管道設計完整性研究

馬 馳

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

管道設計完整性研究

馬 馳

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

管道設計必須著眼于立足提高管道的整體安全性，優化線路走向，最大限度的避開地質災害、地震區等不安全因素，確定經濟、安全、合理的線路走向。采用先進的設計理念、方法和技術手段，并通過優化設計，達到投資與效益的最佳組合。以管線建設為紐帶，使管道工程為沿途地方發展做出更大貢獻，實現企業與地方的共同發展，在管道線路數字化和完整性管理方面起到全面推動和促進作用。

設計；安全；數據；完整性；管理

未來5年，中國石油規劃新建長輸管道總里程達4萬km以上。如此巨量的管道工程，途經地區地質情況復雜，對工程建設技術、工期、質量、安全環保等均提出了更加嚴峻的挑戰。但是目前管道建設設計數據陳舊、施工變更大、運行數據缺乏、數據記錄形式不統一、各環節數據在不同部門保存且格式混亂等現狀嚴重影響管道完整性管理，直接對管道安全運行造成潛在威脅。

1 完整性管理

1.1 管道路由選擇的工程建設的精髓。

原則是符合國家法律法規、行業標準規范、具有可實施性和可操作性。依照相關規范，結合錦鄭管道實際，我們得出以下幾點：

（1）做好本專業的統一技術規定，使線路踏勘、現場信息搜集和路由協調工作規范化，為線路路由方案比選提供統一基準；

（2）現場踏勘與專家現場審線結合，以便推薦出更加合理的線路路由方案；

（3）加強與七項評估單位的互動和溝通，便于線路路由優化；

（4）現場踏勘配備專業要全面，使線路方案比選更客觀合理；

（5）現場資料和踏勘報告應該詳實豐富，以便于方案比選。

隨著我國經濟發展加快、城鄉規劃日益增多、用氣單位區域分布廣泛、建設外部環境越來越復雜、相關法律法規要求越來越高、東西部地方政府要求差異大，管道建設過程中涉及的相關利益方越來越多、地方政府批復約束性差、控制性工程方案確定性不足等因素導致管道路由選擇難度越來越大。

根據目前形勢，客觀分析管道建設的長遠利益，建議管道路由應加強以下4各方面工作：

（1）加大設計的投入和工作深度——現場多調研，多結合，多記錄；

（2）提高路由協議的簽訂層次與約束力——加大外協力度，確保路由確定性；

（3）提前開展控制性工程的勘察，提高設計方案的可實施性——重點工程，重點對待；

（4）加強與七大評估的結合，減少反復，提高符合性——加強溝通，統一標準；

據統計，管材投資占長輸管道工程總投資的40%[1]，無論是從經濟角度，還是從技術角度選擇一條規范性、科學性、合理性和可操作性的路由非常關鍵。

1.2 數據收集是長輸管道設計的依據

管道設計階段的數據資料將直接決定后續所有工作的準確性和真實性。建立科學完善的數據采集和管理系統無論是對管道設計、施工、投產、運行和維護具有重要的現實意義。

（1）管道長度、設計壓力、管徑、壁厚、埋深、中線坐標等數據、沿線彎頭、彎管位置數據；

（2）管道大中型穿越、線路截斷閥室位置以及相應技術參數等數據、管道水工保護位置、形式數據；管道穿越地下障礙物位置，埋深等數據；

（3）管道外力損傷、溫度、應力強度數據；管道防腐層、陰極保護技術數據、焊縫和關鍵部位的無損檢測數據；管道材料理化性能測試，失效分析評價數據[2]；

（4）地質斷層及地震效應數據、地面沉降及土壤穩定性數據、及其腐蝕性數據[2]；土壤粘度及土質等級數據、河流沖刷及洪水頻率數據、地形地貌及氣象條件數據[2]；交通道路及社會依托數據、人文社科及法律法規數據；

（5）說明管道沿線地區等級的分類情況，說明天然氣管道的設計系數選用情況。對于人口密集區等特殊區域，說明從設計系數選用方面所做的特殊考慮。

（6）鋼管材質、壁厚、等級、制管方式、化學成分和力學性能等參數的選用依據。

（7）管道經過城鎮規劃區和人口密集區時，說明管道在設計系數、管道壁厚、管型選擇、管道埋深、無損檢測、地面標識等方面采取的措施。

（8）說明管道經過保護區、風景區、水源地、文物保護區等環境敏感區地段的情況，并說明管道在設計系數、壁厚、無損檢測、水工保護、閥室設置和作業帶設置等方面采取的措施。

（9）管道經過采空區和礦產資源區的情況。礦產壓覆報告和地質災害評價報告結論，并說明對其提出的要求和建議的落實情況。

（10）地震強震區及地震斷裂帶段時，應說明管道抗拉伸和抗壓縮應力計算結果，并說明不滿足抗震應力核算的管段在管材選擇、管溝開挖、回填土等方面所采取的措施。

（11）管道經過不良地質區域時，應根據地質災害評價結果，說明管道經過的滑坡、不穩定斜坡、泥石流、危巖和崩塌等地質災害情況，并說明所采取的措施[3]。

（12）說明管道經過濕陷性黃土、鹽漬巖土、膨脹巖土、多年凍土、風沙等特殊巖土段的分布情況，并說明設計在管道壁厚、管道敷設和水工保護等方面采取的措施[2]。

（13）并行（同溝）敷設地段，說明與已建管道的并行關系，列表說明起止點、并行長度、巖土情況，并說明設計在并行間距、敷設要求、管道壁厚、無損檢測、防腐、陰保、水工保護、管道標識等方面采取的措施[3]。

（14）管道與高壓電力線和電氣化鐵路的并行情況，其電壓等級、并行間距、并行長度等，并說明設計在管道壁厚、管道敷設、防腐、陰保、排流、檢測等方面采取的措施。

（15）說明管道沿溝谷地段敷設情況，重點說明溝谷的地質、水文情況和溝谷岸坡侵蝕情況，以及在管道敷設位置、管道埋深、水工保護等方面采取的措施。

（16）復雜山區段管道的敷設情況，管道翻越高陡邊坡和大段橫坡敷設地段的分布、下覆地質和設計在管道敷設方式、管道埋深、水工保護和邊坡支護等方面采取的措施。

（17）說明管道沿軟土、水網地段敷設情況，重點說明軟土、水網地段的地質情況，以及水網耕作區、水產品養殖區、河道清淤等人為活動情況。說明設計在管道埋深、穩管、護管、水工保護、管道標識等方面采取的措施[3]。

（18）說明管道閥室設置情況，重點說明對閥室設置和選型的特殊考慮，如在全新世活動斷裂帶和特殊敏感目標兩端增加閥室設置等。

（19）說明沿線伴行路設置情況，說明伴行路執行的標準和主要技術指標。

（20）對穿越工程，應針對存在的風險因素，論述采取的安全措施，包括但不限于：挖沙、拋錨、通航安全、沖刷、堤防沉降、敏感點保護、施工安全等。論述穿越工程在管材選用、焊接及檢驗、試壓、防腐等方面采取的措施。

（21）存在的風險因素，逐條論述采取的安全措施，包括但不限于泥石流、洪水、雪崩、崩塌、涌水、涌沙、瓦斯、有毒氣體、渣土堆放、施工安全等方面。論述穿越工程在管材選用、應力分析及熱補償、焊接及檢驗、試壓、防腐等方面采取的措施[2]。

（22）說明管道沿線的高等級（二級以上）公路和鐵路交叉及穿跨越方式。公路、鐵路穿越時防止地表沉降的措施，以及穿跨越在穿越結構、管材選用、焊接及檢驗、試壓、防腐等方面采取的措施。

2 結束語

設計是工程建設的靈魂和成敗的關鍵，在設計階段就將管道定格于規范、科學和安全的環境下，為管道平穩運行建立最基礎最根本的保障。

鑒于目前管道總承包和建管分離的建設模式，建議施工和運行提前介入設計過程，嚴格執行設計正確的設計方案，并為設計提供合理的現場情況和實踐經驗，減少后續變更，避免因變更手續和管理界面導致設計數據和參數的混亂。

［1］何利民.油氣儲運工程施工[M].北京:石油工業出版社,2006:22-23.

［2］董紹華.管道完整性技術與管理[M].北京:中國石化出版社,2007:15-18．

［3］姚偉.油氣管帶地質災害風險管理技術[M].北京:石油工業出版社,20 10:45-46.

The Function of Design in the Pipeline Integrity Management

MA Chi
（China Liaohe Petroleum Engineering Co., Ltd., Liaoning Panjin 124010，China）

Pipeline design must focus on improving the overall safety of the pipeline, reasonable connection of resources and target markets, and optimizing the pipeline routing. Meanwhile the designers do their endeavor to avoid geological disasters, unsafe high seismic zones to determine the economic, safety, reasonable pipeline routing. The use of advanced design concepts, methods and techniques can build the world's leading green gas pipeline, and the best combination of investment and efficiency can be achieved by optimizing the design. Using the pipeline construction process as a link, the pipeline project can bring a greater contribution to the local economy development along the pipeline, common development of enterprises and local governments can be achieved.

Design; Safety; Damage; Integrity; Management

TE 91

A

1671-0460（2015）01-0190-02

2014-07-30

馬馳（1985-），男，遼寧盤錦人，工程師，2008年畢業于撫順石油學院，研究方向：從事長輸管道設計研究。E-mail：lpemachi@163.com。