淺談長輸管道施工中常遇問題與應(yīng)對措施

肖斌

(遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司,遼寧盤錦 124010)

淺談長輸管道施工中常遇問題與應(yīng)對措施

肖斌

(遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司,遼寧盤錦 124010)

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,長輸管道輸送由于具有運輸成本低等優(yōu)點,在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。管道輸送在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的作用,但由于長輸管道的工程線路較長、投資量和工程量較大,因此,對長輸管道施工管理進行安全質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵。本文分析了長輸管道施工中常見的問題,并且根據(jù)這些問題提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施,以此給長輸管道施工人員提供參考。

長輸管道施工應(yīng)對措施質(zhì)量控制

長輸管道在我國能源輸送領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，管道施工技術(shù)也在逐漸提高，給我國的能源安全做出了重大貢獻。但是在長輸管道施工過程中也會出現(xiàn)各種問題，例如在施工中如何選擇管道材料，如何防止管道斷裂等。我國長輸管道施工中的試壓標準和程序等還存在一定的缺陷[1]。如果不解決這些問題很可能出現(xiàn)各種安全問題，甚至出現(xiàn)毀滅性的損害，同時也影響到管道的運行安全，無法發(fā)揮長輸管道應(yīng)有的作用。

1 管道材料的選擇方法

長輸管道施工中首先需要對管道材料進行選擇，在保證管道輸送量和輸送壓力的情況下，選擇高強度材質(zhì)的管道可以減少管材的使用量，并且減少鋼材的運輸費用等。從經(jīng)濟的層面考慮，我國大型長輸工程施工中一般選擇高強度鋼材的管道，例如X80等。但由于煉鋼等技術(shù)原因，現(xiàn)有的高強度鋼材在韌性和質(zhì)量上還存在一定的缺陷，特別是X80超高壓力鋼材的缺陷更加明顯。高強度鋼材的主要缺陷有：(1)韌性不足。高強度鋼材的韌性還沒有隨著鋼材強度的提高而提高，特別是管材沖擊韌性的CNN值還沒有得到有效提高，這也在一定程度上增加了鋼材韌性斷裂的可能性。(2)質(zhì)量控制難度大。高強度管材的內(nèi)部很容易出現(xiàn)無法檢測的隱形裂縫，隱形裂縫和韌性不足等缺陷，加上鋼材在長時間的運輸過程中很容易出現(xiàn)各種不確定性的損傷，增加了鋼材管道產(chǎn)生斷裂的概率，也大大增加了對高強度鋼材管道進行質(zhì)量控制的難度。

統(tǒng)計表明，長輸管道施工中使用X60以上的高強度管材，均在一定程度上出現(xiàn)了管道斷裂問題。強度管材除了具有自身缺陷外，還存在一些不確定性因素，例如運輸和施工過程中的損傷等。管道的管徑大、運輸時間長、焊接技術(shù)不良等因素，都可能增加管道焊縫漏檢的概率。加上運輸過程存在一定的風險，對管道的安全性能提出了更高的要求[2]。和X65、X80等高強度鋼材相比，X60級鋼管的技術(shù)相對更加成熟，CNN值也比較高、焊接工藝相對更加成熟，鋼管發(fā)生斷裂的概率相對較小。因此在長輸管道施工過程中應(yīng)該盡量選擇X60和X65等。

2 管道韌性斷裂及其應(yīng)對措施

長輸管道發(fā)生斷裂的原因主要在運輸過程中，管道的內(nèi)壁如果出現(xiàn)損傷在運輸過程中很容易出現(xiàn)開裂。開裂后管道就像發(fā)生了多米諾骨牌效應(yīng)，裂紋會從開裂處延伸到管材的兩端。因此，等級較高的管材在投入使用前應(yīng)該采取有效措施預防管道發(fā)生裂紋擴展的問題。根據(jù)性質(zhì)的不同，可以將管道裂紋分為脆性和韌性兩種。在長輸管道施工中出現(xiàn)的主要是韌性斷裂[3]。隨著煉鋼技術(shù)水平的不斷提高，一些高強度鋼材的韌性轉(zhuǎn)變問題已經(jīng)降到-40攝氏度以下，我國大部分地區(qū)不具備發(fā)生脆性斷裂的氣候條件。但如果管道的CNN值很低，在常溫下鋼管也會發(fā)生韌性斷裂。一般條件下，韌性斷裂的裂紋擴展速度不高于250m/s，而天然氣等氣體的減壓波速可以達到400m/s，所以一般來說裂紋發(fā)生擴展的可能性并不大。

但如果考慮到裂紋尖端運輸介質(zhì)保留壓力的影響，氣體體積會在釋放的過程中發(fā)生快速膨脹，并且膨脹的過程中氣體會把能量傳遞給裂紋，這也會導致CNN值不高的高強度管材在常溫條件下發(fā)生裂紋擴展。裂紋所在處介質(zhì)的壓力和裂紋的擴展速度成正比。裂紋所在處介質(zhì)的壓力越大，在管道環(huán)向應(yīng)力和管道直徑增加的情況下，裂紋的擴展速度也會逐漸增加，也增加了管道韌性斷裂失穩(wěn)擴展的概率，對裂紋的控制也越來越困難。

近年來出于對管道運輸經(jīng)濟因素的考慮，長輸管道施工中一般使用X65及以上的高強度鋼材管道。因此，在防止管道韌性斷裂擴展的過程中，對管道材料的韌性也提出了更高的要求。例如，根據(jù)資料統(tǒng)計表明西氣東輸管道的CNN值只有大于154J才能保證管道進行自身止裂，但要達到這種韌性指標十分困難而且缺乏經(jīng)濟效應(yīng)。長輸管道使用X65及以上的高強度鋼材，應(yīng)該注意鋼材的韌性斷裂擴展問題。如果在施工過程中通過設(shè)置止裂環(huán)或間隔插入低強度高韌性鋼管等措施進行止裂，不僅加重了工程的作業(yè)量，還增加了投入成本。所以應(yīng)該從經(jīng)濟的角度考慮，根據(jù)不同地區(qū)的級別確定經(jīng)濟合理的止裂裝置和間距。

3 管道的質(zhì)量檢驗方法

管道的使用壽命和經(jīng)濟效益與管道質(zhì)量的好壞有很大的關(guān)系，管道質(zhì)量也影響到管道的運行安全。我國制定了詳細的長輸管道施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗標準，其中對使用管道材料、施工工序、施工管道質(zhì)量檢驗等做出了詳細嚴格的規(guī)定，但根據(jù)實際施工經(jīng)驗，現(xiàn)有的施工規(guī)范中還有很多需要探討的地方。

我國現(xiàn)有的管道質(zhì)量檢驗標準規(guī)定，如果輸送的是氣體介質(zhì)實驗壓力應(yīng)該不低于管道設(shè)計壓力的1.25倍。同時我國設(shè)計規(guī)范也對管道操作壓力進行了明確規(guī)定，管道的強度實驗壓力應(yīng)該大于最低屈服極限的0.9倍。研究表明，按照相關(guān)規(guī)范進行壓力實驗只能最多排除30%的缺陷，如果將實際屈服極限等因素考慮在內(nèi)，靜態(tài)實驗方法能夠排除的缺陷也不足30%，因此，按照規(guī)定的實驗方法進行測試不是完全正確的。

相關(guān)規(guī)定中關(guān)于試壓工序的規(guī)范也存在一定的問題。由于一根鋼管中可能存在不同的缺陷，加上管材的長度比較長，這樣管材可能經(jīng)過多次試壓。在試壓過程中如果反復進行升壓和降壓，可能會導致裂紋擴展的積累，導致管材中出現(xiàn)承壓逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。一些管材在前幾次實驗過程中如果壓力較高可能不會出現(xiàn)問題，但在后續(xù)的低壓實驗過程中可能出現(xiàn)泄露問題。因此，實驗過程中應(yīng)該適當提高實驗壓力并降低實驗次數(shù)，并選擇較為合理的試壓程序和方法。

4 結(jié)語

施工安全是保證長輸管道正常運營，并實現(xiàn)經(jīng)濟效益的重要措施。長輸管道工期長，工程投資較大且安全問題復雜多樣，在實際施工過程中應(yīng)該做好前期勘查設(shè)計，選擇合理的管道材料，并且在施工和運營過程中充分考慮管道安全性能，以保障長輸管道運行安全。

[1]尹國耀,楊文友,胡成洲.庫爾勒—鄯善輸油管道工程中施工新技術(shù)的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè),2010(02).

[2]于金奎,谷俠.長輸管道鋪設(shè)焊接時提升應(yīng)力分析及其計算機解法[J].石油工程建設(shè),2011(05).

[3]張吉坤,宗照峰,魏廣起.長輸管道掃線施工工藝[J].油氣田地面工程,2012(01).