对双层复合式输油管道的研究

谢晓石

管道运输在人类的能源供应领域正扮演着越来越重要的角色，它们如同血管一般，将石油、天然气等工业血液源源不断地输向世界各地。但同时，管道运输的安全问题也愈发引起世人重视。于是，我开始思考如何从技术上降低油气管道发生事故的概率。

现状

目前，世界上的输油管线主要为单层碳素钢管，并在管道的内外壁加上必要的防腐蚀材料、保温材料等。但作为金属材料，将不可避免地面临腐蚀问题。非金属管道虽然在抗腐蚀方面拥有优异的性能，在强度等方面却又逊于钢材。同时，单层管道在面临泄漏等问题时，只能提供一道防线，只要管道出现泄漏，将立刻造成严重的安全事故和生态灾难。

如何能同时兼顾这些方面呢？事实上，使用多层不同或相同性质的材料叠加来达到超越单层材料性能的做法早有先例。造船业中，现代油轮都采用双层船体以增加安全性;在军事领域，复合装甲的防弹能力远超同等厚度的匀质钢铁装甲。于是，我想到了使用双层复合式输油管道。

理论设计

综合各方面因素，我决定采用双层管道相套，并用水作为夹层的设计。下面将就各主要部分做详细说明：

1.内管：采用玻璃钢管，保证其优异的防腐性能（主要针对油料对管道的腐蚀）.大大延长其使用寿命。

2.外管：采用普通钢管外套保温与防腐层组成，主要保护内管免受外力的直接损害，并束缚水层。由于外管和水层不直接参与运输，可在不停止输油的情况下对其进行更换、维修等处理。

3.连接器：由特制开孔环形橡胶圈制成，保证水的正常流淌，拥有较好的耐温耐压性能，并使内管拥有一定的形变空间。

4.水层：采用加压的流动水。水层有3个主要功能。作为重要的耐压缓冲层，平时水层将辅助内管承受油料对管壁的压力;当管道受到外部压力时，水层将作為缓冲层，将能量分散，减轻对内管的压力，避免管道泄漏。当管道出现泄漏时，水层中的水将及时稀释泄漏出的油料并为其降温，避免起火爆炸。同时，管道中的水还可以作为沿线的工业用水和油田用水（如作为注入油井保持压力的加压水）。

5.油料：由于以水作为中间层，只能使用常温输油。但若使用沸点较高的液体作为中间层，则可进行高温输油。

为了适应新式管道，需要在现有管道系统上略加改进，主要是增加供水点，保证管道内始终有一定压力的流动水。

未来展望

这一类型的管道如能得到采用，将有效降低地震等自然灾害造成管道泄漏的概率，降低管道泄漏时发生事故的可能性，将大大提高管道运输的安全系数。而且它的结构简单，成本与现在的管道相当，在当下世界原有管道普遍老化严重、需要更新的情况下，拥有广阔前景。

总结

管道运输在未来将有广泛的利用前景。随着氢能的普及，考虑到氢气的特殊性质，如何运用管道运输氢气成为一大难题。而运用水作为隔离层和采用多层复合管道运输，或许将为此问题的解决提供一点方向。希望干家万户都可以使用安全高效的清洁能源，人类的能源危机能够得到真正解决。

（责任编辑：白玉磊）