1、试析长输管道施工中常遇问题与应对措施摘要：长输管道对我国的国民经济具有重要作用，因其施工跨度大等特点，长输管道的施工难度较大，本文总结长输管道在施工中较为常见的问题，对应对措施进行讨论，有一定的参考价值。 关键词：长输管道；常见问题；应对措施 中图分类号：TQ547.8+1 文献标识码： A 1 管道材质的选择 长输管道施工面临的第一个问题就是管道材质的选择。在保证相同的输送量和输送压力的情况下，相比普通材质的管道，使用高强度钢材管道可以减少钢材用量，减少运输钢材物流费用等优点。因此从经济效益的角度考虑，目前国内外大型长输工程多选用高强度钢材的管道，如X65、X70、X80 等。 但是由于炼钢
2、、轧制等技术原因，目前高强度钢管在产品质量和钢材韧性上都存在缺陷，特别是 X80 这样的超高压力钢管，缺陷尤为明显。高强度钢材的主要缺陷： 钢材韧性不足。高强度钢材的韧性尤其是管材冲击韧性的上平台能（CNN 值）没有随钢材强度的提高而得到相应提高，这样增加了发生韧性断裂的可能性。产品质量控制难度大，在管材内部易出现难以被检测出的隐形缺陷。韧性不足和管材内部存在的隐形缺陷，再加上管道需要经过长途运输才能到达施工现场，因此在这个运输过程当中，韧性不足的高强度管材容易造成不确定的损伤，这三个因素交织在一起，使得高强度钢材管道发生延性断裂的概率大大增加。根据笔者自己的长输管道施工经验，再加上对有关广西
3、区内的管道施工的资料统计分析发现：使用 X60 以上级高强度管材的各级管道，均有管道发生过延性断裂问题。除了上述高强度钢材管道的自身缺陷，还有一些不确定因素。如管道的运输、施工损伤等不确定因素。由于其管径大、输送距离长，运输施工损伤及焊接技术不过关，导致的焊缝缺陷漏检几率增大，再加上输送车辆或者火车运输风险大，这些因素都对管道安全提出了更高的要求。而相比 X65、X70、X80 等高强度钢材材质管道，X60、X65 级钢管技术较为成熟，CNN 值较高、焊接工艺也较为成熟，发生延性断裂的概率较小。 2 管道的韧性断裂与应对措施 1960 年，美国 Transwestem 公司对输气管道进行使用前
4、的气压试验。在这次气压试验中，实验对象是一条直径准 762、材质 X52 的输气管道。实验结果是管道发生了 13km 的断裂。在多方查找原因后，引起断裂的原因竟是运输过程中，一条管道内壁的损伤。管道内壁受损伤后在受压的情况下开始起裂。起裂后，犹如引发多米诺骨牌效应，裂纹从起裂处沿着管材向两边扩展。所幸的是，当时管道尚未投入运营，并没有造成严重的后果。 因此，材质等级较高的管道在设计时就应考虑采取何种措施来避免出现管道裂纹失稳扩展的问题。管道断裂可以分为脆性断裂和韧性断裂两种。现在长输管道施工中管道断裂主要是韧性断裂。随着现代冶金技术水平的不断提高，像 X70 钢其韧性形貌转变温度已达到-40以
5、下，在我国一般不具备发生脆性断裂的气候条件。但当管道的 CNN 值较低时，即使在常温条件下管道也极易发生韧性断裂。按照旧的理论，韧性断裂的裂纹扩展速度一般只有 60250m/s，而像天然气等气体的减压波速度约为 400m/s。因此，按常理讲，裂纹发生裂纹扩展的可能性不大。然而旧的理论并没有考虑裂纹尖端处输送介质保留的压力。气体的体积会在释放的过程中发生膨胀，同时气体膨胀把能量传送给裂纹，这样 CNN 值不高的高强度管材在常温条件下也会造成裂纹的继续扩展。裂纹处介质的压力与裂纹扩展速度成正比。裂纹处介质的压力越高，随着环向应力以及管道直径的增加，裂纹扩展速度越快，产生韧性断裂失稳扩展的机率就越大
6、，换句话说，此种情况下止裂越困难。 尤其是近年来，出于管道运输的经济效益考虑，长输管道施工中多采用 X65 及以上的高强度材质、直径较大的管道，在此种背景下，防止管道韧性断裂失稳扩展，对管材的韧性提出了更高的要求。例如，据有关资料统计，西气东输管道（管道材质为 X70，管径为 1016mm，壁厚为19mm，输送介质为天然气） ，其上平台能应达到 154J 才能保证管道自身止裂。简而言之，长输管道选用 X65 级及以上的管材，应特别注意韧性断裂失稳扩展的问题。若采取设置止裂环止裂装置以及间断插入低强高韧性钢管等措施，这样加重了工程量，增加了投入，这样无疑是不经济的。如果不选择 X60、X65 级
7、钢管，出于经济考虑，根据不同的地区级别，确定经济合理的止裂装置设置间距是较好的选择。 3 管道的质量检验 管道质量的好坏决定管道的使用寿命以及管道运营经济效益的大小，同时更是直接关系着管道的运行安全。我国的长输管道施工规范和质量检验评定标准内容详细，其中对长输管道设计、长输管道材料检验、长输管道各施工工序质量的检验更是规定严格详实，这里不再赘述。但是根据笔者的研究和工作经验，规范中对于管道试压检验以及质量检验评定标准中有需要进一步探讨的地方。我国现行的管道质量检验评定标准中规定，管道输送的是气体介质时，试验压力必须达到管道设计工作压力的 1.25 倍以上。笔者走访调查当中发现，按照规定压力进行
8、试压只能排除管道中 2530的缺陷，如果再把不同厂家供应的钢材其实际屈服极限与规定值的差别考虑在内，静态的试验方法所排除的缺陷可能达不到 2530。 因此说，规定中的试验方法并不是完全正确的。相比我国采用的静态试验方法，西方发达国家一般采用动态的压力一容积图试压方法。该方法采用的试验压力不是一个定值，而是一个动态值。它将试验压力控制在 0.951.0 倍材料实际屈服极限之间。这种检验方法的科学之处在于不但适用于检验不同厂商生产的管材，而且能检测出 60以上的有害缺陷。 我国规定中的试压工序也存在问题。由于一根管材往往存在不同种类的缺陷，再加上管材的长度都非常长，这样管材往往经过多次试压。如果在
9、试压工序中反复升压降压，会造成缺陷处裂纹扩展的积累，从而导致管材出现承压能力逆转现象。承压能力逆转现象也是很多管道试压时出现怪象的原因。 一些管材，前几次试验压力达到较高水平时不出现问题，但后面的试压时，却在较低压力水平时出现泄漏。因此，采用提高试验压力，降低试验次数的试压程序和方法较为合理。具体的做法就是对管道分段进行强度试压，从而避免管材出现承压能力逆转的现象。运用高科技手段，对各段间连接的死口进行 100超声波和射线探伤，只做整体严密性检查并且取消整体强度试压。这样不但可以节省试压时间和费用，而且还能有效暴露管道的有害缺陷，这样同样可以避免管材承压能力逆转现象的出现。 4 地震活动断层对
10、管道的影响 就我国而言，我国地质条件复杂。长输管道输送距离长，而且一般会经过多处地质条件极其复杂的断层地带，一旦出现地震断层，对经过该地区的长输管道的影响无疑是毁灭性的。因此在长输管道施工之前，必须做好地质勘察工作，同时还要借鉴吸收国内外先进的抗震经验，对穿越断层段的长输管道进行分析和研究，必须制定出可靠的抗震方案予以应对。 因此，在地震高发地区和断层带进行长输管道施工时，应严格遵守埋地管道抗震规范总的规定，同时还要根据断层的不同情况做具体分析，制定出详细的预防手段。 5 结 语 安全是保证长输管道正常运营、实现经济效益的关键。长输管道工程线路长，工期长，投资大、整体性强，遇到的安全问题复杂多样。因此在工程线路前期勘察设计、长输管道材质选用、施工过程及将来的运营管理中应充分考虑管道的安全性能，以确保其运行安全，为国民经济的畅通发展输送“血液” 。 参考文献 1潘家华未来十年我国油气管道用钢管发展中的几个课题J焊管，2002（04） 2李险峰.论长输管道施工中的常见问题与对策.城市建设理论研究，2011. 3茹慧灵.长输管道施工技术.石油工业出版社，2007.
