對雙層復合式輸油管道的研究

謝曉石

管道運輸在人類的能源供應領域正扮演著越來越重要的角色，它們如同血管一般，將石油、天然氣等工業血液源源不斷地輸向世界各地。但同時，管道運輸的安全問題也愈發引起世人重視。于是，我開始思考如何從技術上降低油氣管道發生事故的概率。

現狀

目前，世界上的輸油管線主要為單層碳素鋼管，并在管道的內外壁加上必要的防腐蝕材料、保溫材料等。但作為金屬材料，將不可避免地面臨腐蝕問題。非金屬管道雖然在抗腐蝕方面擁有優異的性能，在強度等方面卻又遜于鋼材。同時，單層管道在面臨泄漏等問題時，只能提供一道防線，只要管道出現泄漏，將立刻造成嚴重的安全事故和生態災難。

如何能同時兼顧這些方面呢？事實上，使用多層不同或相同性質的材料疊加來達到超越單層材料性能的做法早有先例。造船業中，現代油輪都采用雙層船體以增加安全性;在軍事領域，復合裝甲的防彈能力遠超同等厚度的勻質鋼鐵裝甲。于是，我想到了使用雙層復合式輸油管道。

理論設計

綜合各方面因素，我決定采用雙層管道相套，并用水作為夾層的設計。下面將就各主要部分做詳細說明：

1.內管：采用玻璃鋼管，保證其優異的防腐性能（主要針對油料對管道的腐蝕）.大大延長其使用壽命。

2.外管：采用普通鋼管外套保溫與防腐層組成，主要保護內管免受外力的直接損害，并束縛水層。由于外管和水層不直接參與運輸，可在不停止輸油的情況下對其進行更換、維修等處理。

3.連接器：由特制開孔環形橡膠圈制成，保證水的正常流淌，擁有較好的耐溫耐壓性能，并使內管擁有一定的形變空間。

4.水層：采用加壓的流動水。水層有3個主要功能。作為重要的耐壓緩沖層，平時水層將輔助內管承受油料對管壁的壓力;當管道受到外部壓力時，水層將作為緩沖層，將能量分散，減輕對內管的壓力，避免管道泄漏。當管道出現泄漏時，水層中的水將及時稀釋泄漏出的油料并為其降溫，避免起火爆炸。同時，管道中的水還可以作為沿線的工業用水和油田用水（如作為注入油井保持壓力的加壓水）。

5.油料：由于以水作為中間層，只能使用常溫輸油。但若使用沸點較高的液體作為中間層，則可進行高溫輸油。

為了適應新式管道，需要在現有管道系統上略加改進，主要是增加供水點，保證管道內始終有一定壓力的流動水。

未來展望

這一類型的管道如能得到采用，將有效降低地震等自然災害造成管道泄漏的概率，降低管道泄漏時發生事故的可能性，將大大提高管道運輸的安全系數。而且它的結構簡單，成本與現在的管道相當，在當下世界原有管道普遍老化嚴重、需要更新的情況下，擁有廣闊前景。

總結

管道運輸在未來將有廣泛的利用前景。隨著氫能的普及，考慮到氫氣的特殊性質，如何運用管道運輸氫氣成為一大難題。而運用水作為隔離層和采用多層復合管道運輸，或許將為此問題的解決提供一點方向。希望干家萬戶都可以使用安全高效的清潔能源，人類的能源危機能夠得到真正解決。

（責任編輯：白玉磊）