探讨长输管道施工中常见问题及应对策略

2022-09-11

在我国的能源运输领域长输管道得到了广泛的应用, 但是从长输管道的施工来看, 显现出很多问题。例如在施工中怎样结合现实条件对管道的型号、材质合理选择, 怎样对管道的韧性断裂做到有效预防, 如何预防控制管道受地震活动断层带影响。此外, 当前我国实行的试压标准与程序也不够完善, 如果不妥善处理好这些问题, 势必会引发管道安全问题, 严重时甚至会酿成不堪设想的后果, 所以对这些问题必须引起重视。

一、关于管道材质的选择方面

管道材质的选择是长输管道施工需要面对的首要问题。从经济效益的立场出发, 现阶段国内外大型长输工程管道大部分都采用高强度钢材, 如X80、X70、X65等。

受轧制、炼钢等技术方面的影响, 现阶段的高强度钢管在钢材韧性与产品质量方面均有缺陷存在, 尤其是X80这种超高压力钢管存在的缺陷更为显著。高强度钢材存在的缺陷主要有: (1) 钢材缺乏足够的韧性。随钢材强度的提高, 高强度钢材的韧性特别是管材冲击韧性的上平台能 (CNN值) 没有随之提高, 如此导致韧性断裂发生率很大。 (2) 存在很大的难度控制产品质量, 在管材内部经常有隐形缺陷存在, 这种缺陷难以被检测出来。高强度钢材管道存在很高的可能性出现延性断裂。同时高强度钢材管道的自身也存在一些缺陷与很多不确定因素, 例如管道的运输、施工损伤等。与X80、X70、X65等高强度钢材材质管道比较, X60、X65级钢管在技术方面相对要更加成熟一些, 具有较高的CNN值, 以及相对成熟的焊接工艺, 延性断裂发生的可能性比较低。所以选用X60、X65对于长输管道施工更为适合。

二、关于管道的韧性断裂及应对策略

在受压的条件下, 管道内壁受损伤就会起裂。起裂发生后, 就会产生类似于多米诺骨牌效应的后果, 裂纹不断扩展。脆性断裂与韧性断裂是管道断裂的两种类型。韧性断裂是当前长输管道施工中主要的管道断裂类型。现代冶金技术水平有了显著的提高, 如X70钢的韧性形貌转变温度能够低于-40℃, 脆性断裂在我国总体来说不具备发生的气候条件。但如果管道的CNN值特别低, 下管道就算处于在常温条件发生韧性断裂的可能性也很大。

近年来管道运输从考虑经济效益的角度出发, 多采用X65及以上的直径较大、高强度材质的管道应用于长输管道施工中。处于这种形势下, 为了对管道韧性断裂失稳扩展做到有效地防止, 要求管材必须具备很强的韧性。以西气东输管道为例, 有资料显示管道材质采用的是X70, 壁厚度是19毫米, 管径长度是1016毫米, 天然气是输送介质, 要想保证管道自身止裂要求其上平台能应达到154J才能。显然, 要实现这种韧性指标不仅难度大而且不经济。

总体来说, 选用X65级及以上的管材对于长输管道比较恰当, 对韧性断裂失稳扩展的问题要特别注意。要是使用设置止裂环止裂装置或对低强高韧性钢管间断插入等方法, 就会使工程量加大, 投入也会提高, 显然不经济。要是钢管不采用X60、X65级的, 从经济的角度出发, 结合地区级别的差异, 保证止裂装置设置间距经济合理是十分理想的选择。

三、关于管道的质量检验方面

从我国的长输管道质量检验评定标准与施工规范来看内容十分详细, 但是笔者结合自身的工作经验经过研究发现, 关于管道试压检验、质量检验评定标准还存在有些不完善的地方。

目前我国采取的管道质量检验评定标准是这样规定的, 管道输送的介质为气体的情况下, 试验压力一定要超过管道设计工作压力的1.25倍。关于管道操作压力我国的设计规范规定为, 管道操作压力的大小应按照材料规定最低屈服极限的0.72倍这个标准确定, 强度试验压力一定要为材料规定最低屈服极限的0.9倍。笔者经过走访调查得知, 以规定压力为标准展开试压只能对管道中25~30%的缺陷排除, 要是再考虑不同厂家供应的钢材的实际屈服极限与规定值的之间的差别, 静态的试验方法对缺陷的排除存在较高可能达不到25~30%这一比例。所以说, 规定中的试验方法不够完善, 其正确性有待验证。

西方发达国家基本采用动态的压力一容积图试压方法。这种方法下试验压力是一个动态值。它可以把试验压力控制在0.95~1.0倍材料实际屈服极限范围内。这种检验方法之所以比较科学是因为它既适用于对不同厂商生产的管材检验, 而且对有害缺陷的检验能够达到60%以上的比例。

从我国规定中的试压工序来看也存在很多不足。因为一根管材通常有不同种类的缺陷存在, 同时由于上管材具有特别长的长度, 这样管材通常需要经过多次试压。要是在试压工序中反复进行升压降压, 会导致缺陷处裂纹扩展不断积累, 最终造成管材发生承压能力逆转的情况。承压能力逆转情况的发生也是不少管道试压时产生怪象的主要原因。有的管材, 前几次试验压力达到很高水平时没有任何问题发生, 但进行后面试压时, 在压力水平处于十分低的状态下发生泄漏。

所以, 比较合理的试压程序与方法是对试验压力提高, 对试验次数降低。对管道分段展开强度试压是具体方法, 预防管材发生承压能力逆转的情况。依靠高科技手段, 对各段间连接的死口展开彻底的超声波与射线探伤, 只对整体进行严密性检查, 对整体强度试压取消。如此可以使试压时间与费用都实现降低, 对管道存在的有害缺陷进行暴露, 对于控制管材承压能力逆转情况的发生也非常有效。

四、地震活动断层对管道产生影响

长输管道输送由于距离特别长, 通常要经过地质条件十分复杂的断层地带, 如果遇到地震断层, 对经过这个地区的长输管道能够产生毁灭性的的影响。所以在长输管道没有施工前, 一定要全面细致地展开地质勘察工作, 同时对国内外先进的抗震经验借鉴吸收, 分析研究穿越断层段的长输管道, 一定要出台有效的抗震方案积极做好应对。如果长输管道施工处于地震高发地区或断层带, 必须对《埋地管道抗震规范》总的规定严格遵守, 同时结合断层的实际情况进行具体分析, 出台具体的预防措施。

结语

长输管道要想实现正常运营, 保障经济效益的取得一定要加强安全建设。工程量大、投资大、线路长, 整体性强, 建设周期长都是长输管道的施工特点, 需要应对的安全问题特别复杂而且多样化。所以关于管道安全性能的考虑一定要贯穿在工程线路前期勘察设计、长输管道材质选用、施工过程、将来的运营管理等各个环节, 这样才能为其运行安全提供可靠的保障, 进而更好地发挥长输管道在国民经济建设发展中的积极作用。

摘要：工程量大、投资大、线路长, 整体性强, 建设周期长都是长输管道的施工特点, 所以加强长输管道施工中管道质量安全问题十分关键。文章围绕长输管道实际施工显现的问题具体分析, 探讨具体的应对策略, 以期能够为长输管道施工起到一定的借鉴作用。

关键词：长输管道,施工,问题,策略