天然氣輸送管道發(fā)展及相關(guān)技術(shù)分析

＊李 想

（遼河油田燃?xì)饧瘓F(tuán) 遼寧 124010）

天然氣輸送管道發(fā)展及相關(guān)技術(shù)分析

＊李 想

（遼河油田燃?xì)饧瘓F(tuán) 遼寧 124010）

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，天然氣的需求量不斷增加，給天然氣輸送管道提出了更高要求。天然氣輸送管道主要是將凈化后的天然氣輸送到城市之中，為民眾的日常生活提高服務(wù)，在城市和天然氣凈化廠之間，建立有力的輸送橋梁。盡管在當(dāng)下，我國(guó)的天然氣輸送管道和西方國(guó)家還存在著一定的差距，但相信只要我們的工作人員把握天然氣輸送管道的發(fā)展趨勢(shì)，不斷發(fā)展與完善其相關(guān)技術(shù)，定能取得更加顯著的成績(jī)來。

天然氣；輸送管道；發(fā)展；技術(shù)分析

研究發(fā)現(xiàn)，為達(dá)到提高天然氣輸送效率的目的，增加天然氣輸送壓力或增大管徑是主要解決措施，同時(shí)也是天然氣輸送工程未來主要的發(fā)展方向，應(yīng)引起天然氣輸送行業(yè)的高度重視。隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些新材料、新工藝和新設(shè)備的引入，使得天然氣輸送管道無論是在設(shè)計(jì)上、施工中，亦或者是運(yùn)營(yíng)管理的方面，都有了很大的突破。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)的天然氣輸送管道建設(shè)中，引入了國(guó)際上先進(jìn)的管理技術(shù)，在施工中，也運(yùn)用到了較為先進(jìn)的施工工具，整體實(shí)力正逐漸朝著國(guó)際水平的最前列靠攏。本文分析了提高天然氣管道輸送效率的相關(guān)措施，并以φ1422大口徑鋼管為例，探討其發(fā)展制約因素，提出改進(jìn)方法，為提高管道輸送天然氣能力提供針對(duì)性指導(dǎo)。

1.天然氣輸送管道技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

(1)高壓氣管道

針對(duì)當(dāng)前天然氣輸送管道的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析可以看出，高強(qiáng)度、高壓力的管道將會(huì)是未來天然氣輸送管道的主流發(fā)展方向，高壓氣管道主要是根據(jù)輸氣距離與輸氣總量來進(jìn)行決定的，輸量越高，成本相對(duì)越劃算；當(dāng)輸送距離達(dá)到五千公里時(shí)，高壓輸氣的成本會(huì)變得更低，并且對(duì)于管道設(shè)計(jì)時(shí)所需要的成本投入而言，高壓氣管道也具備一定的優(yōu)勢(shì)，并且通過設(shè)計(jì)與建設(shè)內(nèi)容上的合理?xiàng)l款，可以讓高壓氣管道具備更加實(shí)用化的特點(diǎn)。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，與高壓氣管道相關(guān)的新型材料內(nèi)容正在深入的開發(fā)研究中，在高鋼級(jí)管材外部，包裹一層玻璃鋼與合成樹脂，能夠進(jìn)一步提高管道的輸送能力，同時(shí)相應(yīng)的也會(huì)降低輸送成本，進(jìn)一步增強(qiáng)管道的強(qiáng)度，提高其供氣的整體性能。

(2)高壓富氣輸送技術(shù)及斷裂控制

高壓富氣輸送技術(shù)主要是指在天然氣輸送的過程里，采用高壓的方法，使輸送氣體的狀態(tài)始終保持在一個(gè)臨界點(diǎn)上。采用高壓富氣輸送技術(shù)，能夠有效節(jié)省經(jīng)濟(jì)開支，但這種方式對(duì)管道材料的要求較高，因?yàn)樵谶M(jìn)行富氣輸送時(shí)，天然氣具有較高的熱值，這種情況下管材不能出現(xiàn)裂紋。以Alliance管道為代表的高壓富氣輸送是天然氣輸送技術(shù)上的重要?jiǎng)?chuàng)新內(nèi)容，其控制斷裂的技術(shù)是該管道的關(guān)鍵組成，在未來的發(fā)展趨勢(shì)下，只有深入了解高鋼級(jí)管道鋼管的斷裂控制，才是實(shí)現(xiàn)低成本建設(shè)的重要前提。

(3)多項(xiàng)混輸技術(shù)

在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的天然氣輸送管道技術(shù)上，多項(xiàng)混輸技術(shù)受到了熱烈的追捧，近些年來都投入了較大的研究力度，在這項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容上，英國(guó)、法國(guó)及挪威等歐洲國(guó)家相繼建成了不同規(guī)模的試驗(yàn)管道，應(yīng)用大功率的計(jì)算機(jī)，以及多種先進(jìn)測(cè)量?jī)x表來對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行采集和分析，在高質(zhì)量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行多相流研究。相信在不遠(yuǎn)的將來，這項(xiàng)技術(shù)定能夠取得更大的突破。

2.天然氣輸送管道效率提高分析

分析天然氣輸送管道效率影響因素，以采取針對(duì)性措施加以改進(jìn)。以壓力為12MPa、管徑1219mm、長(zhǎng)度為3000km的管道系統(tǒng)為例進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將輸送壓力提高至14MPa或管徑增加至1422mm均能顯著提高管道輸送效率，而且相比之下增加管徑更為經(jīng)濟(jì)。

從當(dāng)前來看，國(guó)內(nèi)大口徑高壓長(zhǎng)距離管道發(fā)展方向?yàn)樘岣?219mm管徑的設(shè)計(jì)壓力，使其超過12MPa，或者不改變12MPa設(shè)計(jì)壓力，增加管徑至1422mm。因此，我國(guó)要想在天然氣輸送管道方面有所突破，應(yīng)注重從這兩個(gè)方面加以分析，明確存在的差距，并結(jié)合管道性能及生產(chǎn)實(shí)際，積極采取有效措施，不斷提高管徑及輸送壓力。

3.φ1422大口徑鋼管制約因素

在諸多的天然氣輸送管道工程建設(shè)中，我國(guó)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但仍存在一些因素制約著天然氣輸送管道水平與質(zhì)量，接下來以φ1422大口徑鋼管為對(duì)象，對(duì)制約其發(fā)展的因素加以分析。

(1)φ1422大口徑鋼管制造技術(shù)缺乏

研究發(fā)現(xiàn)，在同等天然氣運(yùn)輸條件下，使用1422mm管徑，壓力為12MPa的方案完成天然氣輸送，可節(jié)省大量鋼材，降低管道敷設(shè)的成本投入。然而實(shí)際情況則是國(guó)內(nèi)管廠及鋼廠缺乏大量生產(chǎn)1422mm鋼管經(jīng)驗(yàn)，而且生產(chǎn)此種鋼管需引進(jìn)專門的生產(chǎn)設(shè)備，一定程度上制約著φ1422大口徑鋼管的廣泛應(yīng)用。

(2)φ1422大口徑鋼管施工工藝復(fù)雜

φ1422大口徑鋼管運(yùn)輸及施工難度大，成為制約其發(fā)展不可忽略的重要因素。受φ1422大口徑鋼管體積影響，采用汽車及火車運(yùn)輸所裝鋼管量數(shù)目較少。同時(shí)，進(jìn)行施工時(shí)需要對(duì)所用的彎管機(jī)、半自動(dòng)焊機(jī)、大型吊管機(jī)等設(shè)備進(jìn)行核算，必要情況需購(gòu)置一些新的施工設(shè)備。另外，φ1422管道環(huán)焊縫較長(zhǎng)，焊接花費(fèi)大量時(shí)間。而且焊接人員需經(jīng)過一段時(shí)間熟悉，導(dǎo)致整體施工效率較低。

(3)管壁增加及管件制造能力差

天然氣輸送管道管徑增加及壓力的提高，會(huì)不可避免的引起管件及管道壁厚的增加。計(jì)算得知當(dāng)使用壓力12MPa、1422mm管徑鋼管時(shí)X80三通管壁厚達(dá)到95mm，但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的X80三通最大壁厚只能達(dá)到52mm，因此，我國(guó)厚壁管件及管道生產(chǎn)能力差，成為制約管道發(fā)展的因素之一。

4.天然氣輸送管道改進(jìn)方法

(1)提高管道鋼級(jí)

突破管道壁厚及增大管徑限制的有效方法莫過于提高鋼級(jí)，研究發(fā)現(xiàn)使用12MPa壓力、1422mm管徑方案，采用X100鋼級(jí)直管管徑厚度為24．8mm、20．7mm、17．2mm。因此，提高鋼級(jí)是解決管道壁厚及增大管徑較為有效的方法。另外，使用高鋼級(jí)管道不僅能將管壁厚控制在合理范圍內(nèi)，而且還能減少鋼材，減少運(yùn)費(fèi)，提高施工效率。不過X100管線鋼的廣泛應(yīng)用還需解決以下問題：首先，加強(qiáng)對(duì)天然氣輸送管道可靠性及適應(yīng)性研究，尤其應(yīng)將重點(diǎn)放在應(yīng)力腐蝕、第三方損傷以及止裂預(yù)測(cè)方法等內(nèi)容上。其次，積極研發(fā)質(zhì)量穩(wěn)定的鋼管，積極研究鋼管質(zhì)量評(píng)定辦法、直縫管各向異性、板才性能均勻性等內(nèi)容。最后，X100焊接工藝會(huì)給焊縫性能產(chǎn)生較大影響，而且焊接技術(shù)僅掌握在開展研究的人員中，缺乏大規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。另外，半自動(dòng)焊工藝中自保護(hù)藥芯焊絲尚未開發(fā)出來，因此，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)重視這方面的進(jìn)一步研究。

(2)積極開展應(yīng)用研究

X100的大規(guī)模應(yīng)用還需要解決諸多問題，因此，國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)積極開展X100的應(yīng)用研究。尤其結(jié)合我國(guó)X100發(fā)展實(shí)際對(duì)其的應(yīng)用劃分成三個(gè)階段：根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)，加快實(shí)施步伐，以準(zhǔn)確評(píng)估X100管線鋼穩(wěn)定性及產(chǎn)品性能；結(jié)合目標(biāo)工程實(shí)際投入應(yīng)用；將其應(yīng)用在特殊環(huán)境中。經(jīng)過上述三個(gè)階段的實(shí)施，穩(wěn)步推進(jìn)X100在我國(guó)應(yīng)用步伐。

(3)培養(yǎng)行業(yè)高素質(zhì)人才

天然氣輸送管道相關(guān)技術(shù)的研究離不開人才的支持，因此國(guó)家相關(guān)部門應(yīng)積極培養(yǎng)高素質(zhì)人才，提高天然氣輸送管道研發(fā)水平。一方面，抽派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員出國(guó)考察，學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)，為我所用；另一方面，定期組織在職工作人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，積極開展天然氣輸送管道效率提升的研討活動(dòng)。同時(shí)，加強(qiáng)與國(guó)際間的合作、交流，結(jié)合我國(guó)天然氣輸送管道發(fā)展實(shí)際，不斷提高天然氣管道生產(chǎn)技術(shù)，必要情況下引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，提高天然氣輸送管道生產(chǎn)質(zhì)量。

另外，針對(duì)我國(guó)天然氣輸送管道發(fā)展中出現(xiàn)的問題，未來應(yīng)將重點(diǎn)放在生產(chǎn)高質(zhì)量管道技術(shù)研究上，提高管道輸送壓力。同時(shí)，積極研究X100生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用方法，將其應(yīng)用到天然氣輸送管道中，提高施工效率及質(zhì)量。另外，及時(shí)掌握天然氣輸送管道國(guó)際發(fā)展動(dòng)向。例如，緊跟發(fā)達(dá)國(guó)家步伐加強(qiáng)多相混輸技術(shù)研究，為天然氣安全、穩(wěn)定輸送奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5.總結(jié)

天然氣輸送管道是確保天然氣安全、穩(wěn)定供應(yīng)的基礎(chǔ)，一定程度上滿足了社會(huì)發(fā)展對(duì)天然氣的需求，但社會(huì)的飛速發(fā)展使天然氣的消耗量大增，有必要結(jié)合當(dāng)前天然氣輸送管道發(fā)展情況進(jìn)行專業(yè)性的研究，進(jìn)一步提升天然氣管道輸送效率，更好的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求。因此，我國(guó)應(yīng)重視天然氣輸送管道發(fā)展制約因素分析，積極采取有效改進(jìn)措施，為天然氣的輸送創(chuàng)造良好條件。

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李想（1987～），男，遼河油田燃?xì)饧瘓F(tuán)，研究方向：天然氣管道及場(chǎng)站建設(shè)。

((責(zé)任編：盧鳳英)

Natural Gas Transportation Pipeline Development and the Related Technical Analysis

Li Xiang

(Liaohe Oil field Fuel Gas Group, Liaoning, 124010)

The increase of people’s environmentalprotection awareness and the constant increase of natural gas quantity demand have put forwards more higher requirement for the natural gas transportation pipeline. The main funtion of natural gas transportation pipeline is to transport the the purified natural gas to the cities and serve for improving people’s daily life, besides, build strong transportation bridge between cities and natural gas purification plant. Although, there is still certain gasp between China's natural gas transportation pipeline and that of the western countries at present, however, we believe that as long as our staff can grasp the development trend of natural gas transportation pipeline and constantly develop and perfect the relevant technologies, we will get the more significant achievements.

natural gas；transportation pipeline；development；technical analysis

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