探討長輸管道施工中常見問題及應(yīng)對策略

馬玉琢（遼河石油勘探局油田建設(shè)工程二公司 遼寧省 盤錦市 124010）

在我國的能源運(yùn)輸領(lǐng)域長輸管道得到了廣泛的應(yīng)用，但是從長輸管道的施工來看，顯現(xiàn)出很多問題。例如在施工中怎樣結(jié)合現(xiàn)實(shí)條件對管道的型號、材質(zhì)合理選擇，怎樣對管道的韌性斷裂做到有效預(yù)防，如何預(yù)防控制管道受地震活動(dòng)斷層帶影響。此外，當(dāng)前我國實(shí)行的試壓標(biāo)準(zhǔn)與程序也不夠完善，如果不妥善處理好這些問題，勢必會(huì)引發(fā)管道安全問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)劤刹豢霸O(shè)想的后果，所以對這些問題必須引起重視。

一、關(guān)于管道材質(zhì)的選擇方面

管道材質(zhì)的選擇是長輸管道施工需要面對的首要問題。從經(jīng)濟(jì)效益的立場出發(fā)，現(xiàn)階段國內(nèi)外大型長輸工程管道大部分都采用高強(qiáng)度鋼材，如X80、X70、X65等。

受軋制、煉鋼等技術(shù)方面的影響，現(xiàn)階段的高強(qiáng)度鋼管在鋼材韌性與產(chǎn)品質(zhì)量方面均有缺陷存在，尤其是X80這種超高壓力鋼管存在的缺陷更為顯著。高強(qiáng)度鋼材存在的缺陷主要有：①鋼材缺乏足夠的韌性。隨鋼材強(qiáng)度的提高，高強(qiáng)度鋼材的韌性特別是管材沖擊韌性的上平臺(tái)能（C NN值）沒有隨之提高，如此導(dǎo)致韌性斷裂發(fā)生率很大。②存在很大的難度控制產(chǎn)品質(zhì)量，在管材內(nèi)部經(jīng)常有隱形缺陷存在，這種缺陷難以被檢測出來。高強(qiáng)度鋼材管道存在很高的可能性出現(xiàn)延性斷裂。同時(shí)高強(qiáng)度鋼材管道的自身也存在一些缺陷與很多不確定因素，例如管道的運(yùn)輸、施工損傷等。與X80、X70、X65等高強(qiáng)度鋼材材質(zhì)管道比較，X60、X65級鋼管在技術(shù)方面相對要更加成熟一些，具有較高的C NN值，以及相對成熟的焊接工藝，延性斷裂發(fā)生的可能性比較低。所以選用X60、X65對于長輸管道施工更為適合。

二、關(guān)于管道的韌性斷裂及應(yīng)對策略

在受壓的條件下，管道內(nèi)壁受損傷就會(huì)起裂。起裂發(fā)生后，就會(huì)產(chǎn)生類似于多米諾骨牌效應(yīng)的后果，裂紋不斷擴(kuò)展。脆性斷裂與韌性斷裂是管道斷裂的兩種類型。韌性斷裂是當(dāng)前長輸管道施工中主要的管道斷裂類型?，F(xiàn)代冶金技術(shù)水平有了顯著的提高，如X70鋼的韌性形貌轉(zhuǎn)變溫度能夠低于-40℃，脆性斷裂在我國總體來說不具備發(fā)生的氣候條件。但如果管道的C NN值特別低，下管道就算處于在常溫條件發(fā)生韌性斷裂的可能性也很大。

近年來管道運(yùn)輸從考慮經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，多采用X65及以上的直徑較大、高強(qiáng)度材質(zhì)的管道應(yīng)用于長輸管道施工中。處于這種形勢下，為了對管道韌性斷裂失穩(wěn)擴(kuò)展做到有效地防止，要求管材必須具備很強(qiáng)的韌性。以西氣東輸管道為例，有資料顯示管道材質(zhì)采用的是X70，壁厚度是19毫米，管徑長度是1016毫米，天然氣是輸送介質(zhì)，要想保證管道自身止裂要求其上平臺(tái)能應(yīng)達(dá)到154J才能。顯然，要實(shí)現(xiàn)這種韌性指標(biāo)不僅難度大而且不經(jīng)濟(jì)。

總體來說，選用X65級及以上的管材對于長輸管道比較恰當(dāng)，對韌性斷裂失穩(wěn)擴(kuò)展的問題要特別注意。要是使用設(shè)置止裂環(huán)止裂裝置或?qū)Φ蛷?qiáng)高韌性鋼管間斷插入等方法，就會(huì)使工程量加大，投入也會(huì)提高，顯然不經(jīng)濟(jì)。要是鋼管不采用X60、X65級的，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，結(jié)合地區(qū)級別的差異，保證止裂裝置設(shè)置間距經(jīng)濟(jì)合理是十分理想的選擇。

三、關(guān)于管道的質(zhì)量檢驗(yàn)方面

從我國的長輸管道質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)與施工規(guī)范來看內(nèi)容十分詳細(xì)，但是筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于管道試壓檢驗(yàn)、質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)還存在有些不完善的地方。

目前我國采取的管道質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)是這樣規(guī)定的，管道輸送的介質(zhì)為氣體的情況下，試驗(yàn)壓力一定要超過管道設(shè)計(jì)工作壓力的1.25倍。關(guān)于管道操作壓力我國的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定為，管道操作壓力的大小應(yīng)按照材料規(guī)定最低屈服極限的0.72倍這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力一定要為材料規(guī)定最低屈服極限的0.9倍。筆者經(jīng)過走訪調(diào)查得知，以規(guī)定壓力為標(biāo)準(zhǔn)展開試壓只能對管道中25～30%的缺陷排除，要是再考慮不同廠家供應(yīng)的鋼材的實(shí)際屈服極限與規(guī)定值的之間的差別，靜態(tài)的試驗(yàn)方法對缺陷的排除存在較高可能達(dá)不到25～30%這一比例。所以說，規(guī)定中的試驗(yàn)方法不夠完善，其正確性有待驗(yàn)證。

西方發(fā)達(dá)國家基本采用動(dòng)態(tài)的壓力一容積圖試壓方法。這種方法下試驗(yàn)壓力是一個(gè)動(dòng)態(tài)值。它可以把試驗(yàn)壓力控制在0.95～1.0倍材料實(shí)際屈服極限范圍內(nèi)。這種檢驗(yàn)方法之所以比較科學(xué)是因?yàn)樗冗m用于對不同廠商生產(chǎn)的管材檢驗(yàn)，而且對有害缺陷的檢驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到60%以上的比例。

從我國規(guī)定中的試壓工序來看也存在很多不足。因?yàn)橐桓懿耐ǔＳ胁煌N類的缺陷存在，同時(shí)由于上管材具有特別長的長度，這樣管材通常需要經(jīng)過多次試壓。要是在試壓工序中反復(fù)進(jìn)行升壓降壓，會(huì)導(dǎo)致缺陷處裂紋擴(kuò)展不斷積累，最終造成管材發(fā)生承壓能力逆轉(zhuǎn)的情況。承壓能力逆轉(zhuǎn)情況的發(fā)生也是不少管道試壓時(shí)產(chǎn)生怪象的主要原因。有的管材，前幾次試驗(yàn)壓力達(dá)到很高水平時(shí)沒有任何問題發(fā)生，但進(jìn)行后面試壓時(shí)，在壓力水平處于十分低的狀態(tài)下發(fā)生泄漏。

所以，比較合理的試壓程序與方法是對試驗(yàn)壓力提高，對試驗(yàn)次數(shù)降低。對管道分段展開強(qiáng)度試壓是具體方法，預(yù)防管材發(fā)生承壓能力逆轉(zhuǎn)的情況。依靠高科技手段，對各段間連接的死口展開徹底的超聲波與射線探傷，只對整體進(jìn)行嚴(yán)密性檢查，對整體強(qiáng)度試壓取消。如此可以使試壓時(shí)間與費(fèi)用都實(shí)現(xiàn)降低，對管道存在的有害缺陷進(jìn)行暴露，對于控制管材承壓能力逆轉(zhuǎn)情況的發(fā)生也非常有效。

四、地震活動(dòng)斷層對管道產(chǎn)生影響

長輸管道輸送由于距離特別長，通常要經(jīng)過地質(zhì)條件十分復(fù)雜的斷層地帶，如果遇到地震斷層，對經(jīng)過這個(gè)地區(qū)的長輸管道能夠產(chǎn)生毀滅性的的影響。所以在長輸管道沒有施工前，一定要全面細(xì)致地展開地質(zhì)勘察工作，同時(shí)對國內(nèi)外先進(jìn)的抗震經(jīng)驗(yàn)借鑒吸收，分析研究穿越斷層段的長輸管道，一定要出臺(tái)有效的抗震方案積極做好應(yīng)對。如果長輸管道施工處于地震高發(fā)地區(qū)或斷層帶，必須對《埋地管道抗震規(guī)范》總的規(guī)定嚴(yán)格遵守，同時(shí)結(jié)合斷層的實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，出臺(tái)具體的預(yù)防措施。

結(jié)語

長輸管道要想實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)營，保障經(jīng)濟(jì)效益的取得一定要加強(qiáng)安全建設(shè)。工程量大、投資大、線路長，整體性強(qiáng)，建設(shè)周期長都是長輸管道的施工特點(diǎn)，需要應(yīng)對的安全問題特別復(fù)雜而且多樣化。所以關(guān)于管道安全性能的考慮一定要貫穿在工程線路前期勘察設(shè)計(jì)、長輸管道材質(zhì)選用、施工過程、將來的運(yùn)營管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，這樣才能為其運(yùn)行安全提供可靠的保障，進(jìn)而更好地發(fā)揮長輸管道在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中的積極作用。

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