(nèi)壁受損傷后在受壓的情況下開始起裂。起裂后，猶如引發(fā)多米諾骨牌效應，裂紋從起裂處沿著管材向兩邊擴展。所幸的是，當時管道尚未投入運營，并沒有造成嚴重的后果。

7、 </p><p>　　因此，材質(zhì)等級較高的管道在設計時就應考慮采取何種措施來避免出現(xiàn)管道裂紋失穩(wěn)擴展的問題。管道斷裂可以分為脆性斷裂和韌性斷裂兩種?，F(xiàn)在長輸管道施工中管道斷裂主要是韌性斷裂。隨著現(xiàn)代冶金技術水平的不斷提高，像 X70 鋼其韌性形貌轉變溫度已達到-40℃以下，在我國一般不具備發(fā)生脆性斷裂的氣候條件。但當管道的 CNN 值較低時，即使在常溫條件下管道也極易發(fā)生韌性斷裂。按照舊的理論，韌性斷裂的裂紋擴

8、展速度一般只有60～250m/s，而像天然氣等氣體的減壓波速度約為400m/s。因此，按常理講，裂紋發(fā)生裂紋擴展的可能性不大。然而舊的理論并沒有考慮裂紋尖端處輸送介質(zhì)保留的壓力。氣體的體積會在釋放的過程中發(fā)生膨脹，同時氣體膨脹把能量傳送給裂紋，這樣CNN值不高的高強度管材在常溫條件下也會造成裂紋的繼續(xù)擴展。裂紋處介質(zhì)的壓力與裂紋擴展速度成正比。裂紋處介質(zhì)的壓力越高，隨著環(huán)向應力以及管道直徑的增加，裂紋擴展速度越快，產(chǎn)生韌性斷裂失穩(wěn)擴展的

9、機率就越大，換句話說，此種情況下止裂越困難。 </p><p>　　尤其是近年來，出于管道運輸?shù)慕?jīng)濟效益考慮，長輸管道施工中多采用X65及以上的高強度材質(zhì)、直徑較大的管道，在此種背景下，防止管道韌性斷裂失穩(wěn)擴展，對管材的韌性提出了更高的要求。例如，據(jù)有關資料統(tǒng)計，西氣東輸管道（管道材質(zhì)為X70，管徑為1016mm，壁厚為19mm，輸送介質(zhì)為天然氣），其上平臺能應達到154J才能保證管道自身止裂。簡而言之，長輸管道

10、選用X65級及以上的管材，應特別注意韌性斷裂失穩(wěn)擴展的問題。若采取設置止裂環(huán)止裂裝置以及間斷插入低強高韌性鋼管等措施，這樣加重了工程量，增加了投入，這樣無疑是不經(jīng)濟的。如果不選擇X60、X65級鋼管，出于經(jīng)濟考慮，根據(jù)不同的地區(qū)級別，確定經(jīng)濟合理的止裂裝置設置間距是較好的選擇。 </p><p><b>　　3管道的質(zhì)量檢驗 </b></p><p>　　管道質(zhì)量的好

11、壞決定管道的使用壽命以及管道運營經(jīng)濟效益的大小，同時更是直接關系著管道的運行安全。我國的長輸管道施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗評定標準內(nèi)容詳細，其中對長輸管道設計、長輸管道材料檢驗、長輸管道各施工工序質(zhì)量的檢驗更是規(guī)定嚴格詳實，這里不再贅述。但是根據(jù)筆者的研究和工作經(jīng)驗，規(guī)范中對于管道試壓檢驗以及質(zhì)量檢驗評定標準中有需要進一步探討的地方。我國現(xiàn)行的管道質(zhì)量檢驗評定標準中規(guī)定，管道輸送的是氣體介質(zhì)時，試驗壓力必須達到管道設計工作壓力的1.25倍以上。

12、筆者走訪調(diào)查當中發(fā)現(xiàn)，按照規(guī)定壓力進行試壓只能排除管道中25～30％的缺陷，如果再把不同廠家供應的鋼材其實際屈服極限與規(guī)定值的差別考慮在內(nèi)，靜態(tài)的試驗方法所排除的缺陷可能達不到25～30％。 </p><p>　　因此說，規(guī)定中的試驗方法并不是完全正確的。相比我國采用的靜態(tài)試驗方法，西方發(fā)達國家一般采用動態(tài)的壓力一容積圖試壓方法。該方法采用的試驗壓力不是一個定值，而是一個動態(tài)值。它將試驗壓力控制在 0.95～1.

13、0 倍材料實際屈服極限之間。這種檢驗方法的科學之處在于不但適用于檢驗不同廠商生產(chǎn)的管材，而且能檢測出60％以上的有害缺陷。 </p><p>　　我國規(guī)定中的試壓工序也存在問題。由于一根管材往往存在不同種類的缺陷，再加上管材的長度都非常長，這樣管材往往經(jīng)過多次試壓。如果在試壓工序中反復升壓降壓，會造成缺陷處裂紋擴展的積累，從而導致管材出現(xiàn)承壓能力逆轉現(xiàn)象。承壓能力逆轉現(xiàn)象也是很多管道試壓時出現(xiàn)怪象的原因。 <

14、;/p><p>　　一些管材，前幾次試驗壓力達到較高水平時不出現(xiàn)問題，但后面的試壓時，卻在較低壓力水平時出現(xiàn)泄漏。因此，采用提高試驗壓力，降低試驗次數(shù)的試壓程序和方法較為合理。具體的做法就是對管道分段進行強度試壓，從而避免管材出現(xiàn)承壓能力逆轉的現(xiàn)象。運用高科技手段，對各段間連接的死口進行 100％超聲波和射線探傷，只做整體嚴密性檢查并且取消整體強度試壓。這樣不但可以節(jié)省試壓時間和費用，而且還能有效暴露管道的有害缺陷，

15、這樣同樣可以避免管材承壓能力逆轉現(xiàn)象的出現(xiàn)。 </p><p>　　4地震活動斷層對管道的影響 </p><p>　　就我國而言，我國地質(zhì)條件復雜。長輸管道輸送距離長，而且一般會經(jīng)過多處地質(zhì)條件極其復雜的斷層地帶，一旦出現(xiàn)地震斷層，對經(jīng)過該地區(qū)的長輸管道的影響無疑是毀滅性的。因此在長輸管道施工之前，必須做好地質(zhì)勘察工作，同時還要借鑒吸收國內(nèi)外先進的抗震經(jīng)驗，對穿越斷層段的長輸管道進行分析和

16、研究，必須制定出可靠的抗震方案予以應對。 </p><p>　　因此，在地震高發(fā)地區(qū)和斷層帶進行長輸管道施工時，應嚴格遵守《埋地管道抗震規(guī)范》總的規(guī)定，同時還要根據(jù)斷層的不同情況做具體分析，制定出詳細的預防手段。 </p><p><b>　　5結 語 </b></p><p>　　安全是保證長輸管道正常運營、實現(xiàn)經(jīng)濟效益的關鍵。長輸管道工程線

17、路長，工期長，投資大、整體性強，遇到的安全問題復雜多樣。因此在工程線路前期勘察設計、長輸管道材質(zhì)選用、施工過程及將來的運營管理中應充分考慮管道的安全性能，以確保其運行安全，為國民經(jīng)濟的暢通發(fā)展輸送“血液”。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]潘家華．未來十年我國油氣管道用鋼管發(fā)展中的幾個課題[J]．焊管，2002（04）． &