長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)施工中的問題

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　　隨著管道輸送工藝的不斷發(fā)展，管道輸送以其輸送成本低、管理方便等優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來(lái)越大，但由于管道工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、整體性強(qiáng)，因此，管道安全問題顯得尤為重要。下面就談一談長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)、施工中的幾點(diǎn)安全問題。

　　二、管道材質(zhì)的選擇

　　由于在相同管徑和輸送壓力下，選用高強(qiáng)度鋼材可以減少鋼材用量，進(jìn)而降低管材的運(yùn)輸、施工等費(fèi)用。因此出于經(jīng)濟(jì)角度考慮，目前國(guó)內(nèi)外在管材選擇上多使用高強(qiáng)度鋼材，如Ｘ６５、Ｘ７０、Ｘ８０等，但由于冶金，軋制等技術(shù)原因，目前高強(qiáng)度鋼管、尤其是Ｘ８０這樣的超高壓力鋼管還存在著一定問題，一是產(chǎn)品質(zhì)量控制難度大，在管材內(nèi)部易出現(xiàn)隱形缺陷，二是隨著強(qiáng)度的提高，管材韌性尤其是管材沖擊韌性的上平臺(tái)能?ＣＮＮ值　難以得到相應(yīng)提高。這兩種因素的迭加，再加上管材在運(yùn)輸和施工過程中造成的損傷，使得高強(qiáng)度管道發(fā)生延性斷裂的幾率大大增加。

　　據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，使用Ｘ６０以上級(jí)管材的各級(jí)管道，均有管道發(fā)生過延性斷裂。因此對(duì)長(zhǎng)輸管道而言，由于其管徑大、輸送距離長(zhǎng)，管材內(nèi)部缺陷、運(yùn)輸施工損傷及焊縫缺陷漏檢幾率增大，再加上管道沿途不乏人口密集地區(qū)，輸送介質(zhì)一般又為易燃易爆或有毒介質(zhì)，這就對(duì)管道安全提出了更高的要求，因此，目前在管道材質(zhì)選擇上應(yīng)選用技術(shù)較為成熟、ＣＮＮ值較高、焊接工藝成熟的Ｘ６０、Ｘ６５級(jí)鋼管為宜。

　　三、管道的斷裂與止裂

　?。保梗叮澳昝绹?guó)Ｔｒａｎｓｗｅｓｔｅｒｎ公司在對(duì)一條直徑７６２毫米、材質(zhì)Ｘ５２的輸氣管道進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)，管道發(fā)生斷裂，斷裂長(zhǎng)度為１３ｋｍ，裂源為一根管子在運(yùn)輸過程中造成的損傷，起裂后，裂紋向兩邊擴(kuò)展，一端碰到一個(gè)厚壁三通后止裂，另一端碰到一根韌性較大的管子而止裂。若當(dāng)時(shí)管道已投入運(yùn)營(yíng)，管內(nèi)介質(zhì)為有毒或易燃易爆氣體，發(fā)生這樣的斷裂，其災(zāi)難性后果是可以想象的。因此，對(duì)材質(zhì)等級(jí)較高的管道在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮管道裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的控制。

　　管道斷裂可以分為脆性斷裂和韌性斷裂兩種。就脆性斷裂而言，隨著冶金技術(shù)水平的提高，目前象Ｘ７０鋼其韌性形貌轉(zhuǎn)變溫度已達(dá)到零下４０攝氏度以下，在我國(guó)這樣的氣候條件下，一般不具備發(fā)生脆性斷裂的條件。但當(dāng)管道的ＣＮＮ值較低時(shí)，在常溫下管道易發(fā)生韌性斷裂。近來(lái)的研究表明，雖然對(duì)于韌性斷裂，其裂紋擴(kuò)展速度一般只有６０～２５０米／秒，而象天然氣等氣體的減壓波速度約為４００米／秒，按照過去的理論，裂紋似乎應(yīng)該止裂，但對(duì)于輸氣管道而言，因?yàn)樵跍p壓波的后面，裂紋尖端處的輸送介質(zhì)仍保留有一定的壓力，在氣體釋放過程中，由于氣體體積的快速膨脹，把能量傳給裂紋，如果在此溫度下材料的ＣＮＮ值較低，仍會(huì)造成裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展。在裂紋處殘留的壓力越高裂紋擴(kuò)展速度越快，并且隨著環(huán)向應(yīng)力和管道直徑的增加，產(chǎn)生韌性斷裂失穩(wěn)擴(kuò)展的趨勢(shì)就越大，也就是說止裂越困難。尤其是近年來(lái)，出于管輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益考慮，對(duì)管徑、輸送壓力、管材強(qiáng)度等級(jí)的選取越來(lái)越高，在這樣的條件下，要防止管道韌性斷裂的發(fā)生，就對(duì)管材的韌性提出了更高的要求。例如，有關(guān)資料介紹，對(duì)于西氣東輸管道?管道材質(zhì)為Ｘ７０，管徑為１０１６毫米，壁厚為１９毫米，輸送介質(zhì)為天然氣　，要使其能自身止裂，其上平臺(tái)能應(yīng)達(dá)到１５４Ｊ。可見，要達(dá)到這樣的韌性指標(biāo)是很困難的，也是不經(jīng)濟(jì)的。