西气东输大口径输气管材技术条件研究

高压输气管道是能源输送的大动脉，一旦管道选材不当发生事故将会造成重大的经济损失和社会影响，１９６５年美国路易斯安纳州发生的输气管道爆裂事故，１９８９年苏联乌拉尔山隧道附近天然气管道的泄漏爆炸均造成了重大的人员伤亡和财产损失。目前在长距离输气管道材质选用问题上，国内外均没有适合各种工况条件的规范、指南。通常做法是对在役管道事故调查、分析，通过实验室研究，结合管道具体情况予以确定。国外对于长输管道失效事故的调查分析和失效机理的研究工作均十分重视，如欧洲输气管道事故数据组织（ＥＧＩＧ）、加拿大的国家能源委员会（ＮＥＢ）、美国运输部（Ｕ．Ｓ．ＤＯＴ）等机构进行了大量管道失效事故的调查分析和失效机理的研究工作，在大量事故原因调查的基础上做了分析研究，在设计选材等方面不断地改进，使欧洲输气管道近５年的事故率比上世纪７０至８０年代降低了３４％。目前我国在输气管道失效事故的调查分析和失效机理的研究方面开展了一些工作，如对四川输气管网所发生事故的类型、数量及失效原因等进行了统计分析，但研究工作远不全面、不深入。因此本文将通过对国内外长距离天然气管道失效事故的调查和典型失效案例的分析研究，同时开展必要的验证试验，搞清输气管道的主要失效类型、原因，结合我国“西气东输”管道建设的具体情况，确定“西气东输”输气管道用钢和钢管的质量与寿命评价指标，制订“西气东输”输气管道用钢、钢管的技术条件。
本文所研究的内容是我国即将建设的“西气东输”管道设计选材中必须解决的问题，是关系到管道安全运行和节省投资的重要问题。
随着管道钢的开发和研制，可供选择的管道钢范围不断扩大，合理选择所建管道的管材关系到管道安全运行和降低投资。国内外一般做法是以某一通用标准为基础，结合管道的具体情况，通过试验研究提出选材的技术补充规定。国外对于长距离输气管道失效事故的调查分析和失效机理的研究十分重视，许多国家通过该项工作的开展，建立了管道失效事故庞大的数据库，通过对数据的统计分析和失效机理的研究，为输气管道的设计、施工及运行管理提供技术建议和措施，使得管道的事故率明显地下降，欧洲输气管道事故数据组织（ＥＧＬＧ）自１９８２年成立以来，累计对欧洲１４７万公里的管道进行了调查，建立了管道事故情况的数据库，通过对事故数据的统计分析，弄清管道发生失效事故的主要原因，从而提出相应的改进措施，取得了明显的效果。
近年来我国管道失效事故的调查分析和失效机理的研究已开展了一些工作，四川局对所管理的１２条输气管道事故情况进行了统计分析，研究管网的可靠性和事故原因，长庆石油勘探局也对所管理的集气管网进行了事故调查分析，取得了较好的效果。总的来说我国管道失效事故的调查研究工作规模小，积累数据少，失效机理的研究还不够深入。
随着天然气工业的发展，国外输气管道的发展趋向于大口径和高压输送，从而增加管道的输送能力，实现最佳的效益目标，为此需要提高管材的强度等级，并对钢管提出了严格的技术要求，平均每５年管材的强度就要提高一个等级，管道钢强度提高的同时，管材的韧性、可焊性、延伸性以及耐蚀性等指标也提出了更高的要求。随着管道钢管品种的增多，如何在保证管道安全的前提下，合理确定管材的技术性能指标则成为管道建设中应首先考虑的问题。在此方面国外已进行了大量的研究，通常作法是以ＡＰＩＳＰＥＣ５Ｌ或ＩＳＯ３１８３标准为基础，考虑所建管道的工作压力、工作温度、气质、通过地区的地形地貌等多种因素的影响，经综合分析和试验后制订针对具体管道的选材技术补充规定，以达到既保证管道安全又尽量降低工程投资的目的。
“西气东输”管道工程是我国长距离油气管道建设史上管径最大、工作压力最高、输送距离最长以及管道建设投资最大的工程项目，根据规划整条管道的固定资产投资将达到近４００亿元，而管道建设项目中钢管的费用约占管道固定资产投资的２５％～３０％左右（１００亿元左右）。通过开展“西气东输”输气管道用材质的选用研究，一方面在保证管道安全运行的前提下，合理确定制管用板卷和钢管的质量性能指标，降低板卷和钢管的费用；另一方面通过本专题的研究，在制订板卷和钢管的质量性能指标时，可以充分考虑我国钢铁冶金行业和制管企业的设备生产能力、技术水平和设备改造的情况，从而保证“西气东输”管道建设中所需的板卷和钢管可以绝大部分由国内企业来生产和制造，这对于加快我国冶金企业技术水平的发展，促进我国制管行业的设备改造，带动其它相关行业的发展都具有重要意义。总而言之，本文的研究内容属于管道建设新技术应用项目，同时本文的研究内容也是“西气东输”管道工程中亟待解决的实际问题。通过本文研究成果的应用将带来良好的经济和社会效益。
随着我国经济的发展，以煤炭为主的能源消费结构所造成的环境污染十分严重，为了实现我国经济可持续发展的战略目标，国家已确定把开发利用天然气作为优化能源消费结构，改善大气环境的一项重要举措，并将“西气东输”工程列入国家重点基础设施建设项目，我国西部天然气资源丰富，但天然气资源与消费地相距甚远，因此需要大量修建长距离天然气输送管道将燃气送至消费地。由于我国的高压力、大口径长距离输气管道建设尚属起步阶段，在设计、选材等方面还缺乏经验和存在不少问题，本文的研究成果不仅为“西气东输”管道工程解决实际问题，同时也将为规划中的中俄天然气管道、中亚三国输气管道以及其它长距离输气管道提供选材方面的技术保证和实践经验，从而在保证管道安全的前提下，节省管道建设投资。
我国的冶金企业和制管行业，无论在设备、生产能力以及技术水平上都有较高的水平，本研究成果将为进一步提高我国冶金企业的技术水平，加快制管企业的设备改造以及加速我国大口径直缝焊管的国产化提供方向和依据。
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