試析長(zhǎng)輸管道施工中常遇問題與應(yīng)對(duì)措施

1、<p>　　試析長(zhǎng)輸管道施工中常遇問題與應(yīng)對(duì)措施</p><p>　　摘要：長(zhǎng)輸管道對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要作用，因其施工跨度大等特點(diǎn)，長(zhǎng)輸管道的施工難度較大，本文總結(jié)長(zhǎng)輸管道在施工中較為常見的問題，對(duì)應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行討論，有一定的參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；常見問題；應(yīng)對(duì)措施 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TQ547.8+1文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼： A </p><p><b>　　1管道材質(zhì)的選擇 </b></p><p>　　長(zhǎng)輸管道施工面臨的第一個(gè)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(qiáng)度鋼材管道可以減少鋼材用量，減少運(yùn)輸鋼材物流費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。因此從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，目前國(guó)內(nèi)外大型長(zhǎng)輸工程多選用高強(qiáng)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(shù)原因，目前高強(qiáng)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(qiáng)度鋼材的主要缺陷： </p><p>　?、黉摬捻g性不足。高強(qiáng)度鋼材的韌性尤其是管材沖擊韌性的上平臺(tái)能（CNN值）沒有隨鋼材強(qiáng)度的提高而得到相應(yīng)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(cè)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(zhǎng)途運(yùn)輸才能到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，因此在這個(gè)運(yùn)輸過程當(dāng)中，韌性不足的高強(qiáng)度管材容易造成不確定的損傷，這三個(gè)因素交織在一起，使得高強(qiáng)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(zhǎng)輸管道施工經(jīng)驗(yàn)，再加上對(duì)有關(guān)廣西區(qū)內(nèi)的管道施工的資料統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：使用X60以上級(jí)高強(qiáng)度管材的各級(jí)管道，均有管道發(fā)生過延性斷裂問題。除了上述高強(qiáng)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(yùn)輸、施工損傷等不確定因素。由于其管徑大、輸送距離長(zhǎng)，運(yùn)輸施工損傷及焊接技術(shù)不過關(guān)，導(dǎo)致的焊縫缺陷漏檢幾率增大，再加上輸送車輛或者火車運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)大，這些因素都對(duì)管道安全提出了更高的要求。而相比 X65、X70、X80 等高強(qiáng)度鋼材材質(zhì)管道，X60、X65級(jí)鋼管技術(shù)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(yīng)對(duì)措施 </

6、p><p>　　1960年，美國(guó)Transwestem公司對(duì)輸氣管道進(jìn)行使用前的氣壓試驗(yàn)。在這次氣壓試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一條直徑準(zhǔn)762、材質(zhì)X52的輸氣管道。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yùn)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(yīng)，裂紋從起裂處沿著管材向兩邊擴(kuò)展。所幸的是，當(dāng)時(shí)管道尚未投入運(yùn)營(yíng)，并沒有造成嚴(yán)重的后果。

7、 </p><p>　　因此，材質(zhì)等級(jí)較高的管道在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮采取何種措施來(lái)避免出現(xiàn)管道裂紋失穩(wěn)擴(kuò)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(zhǎng)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(shù)水平的不斷提高，像 X70 鋼其韌性形貌轉(zhuǎn)變溫度已達(dá)到-40℃以下，在我國(guó)一般不具備發(fā)生脆性斷裂的氣候條件。但當(dāng)管道的 CNN 值較低時(shí)，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(kuò)

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(kuò)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(huì)在釋放的過程中發(fā)生膨脹，同時(shí)氣體膨脹把能量傳送給裂紋，這樣CNN值不高的高強(qiáng)度管材在常溫條件下也會(huì)造成裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展。裂紋處介質(zhì)的壓力與裂紋擴(kuò)展速度成正比。裂紋處介質(zhì)的壓力越高，隨著環(huán)向應(yīng)力以及管道直徑的增加，裂紋擴(kuò)展速度越快，產(chǎn)生韌性斷裂失穩(wěn)擴(kuò)展的

9、機(jī)率就越大，換句話說(shuō)，此種情況下止裂越困難。 </p><p>　　尤其是近年來(lái)，出于管道運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益考慮，長(zhǎng)輸管道施工中多采用X65及以上的高強(qiáng)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(kuò)展，對(duì)管材的韌性提出了更高的要求。例如，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，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(tái)能應(yīng)達(dá)到154J才能保證管道自身止裂。簡(jiǎn)而言之，長(zhǎng)輸管道

10、選用X65級(jí)及以上的管材，應(yīng)特別注意韌性斷裂失穩(wěn)擴(kuò)展的問題。若采取設(shè)置止裂環(huán)止裂裝置以及間斷插入低強(qiáng)高韌性鋼管等措施，這樣加重了工程量，增加了投入，這樣無(wú)疑是不經(jīng)濟(jì)的。如果不選擇X60、X65級(jí)鋼管，出于經(jīng)濟(jì)考慮，根據(jù)不同的地區(qū)級(jí)別，確定經(jīng)濟(jì)合理的止裂裝置設(shè)置間距是較好的選擇。 </p><p><b>　　3管道的質(zhì)量檢驗(yàn) </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(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益的大小，同時(shí)更是直接關(guān)系著管道的運(yùn)行安全。我國(guó)的長(zhǎng)輸管道施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容詳細(xì)，其中對(duì)長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)、長(zhǎng)輸管道材料檢驗(yàn)、長(zhǎng)輸管道各施工工序質(zhì)量的檢驗(yàn)更是規(guī)定嚴(yán)格詳實(shí)，這里不再贅述。但是根據(jù)筆者的研究和工作經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范中對(duì)于管道試壓檢驗(yàn)以及質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中有需要進(jìn)一步探討的地方。我國(guó)現(xiàn)行的管道質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，管道輸送的是氣體介質(zhì)時(shí)，試驗(yàn)壓力必須達(dá)到管道設(shè)計(jì)工作壓力的1.25倍以上。

12、筆者走訪調(diào)查當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，按照規(guī)定壓力進(jìn)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(yīng)的鋼材其實(shí)際屈服極限與規(guī)定值的差別考慮在內(nèi)，靜態(tài)的試驗(yàn)方法所排除的缺陷可能達(dá)不到25～30％。 </p><p>　　因此說(shuō)，規(guī)定中的試驗(yàn)方法并不是完全正確的。相比我國(guó)采用的靜態(tài)試驗(yàn)方法，西方發(fā)達(dá)國(guó)家一般采用動(dòng)態(tài)的壓力一容積圖試壓方法。該方法采用的試驗(yàn)壓力不是一個(gè)定值，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)值。它將試驗(yàn)壓力控制在 0.95～1.

13、0 倍材料實(shí)際屈服極限之間。這種檢驗(yàn)方法的科學(xué)之處在于不但適用于檢驗(yàn)不同廠商生產(chǎn)的管材，而且能檢測(cè)出60％以上的有害缺陷。 </p><p>　　我國(guó)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(zhǎng)度都非常長(zhǎng)，這樣管材往往經(jīng)過多次試壓。如果在試壓工序中反復(fù)升壓降壓，會(huì)造成缺陷處裂紋擴(kuò)展的積累，從而導(dǎo)致管材出現(xiàn)承壓能力逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。承壓能力逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象也是很多管道試壓時(shí)出現(xiàn)怪象的原因。 <

14、;/p><p>　　一些管材，前幾次試驗(yàn)壓力達(dá)到較高水平時(shí)不出現(xiàn)問題，但后面的試壓時(shí)，卻在較低壓力水平時(shí)出現(xiàn)泄漏。因此，采用提高試驗(yàn)壓力，降低試驗(yàn)次數(shù)的試壓程序和方法較為合理。具體的做法就是對(duì)管道分段進(jìn)行強(qiáng)度試壓，從而避免管材出現(xiàn)承壓能力逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。運(yùn)用高科技手段，對(duì)各段間連接的死口進(jìn)行 100％超聲波和射線探傷，只做整體嚴(yán)密性檢查并且取消整體強(qiáng)度試壓。這樣不但可以節(jié)省試壓時(shí)間和費(fèi)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(zhuǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。 </p><p>　　4地震活動(dòng)斷層對(duì)管道的影響 </p><p>　　就我國(guó)而言，我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜。長(zhǎng)輸管道輸送距離長(zhǎng)，而且一般會(huì)經(jīng)過多處地質(zhì)條件極其復(fù)雜的斷層地帶，一旦出現(xiàn)地震斷層，對(duì)經(jīng)過該地區(qū)的長(zhǎng)輸管道的影響無(wú)疑是毀滅性的。因此在長(zhǎng)輸管道施工之前，必須做好地質(zhì)勘察工作，同時(shí)還要借鑒吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的抗震經(jīng)驗(yàn)，對(duì)穿越斷層段的長(zhǎng)輸管道進(jìn)行分析和

16、研究，必須制定出可靠的抗震方案予以應(yīng)對(duì)。 </p><p>　　因此，在地震高發(fā)地區(qū)和斷層帶進(jìn)行長(zhǎng)輸管道施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守《埋地管道抗震規(guī)范》總的規(guī)定，同時(shí)還要根據(jù)斷層的不同情況做具體分析，制定出詳細(xì)的預(yù)防手段。 </p><p><b>　　5結(jié) 語(yǔ) </b></p><p>　　安全是保證長(zhǎng)輸管道正常運(yùn)營(yíng)、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。長(zhǎng)輸管道工程線

17、路長(zhǎng)，工期長(zhǎng)，投資大、整體性強(qiáng)，遇到的安全問題復(fù)雜多樣。因此在工程線路前期勘察設(shè)計(jì)、長(zhǎng)輸管道材質(zhì)選用、施工過程及將來(lái)的運(yùn)營(yíng)管理中應(yīng)充分考慮管道的安全性能，以確保其運(yùn)行安全，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的暢通發(fā)展輸送“血液”。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]潘家華．未來(lái)十年我國(guó)油氣管道用鋼管發(fā)展中的幾個(gè)課題[J]．焊管，2002（04）． &