長輸管道材質優選與安裝質量改善對策探討

史富娜

摘要：長輸管道項目相比于其他的工程項目，整體性更強、投資也更大，因此在工程施工過程的材料設備選用、線路勘查設計、質量檢驗以及施工后的運行管理中都必須重視安全性能，保證其運行的安全。

關鍵詞：油田長輸管線；材質選擇；地質運動；止裂和斷裂

油田長輸管線作為一種石油氣長途輸送的技術，具有運輸量大、成本低、安全性好、管理方便等優點，因此油田長輸管線工程在各個領域的應用范圍越來越廣，其在促進經濟快速發展中的作用也是越來越重要，但是由于長輸管線工程又相比于其他工程項目建設周期更長、投資規模更大、整體性更強。本文便從長輸管道材質的選擇、斷層對長輸管道的影響、長輸管道的止裂和斷裂以及長輸管道施工中的質量檢驗四個方面的內容進行了詳細的探析，從而詳細的論述了長輸管道施工中的常見問題與改善對策。

1長輸管道材質選擇

長輸管道在相同的輸送壓力和相同的管徑尺寸的情況下，選用強度越高的鋼材則施工時的剛才用量就會越少，這樣便降低了管材施工以及運輸的費用，從而降低了施工的成本。所以目前在國內外的長輸管道工程中大多數施工企業都是選擇高強度的鋼材的，由于高強度鋼材的軋制和冶金的過程的技術要求更高，因此這樣的高強度的壓力鋼管在施工使用的過程中也是存在著一定的安全問題的。首先這種高強度鋼材的質量控制的難度是很大的，施工的過程中稍有不慎管材的內部就會出現隱形的質量缺陷；另外，隨著鋼材強度的不斷提高，管材的韌性并不能夠同時得到相應的提高，所以這兩中不利因素的疊加再加上長輸管線在施工和運輸的過程中難以避免的會出現損傷的現象，就導致了高強度的鋼材管道施工時發生延性斷裂的概率相應的提高。因此，在進行管道材質的選擇時，應選擇技術最為成熟的，安全性最佳的管道鋼材。

2地質運動對長輸管道的影響

由于長輸管道的輸送距離是很長的，因此長輸管道的施工過程中必然會經過活動斷層的地帶，所以在長輸管道施工前應進行嚴格的地質勘查的過程，同時還應結合過往項目工程的先進的抗震經驗，對斷層地帶進行詳細的研究和分析，對斷層地帶的施工結構制定出可靠且安全的抗震方案。近些年來，各國都在對穿越地震活動斷層的長輸管道工程進行相應的研究，并且在理論和解決措施上已經取得了一定的研究成果。但是底層的活動始終是具有突發性和復雜性的，要想完全的解決這一問題也是不可能的，在對穿越地震活動斷層的管道工程進行設計時應嚴格執行《埋地長輸管道抗震規范》的要求，還應視斷層區域不同的狀況作出不同的分析。另外施工時采取一定的預防措施對于防止底層活動破壞管道也是有很重要的作用的，預防措施如對活動斷層區域的應力變化以及管道位移進行即時的監測，這樣就可以隨時的掌握管道的安全狀況和斷層的活動情況，使管道處于可控的范圍內，確保管道施工后投入使用的運行安全。

3長輸管道施工中的質量檢驗

管道質量的好壞不但關系著施工企業的經濟效益和管道的使用壽命，而且也對管道的運行的安全性有著重要的影響，因此在管道施工的過程中進行嚴格的質量控制和檢驗的工作是很重要的，其中管道試壓過程中的質量檢驗工作更是至關重要。根據我國相關規范的要求，試壓的介質通常都采用液體，嚴密性的試壓壓力為設計時的壓力，分段試壓和整體試壓為試壓階段的兩道工序。進行試壓時，管道的操作的壓力一般為管材材料的最低屈服極限的0.72倍，由于試驗的壓力為設計壓力的1.25倍左右，則強度試驗的壓力為管材最低屈服極限的0.9倍左右，但是實際上以管材最低屈服極限的0.9倍作為強度試驗的壓力是不夠的，這樣的壓力水平最多只能排除管道中30%左右的缺陷，而且管材材料的供應廠家所供應的材料與理想中屈服極限的值肯定是有一點差距的，采用這種排除質量缺陷的方法是不完全合適的。根據現在比較流行的容積壓力圖的控制數據計算，將試驗的壓力和材料的屈服極限取相同的數值時，排除質量的缺陷的方法是較為合理的。這樣就能夠排除60%以上的質量缺陷，同時這種方法適用于各種類型的鋼材。在對管道進行試壓時采用低試驗次數和高試驗壓力的方法是較為合理的。首先當管道缺陷總量少并且距離短時，應先分段進行強度試壓，這樣可以避免反復升壓降壓的次數過多。用整體嚴密性檢查的方法替代整體強度試壓的過程，在各個連接部位的死口出應進行射線探傷和超聲波檢測，這樣可以更多的暴露質量缺陷，防止因反復升壓降低損傷管道，還可以降低試壓過程的費用和成本。

4長輸管道的止裂和斷裂

裂紋會逐漸向兩邊延伸，一端碰到韌性較大的管子會止裂，另一端碰到厚壁三通后止裂。如果這個管道是實際施工的工程，則管道內的有毒介質和易燃易爆的介質會漏出到空氣中，造成的災難性后果也是極其嚴重的，因此在設計管道時還應考慮到對管道裂紋失穩擴展的控制。韌性斷裂和脆性斷裂是管道斷裂的兩種常見的形式，當鋼材CNN值降低時，鋼材是可以發生韌性斷裂的，由于韌性斷裂的裂紋速度是要小于氣體的減壓波的速度的，所以裂紋應該是止裂的。但對于長輸管道這種特殊的工程，裂紋尖端處輸送介質在減壓波的后面仍是具有一定的壓力的，氣體釋放時，體積快速膨脹機會把能量傳遞給裂紋，而CNN值又在較低的情況下，裂紋就會繼續擴展，裂紋的擴展速度同時也是隨著壓力的增加而加快的，伴隨著管道直徑的增加和環向應力的加大，韌性斷裂失穩擴展的現象就會越來越明顯了。所以當長輸管道項目選擇X65級以上的管材時，設置止裂的裝置是很重要的，常見的止裂裝置有間斷插入高韌性低強度鋼管和止裂環等，同時根據管道項目在不同的地區的級別，止裂裝置的間距也應當進行更為的經濟并且合理的設置。

5結束語

油田長輸管線作為一種石油氣長途輸送的技術，具有運輸量大、成本低、安全性好、管理方便等優點，因此油田長輸管線工程在各個領域的應用范圍越來越廣，其在促進經濟快速發展中的作用也是越來越重要。目前油氣長輸管道常用的焊接方法有焊條電弧焊、藥芯焊絲半自動焊和實心焊絲氣體保護自動焊，故針對不同焊接方法及不同焊接坡口形式，需要制定焊接材料設計用量計算方法，滿足精細化設計的要求。