长输管道材质优选与安装质量改善对策探讨

史富娜

摘要：长输管道项目相比于其他的工程项目，整体性更强、投资也更大，因此在工程施工过程的材料设备选用、线路勘查设计、质量检验以及施工后的运行管理中都必须重视安全性能，保证其运行的安全。

关键词：油田长输管线；材质选择；地质运动；止裂和断裂

油田长输管线作为一种石油气长途输送的技术，具有运输量大、成本低、安全性好、管理方便等优点，因此油田长输管线工程在各个领域的应用范围越来越广，其在促进经济快速发展中的作用也是越来越重要，但是由于長输管线工程又相比于其他工程项目建设周期更长、投资规模更大、整体性更强。本文便从长输管道材质的选择、断层对长输管道的影响、长输管道的止裂和断裂以及长输管道施工中的质量检验四个方面的内容进行了详细的探析，从而详细的论述了长输管道施工中的常见问题与改善对策。

1长输管道材质选择

长输管道在相同的输送压力和相同的管径尺寸的情况下，选用强度越高的钢材则施工时的刚才用量就会越少，这样便降低了管材施工以及运输的费用，从而降低了施工的成本。所以目前在国内外的长输管道工程中大多数施工企业都是选择高强度的钢材的，由于高强度钢材的轧制和冶金的过程的技术要求更高，因此这样的高强度的压力钢管在施工使用的过程中也是存在着一定的安全问题的。首先这种高强度钢材的质量控制的难度是很大的，施工的过程中稍有不慎管材的内部就会出现隐形的质量缺陷；另外，随着钢材强度的不断提高，管材的韧性并不能够同时得到相应的提高，所以这两中不利因素的叠加再加上长输管线在施工和运输的过程中难以避免的会出现损伤的现象，就导致了高强度的钢材管道施工时发生延性断裂的概率相应的提高。因此，在进行管道材质的选择时，应选择技术最为成熟的，安全性最佳的管道钢材。

2地质运动对长输管道的影响

由于长输管道的输送距离是很长的，因此长输管道的施工过程中必然会经过活动断层的地带，所以在长输管道施工前应进行严格的地质勘查的过程，同时还应结合过往项目工程的先进的抗震经验，对断层地带进行详细的研究和分析，对断层地带的施工结构制定出可靠且安全的抗震方案。近些年来，各国都在对穿越地震活动断层的长输管道工程进行相应的研究，并且在理论和解决措施上已经取得了一定的研究成果。但是底层的活动始终是具有突发性和复杂性的，要想完全的解决这一问题也是不可能的，在对穿越地震活动断层的管道工程进行设计时应严格执行《埋地长输管道抗震规范》的要求，还应视断层区域不同的状况作出不同的分析。另外施工时采取一定的预防措施对于防止底层活动破坏管道也是有很重要的作用的，预防措施如对活动断层区域的应力变化以及管道位移进行即时的监测，这样就可以随时的掌握管道的安全状况和断层的活动情况，使管道处于可控的范围内，确保管道施工后投入使用的运行安全。

3长输管道施工中的质量检验

管道质量的好坏不但关系着施工企业的经济效益和管道的使用寿命，而且也对管道的运行的安全性有着重要的影响，因此在管道施工的过程中进行严格的质量控制和检验的工作是很重要的，其中管道试压过程中的质量检验工作更是至关重要。根据我国相关规范的要求，试压的介质通常都采用液体，严密性的试压压力为设计时的压力，分段试压和整体试压为试压阶段的两道工序。进行试压时，管道的操作的压力一般为管材材料的最低屈服极限的0.72倍，由于试验的压力为设计压力的1.25倍左右，则强度试验的压力为管材最低屈服极限的0.9倍左右，但是实际上以管材最低屈服极限的0.9倍作为强度试验的压力是不够的，这样的压力水平最多只能排除管道中30%左右的缺陷，而且管材材料的供应厂家所供应的材料与理想中屈服极限的值肯定是有一点差距的，采用这种排除质量缺陷的方法是不完全合适的。根据现在比较流行的容积压力图的控制数据计算，将试验的压力和材料的屈服极限取相同的数值时，排除质量的缺陷的方法是较为合理的。这样就能够排除60%以上的质量缺陷，同时这种方法适用于各种类型的钢材。在对管道进行试压时采用低试验次数和高试验压力的方法是较为合理的。首先当管道缺陷总量少并且距离短时，应先分段进行强度试压，这样可以避免反复升压降压的次数过多。用整体严密性检查的方法替代整体强度试压的过程，在各个连接部位的死口出应进行射线探伤和超声波检测，这样可以更多的暴露质量缺陷，防止因反复升压降低损伤管道，还可以降低试压过程的费用和成本。

4长输管道的止裂和断裂

裂纹会逐渐向两边延伸，一端碰到韧性较大的管子会止裂，另一端碰到厚壁三通后止裂。如果这个管道是实际施工的工程，则管道内的有毒介质和易燃易爆的介质会漏出到空气中，造成的灾难性后果也是极其严重的，因此在设计管道时还应考虑到对管道裂纹失稳扩展的控制。韧性断裂和脆性断裂是管道断裂的两种常见的形式，当钢材CNN值降低时，钢材是可以发生韧性断裂的，由于韧性断裂的裂纹速度是要小于气体的减压波的速度的，所以裂纹应该是止裂的。但对于长输管道这种特殊的工程，裂纹尖端处输送介质在减压波的后面仍是具有一定的压力的，气体释放时，体积快速膨胀机会把能量传递给裂纹，而CNN值又在较低的情况下，裂纹就会继续扩展，裂纹的扩展速度同时也是随着压力的增加而加快的，伴随着管道直径的增加和环向应力的加大，韧性断裂失稳扩展的现象就会越来越明显了。所以当长输管道项目选择X65级以上的管材时，设置止裂的装置是很重要的，常见的止裂装置有间断插入高韧性低强度钢管和止裂环等，同时根据管道项目在不同的地区的级别，止裂装置的间距也应当进行更为的经济并且合理的设置。

5结束语

油田长输管线作为一种石油气长途输送的技术，具有运输量大、成本低、安全性好、管理方便等优点，因此油田长输管线工程在各个领域的应用范围越来越广，其在促进经济快速发展中的作用也是越来越重要。目前油气长输管道常用的焊接方法有焊条电弧焊、药芯焊丝半自动焊和实心焊丝气体保护自动焊，故针对不同焊接方法及不同焊接坡口形式，需要制定焊接材料设计用量计算方法，满足精细化设计的要求。