浅谈长输管道施工中常遇问题与应对措施

【摘 要】 随着我国社会经济的不断发展，长输管道输送由于具有运输成本低等优点，在各个领域的应用越来越广泛。管道输送在我国国民经济发展中发挥着十分重要的作用，但由于长输管道的工程线路较长、投资量和工程量较大，因此，对长输管道施工管理进行安全质量控制尤为关键。本文分析了长输管道施工中常见的问题，并且根据这些问题提出了相应的应对措施，以此给长输管道施工人员提供参考。

【关键词】 长输管道施工应对措施质量控制

长输管道在我国能源输送领域的应用越来越广泛，管道施工技术也在逐渐提高，给我国的能源安全做出了重大贡献。但是在长输管道施工过程中也会出现各种问题，例如在施工中如何选择管道材料，如何防止管道断裂等。我国长输管道施工中的试压标准和程序等还存在一定的缺陷[1]。如果不解决这些问题很可能出现各种安全问题，甚至出现毁灭性的损害，同时也影响到管道的运行安全，无法发挥长输管道应有的作用。

1 管道材料的选择方法

长输管道施工中首先需要对管道材料进行选择，在保证管道输送量和输送压力的情况下，选择高强度材质的管道可以减少管材的使用量，并且减少钢材的运输费用等。从经济的层面考虑，我国大型长输工程施工中一般选择高强度钢材的管道，例如X80等。但由于炼钢等技术原因，现有的高强度钢材在韧性和质量上还存在一定的缺陷，特别是X80超高压力钢材的缺陷更加明显。高强度钢材的主要缺陷有：（1）韧性不足。高强度钢材的韧性还没有随着钢材强度的提高而提高，特别是管材冲击韧性的CNN值还没有得到有效提高，这也在一定程度上增加了钢材韧性断裂的可能性。（2）质量控制难度大。高强度管材的内部很容易出现无法检测的隐形裂缝，隐形裂缝和韧性不足等缺陷，加上钢材在长时间的运输过程中很容易出现各种不确定性的损伤，增加了钢材管道产生断裂的概率，也大大增加了对高强度钢材管道进行质量控制的难度。

统计表明，长输管道施工中使用X60以上的高强度管材，均在一定程度上出现了管道断裂问题。强度管材除了具有自身缺陷外，还存在一些不确定性因素，例如运输和施工过程中的损伤等。管道的管径大、运输时间长、焊接技术不良等因素，都可能增加管道焊缝漏检的概率。加上运输过程存在一定的风险，对管道的安全性能提出了更高的要求[2]。和X65、X80等高强度钢材相比，X60级钢管的技术相对更加成熟，CNN值也比较高、焊接工艺相对更加成熟，钢管发生断裂的概率相对较小。因此在长输管道施工过程中应该尽量选择X60和X65等。

2 管道韧性断裂及其应对措施

长输管道发生断裂的原因主要在运输过程中，管道的内壁如果出现损伤在运输过程中很容易出现开裂。开裂后管道就像发生了多米诺骨牌效应，裂纹会从开裂处延伸到管材的两端。因此，等级较高的管材在投入使用前应该采取有效措施预防管道发生裂纹扩展的问题。根据性质的不同，可以将管道裂纹分为脆性和韧性两种。在长输管道施工中出现的主要是韧性断裂[3]。随着炼钢技术水平的不断提高，一些高强度钢材的韧性转变问题已经降到-40摄氏度以下，我国大部分地区不具备发生脆性断裂的气候条件。但如果管道的CNN值很低，在常温下钢管也会发生韧性断裂。一般条件下，韧性断裂的裂纹扩展速度不高于250m/s，而天然气等气体的减压波速可以达到400m/s，所以一般来说裂纹发生扩展的可能性并不大。

但如果考虑到裂纹尖端运输介质保留压力的影响，气体体积会在释放的过程中发生快速膨胀，并且膨胀的过程中气体会把能量传递给裂纹，这也会导致CNN值不高的高强度管材在常温条件下发生裂纹扩展。裂纹所在处介质的压力和裂纹的扩展速度成正比。裂纹所在处介质的压力越大，在管道环向应力和管道直径增加的情况下，裂纹的扩展速度也会逐渐增加，也增加了管道韧性断裂失稳扩展的概率，对裂纹的控制也越来越困难。

近年来出于对管道运输经济因素的考虑，长输管道施工中一般使用X65及以上的高强度钢材管道。因此，在防止管道韧性断裂扩展的过程中，对管道材料的韧性也提出了更高的要求。例如，根据资料统计表明西气东输管道的CNN值只有大于154J才能保证管道进行自身止裂，但要达到这种韧性指标十分困难而且缺乏经济效应。长输管道使用X65及以上的高强度钢材，应该注意钢材的韧性断裂扩展问题。如果在施工过程中通过设置止裂环或间隔插入低强度高韧性钢管等措施进行止裂，不仅加重了工程的作业量，还增加了投入成本。所以应该从经济的角度考虑，根据不同地区的级别确定经济合理的止裂装置和间距。

3 管道的质量检验方法

管道的使用寿命和经济效益与管道质量的好坏有很大的关系，管道质量也影响到管道的运行安全。我国制定了详细的长输管道施工规范和质量检验标准，其中对使用管道材料、施工工序、施工管道质量检验等做出了详细严格的规定，但根据实际施工经验，现有的施工规范中还有很多需要探讨的地方。

我国现有的管道质量检验标准规定，如果输送的是气体介质实验压力应该不低于管道设计压力的1.25倍。同时我国设计规范也对管道操作压力进行了明确规定，管道的强度实验压力应该大于最低屈服极限的0.9倍。研究表明，按照相关规范进行压力实验只能最多排除30%的缺陷，如果将实际屈服极限等因素考虑在内，静态实验方法能够排除的缺陷也不足30%，因此，按照规定的实验方法进行测试不是完全正确的。

相关规定中关于试压工序的规范也存在一定的问题。由于一根钢管中可能存在不同的缺陷，加上管材的长度比较长，这样管材可能经过多次试压。在试压过程中如果反复进行升压和降压，可能会导致裂纹扩展的积累，导致管材中出现承压逆转现象。一些管材在前几次实验过程中如果压力较高可能不会出现问题，但在后续的低压实验过程中可能出现泄露问题。因此，实验过程中应该适当提高实验压力并降低实验次数，并选择较为合理的试压程序和方法。

4 结语

施工安全是保证长输管道正常运营，并实现经济效益的重要措施。长输管道工期长，工程投资较大且安全问题复杂多样，在实际施工过程中应该做好前期勘查设计，选择合理的管道材料，并且在施工和运营过程中充分考虑管道安全性能，以保障长输管道运行安全。

参考文献：

[1]尹国耀，杨文友，胡成洲.库尔勒—鄯善输油管道工程中施工新技术的应用[J].石油工程建设，2010（02）.

[2]于金奎，谷侠.长输管道铺设焊接时提升应力分析及其计算机解法[J].石油工程建设，2011（05）.

[3]张吉坤，宗照峰，魏广起.长输管道扫线施工工艺[J].油气田地面工程，2012（01）.