长输管道施工技术及管线实效因素探讨

李佳

【摘要】随着经济的不断发展，能源的需求逐年增加，促进了天然气和石油工业的快速发展，管道作为石油和天然气运输重要的方式一种，其施工的要求也越来越严格。天然气长输管道施工因为距离较长、管径较大、压力高，因此在长距离管道施工中对技术提出了更高的要求。本文主要就天然气长输管道施工中的技术及影响管线实效的因素进行了探讨。

【关键词】长输管道 施工 失效因素

1 前言

长输管道是现代石油和天然气运输的重要基础设施，在石油和天然气运输中发挥着举足轻重的作用，用长输管道运输石油和天然气不仅提高了运输的效率，还大大降低了运输成本，在石油工业的发展中发挥着越来越大的作用。

2 长输管道施工技术分析

2.1 放线测量技术

在长输管线测量施工中的技术要求主要有：

（1）在进行工程施工时，要按照施工图纸组织相关技术人员和施工人员，对施工现场进行实际测量，按照标准测算出开始放线的最合适路线。

（2）在管道施工中规定占地不能够对于8米，在设定临时占地界线时，要根据管道施工占地的左右侧范围经行划分，用能够标记界限的白灰来划分边界。

（3）在施工过程中，如果地下原有的建筑物阻碍管道施工时，在放线的时候要在管道和原建筑物的交叉地点的一定范围内表明。

（4）要根据施工现场的实际范围来清理施工作业区，将施工区域内的垃圾、杂物等对施工有影响的障碍物清理彻底，要对不平整的地域进行平整处理。

（5）在施工前应按照现场的实际状况，进行选择施工时的道路，并根据现场的情况来调整施工所用的设备、机具摆放的位置。

2.2 管线的运输技术

对于在施工过程中运输管线和安装管线的主要技术要求是：

（1）在运输管线的时候一定要将管线的两端加上防护装置来防止由于运输过程中的损害。主要是避免表面的防腐受到刮蹭、碰伤，在施工要用装满泥土的袋子来支撑管线。

（2）在装卸管线时，尤其是用吊车进行装卸，吊具不能用钢丝绳，或者用钢钩直接吊起。在卸管线，不能用撬、滚等办法，这样也容易划伤、碰伤管线的防腐层。所以无论装、卸都应该严格的按照标准去执行。

2.3 长输管道的组队技术

长输管线中管道的组队也是重要工序的一种，应按照如下技术要求执行：

（1）在经行管线的组对之前，首先要严格对管道进行检查，看看管线是否有变形的部位，如果有发生变形的部位，可用胀管器来矫正，对于矫正后仍通不过检测的管道，应该采取切除变形部分，若矫正后合格的，可继续使用。

（2）组装管道时要对管道进行清扫，管道内的脏物清扫干净，同时要将管线的两端也清除干净，都合格后方可进行管道的组对。

（3）在管道组对时，尤其是在沟边组对施工时，要求管道的外壁要距离施工管沟边缘0.5-1米左右，同时要对每根管进行稳固支撑，对于土质较松软的地方可用土堆做为支撑物，而其他的区域可用装满土的袋子做为支撑物，严格禁止用铁块、石块等坚硬物做为支撑物。

2.4 管道的焊接技术

在焊接过程中的技术要求如下：

（1）焊接时不允许在坡口以外的任何地方引弧，管道焊接为多层焊，施焊时，层间应清除干净，相临两层焊点起点位置应错开30mm以上，热焊道必须在根焊和道焊完成后立即进行焊接，时间间隔必须控制在5min内，否则应进行焊前预热，每道焊口必须一次焊完。

（2）焊缝外观检查。

①焊后必须清除焊缝表面的药皮和焊缝两侧的飞溅物；

②焊缝不得有缺陷；

③咬边深度不得大于0.5mm，在任何300mm连续焊缝中只允许局部咬边；

④焊后错边量不得大于1mm，焊缝宽度应比坡口宽0.5～2mm。

（3）缺陷修补。

①应将母材上的缺陷打磨光滑，对超过一定限度的缺陷应进行修补；

②同部位的缺陷修补不得超过两次，二次修补时应经技术负责人同意。

（4）应进行无损探伤，对探伤不合格的应出返修通知单，返修后的焊缝进行复探，焊缝返修不得超过两次。

3 长输管道失效机理分析

3.1 长输管道主要的失效类型

作为长输管道的失效类型主要有以下几种：

（1）管道的纵向断裂。是由于管道的受到纵向力的作用而产生的，在切向摩擦力、纵向弯曲应力以由于温度差异产生的拉伸应力造成的。

（2）管道的环向断裂。环向应力引起管道内部的工作压力和竖向荷载，使截面产生内弯曲应力造成的断裂现象。

（3）管道的接头损坏。由于长期埋在地面以下的管道会受到地面产生的不均匀沉降影响，会使管道的刚性接口产生渗漏，由于温度变化引起钢材收缩，造成连个相连接的管道接头脱离，使承插口处的接口松脱，发生的泄露事故。

3.2 长输管道埋地失效直接原因

长输管道结构失效，最终可以归结为“荷载效应”和“结构抗力”这两方面。直接或间接作用在埋地管道上的荷载，主要有管道结构自重、覆土荷载、流体重力等恒载以及交通荷载、地面堆载、温度荷载、管道内压、上浮荷载、地震荷载等活荷载。这些荷载引起管道发生变形、产生应力、导致裂纹扩展。而且随着管道服役时间的增长，由于管道周围土体可能产生不均匀沉降或造成管道悬空，导致管道纵向弯曲应力增加，需水量提高，导致供水压力提高等原因，管道所受荷载会比设计之初有所增加；另一方面，随着管道服役时间的增长，金属管道不断腐蚀、塑料管道逐渐老化、裂纹逐步扩展等因素，将导致管道材料抗力逐步下降。因此“荷载效应”的增加和“结构抗力”的衰退，是导致绝大多数埋地管道失效的最直接原因。

3.3 长输管道失效的过程

对于长输管道的失效过程主要分成三个阶段：管道初始投产使用阶段、正常运转阶段、失效老化阶段。

（1）管道初始投产使用阶段：主要是指管道施工结束后，投产使用后的头几年，这段时间会由于施工过程中存在的缺陷，造成管线失效、故障，管线的失效风险率会非常大。

（2）正常运转阶段：该阶段是在使用过程中能够持续时间较长的阶段，同时存在的失效率相对其它两个阶段也是比较低的，但是该阶段也是管道损伤的积累阶段，随着管道的运行，其各方面也逐步老化，性能也随着退化，这是由于在设计、施工过程中，充分考虑了该阶段的安全性能，管道在此阶段出现失效的风险率不是很广泛的。

（3）失效老化阶段：管道达到老化阶段，会由于抗力衰退造成损伤，不能抵抗住过重的外部载荷，产生管道的失效，该阶段失效风险率是逐年升高的。

4 结束语

本文主要是通过讨论对长输管道施工及失效机理的分析，总结了管道施工的注意事项，找出了在使用过程中不同的工作阶段产生的管道失效原因和失效的模式，希望能够对同行工作有所帮助。

参考文献

[1] 刘延峰.天然气长输管道的施工技术研究[J].化學工程与装备，2008，3：11-13.

[2] 常兴.天然气长输管道焊口开裂泄漏原因[J].油气储运，2010，12：13-15.

[3] 王博. 长输管道工程施工特点及质量管理探析[J].中国新技术新产品.2011（13）