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长距离输气管道工程概述

一、输气管道的分类及特点
1． 输气管道的分类
输气管道分矿场输气管道、干线输气管道及城市输气管道。常称为内部集输管线、长距离输气管线和城市输配管网。天然气从气井中开采出来后，通过矿场集输——净化脱硫——长输管道输送到城市输配管网，供给用户。
矿场输气管道：输送未经处理的原料气。输送距离短、管径小、压力变化大。
干线输气管道：把经脱硫净化处理的天然气送到城市。输送距离长，管径大（400mm以上），压力高（4.0MPa以上），为天然气远距离输送的主要工具。
城市输气管道：为天然气的分配管网，它遍布整个城市和近郊，一般总是呈环形布置，且按压力严格区分。

2． 输气管道的特点
长距离输气管道与压缩机站组成一个复杂的动力系统，由于其输送的气量大，常采用大口径、高压力的输送系统。其主要特点为：
⑴ 长输管道是天然气长距离连续运输系统，不需要常规的运输工具和设备，也不需要大量的建筑和占用大量的土地，可用自身运输的物质消耗克服其摩擦阻力就能迅速将天然气运到目的地，是最有效、最大规模的运输系统。
⑵ 长输管道属于一个庞大而复杂系统的中间环节，必须协调好上下游间的关系，这使其设计及操作管理更为复杂。
⑶ 长输管道输送量庞大，涉及国计民生及千家万户，必须充分保证能安全、连续、可靠地供气。
⑷ 由于采气生产的均衡性和用户用气的波动性，要求管道有一定的储气能力，以适应用气量的变化。
⑸长输管道投产初期可充分利用地层压力进行输送，根据气田压力的变化逐步建增压站，可节约投资和经营费用。
⑹ 长输管道要求有与之配套的附属设施，尤其是通信和自控系统。
⑺ 现代管道运输在国民经济中的地位日趋重要，利用冶金、机械制造、自动控制和施工安装等综合技术来提高运输效率已成为管输工艺研究的核心。
二、 长输管道的施工
1． 施工准备
长输管道施工、安装工程量大，野外施工条件艰苦，流动性大，自然障碍多，施工季节性强，必须做好施工前的准备工作，才能保证顺利施工。
施工准备阶段的工作包括：
⑴ 根据施工计划任务的要求，熟悉设计图纸、设计文件资料和施工技术要求等；请设计人员进行技术交底；明确施工范围、质量要求、工期进度等。
⑵ 沿管线中线进行踏勘、调查，了解工程地质、水文、气象等情况；了解管线所经过地区的行政区划、交通状况、水、电供应，地方建筑材料供应及劳动力状况；了解施工场地、预制管堆放场地、施工队伍食宿点选择；了解重点工程的施工条件及施工方案等。
⑶ 根据上级计划任务和设计要求，结合现场了解的情况，编制施工组织设计。
⑷ 测量放线，修建临时便道，清除施工场地的障碍物。
⑸ 架设临时供电、供水线路，调遣施工队伍，安排好生活供应。
⑹ 防腐预制厂对管子进行验收和防腐预制，按图纸或施工测量成果表对管段进行加工。
⑺ 焊工培训和考试
2． 主要施工机具
⑴ 运管车及吊车
采用运管车及吊车可将管子运至施工现场或堆管场。其性能应按现场情况选用。
⑵ 土方工程机械
包括推土机、挖掘机等，用于修建施工便道，平整场地，管沟开挖、回填。
⑶ 电焊机
电焊机是长输管道安装工程的主要施工机械，目前国内管道工程主要采用四弧焊机及二弧焊机，均为履带式拖拉机驱载。
⑷ 吊管机
吊管机是机械化施工不可缺少的工程机械，它是管道敷设专用履带式液压传动机械。
⑸ 弯管机
用于在施工现场根据地形弯制一定角度的弯管。
⑹ 气动内对口器
对口时采用气动内对口器可迅速准确地对齐两个管口，达到组装的要求，并可以纠正管口的轻微不圆度。当有错口时，可以把错口均匀地分配于管周。
⑺ 钻孔机械
钻孔机主要用于穿越公路、铁路、河流等。我国自国外引进的水平定向钻，已成功地应用于黄河、辽河、黄浦江等大型河流的管道敷设。
⑻ 冷缠机
冷缠机是管道防腐厂的主要施工机械，以机械传动为主，液压传动为辅。包含除锈机构、涂底漆机构、除尘机构、缠绕机构和行走机构，一机可完成多种作业。
3． 管道基本施工工艺
⑴ 施工放线：以施工图和测量成果表为依据，确定管道实地安装的中心线位置，并划出施工带界限。施工带宽度一般不超过20m，分为两部分：管道中心线一侧6~8m为堆土侧；另一侧12~14m为管道组装侧。
⑵ 开拓施工带：用推土机平整、清理沿线施工作业带，除去沿线地面障碍物，为管道安装作业创造运输和作业现场条件。
⑶ 钢管涂层：管道防腐涂层的施工分工厂预制和现场防腐两种方案。不论哪种方案、何种涂层，在防腐前要检测钢管，并且钢管表面必须进行除锈处理。预制好的防腐管要进行外观、厚度、粘结力、绝缘性能等项目的检查，然后按等级分类堆放。
⑷ 运管：把防腐管或钢管从预制厂等集结点运到施工现场。在运管过程中必须用专用吊具，防止损伤管子及防腐层。
⑸ 布管：把管子一根接一根布置于管道安装作业线上。
⑹ 预制弯管：根据设计要求和现场条件预制各种曲率和角度的弯管。弯管制好后，要测量其角度，并且要求弯管段没有褶皱，弯管任何部位管径减小值均应符合相关规范的规定。
⑺ 开挖管沟：在管沟中心线上按施工图要求开挖管沟。开挖前把设计桩移出中心线，立在堆土侧外缘。管沟断面形状和尺寸应根据土质、管径、施工方法确定。
⑻ 管道组装：把待焊的管子按焊接工艺要求对口，组装工作包括清理管口内外的杂物、浮锈、油污；加工坡口；用气动内对口器或外对口器固定管口，为焊接做好准备。
⑼ 管道焊接：把一根一根的管子焊接接长。管道焊接采用下向焊工艺、薄层多层焊接。根据焊接工艺要求，一道焊口经数遍焊接完成。普遍采用流水作业。施工中，焊接过程一般称为热焊、填充焊、盖面。
⑽ 焊缝检验：管道焊接完成后，按照有关的标准、规范进行外观检验及无损探伤检验。常用的方法有X射线、γ射线和超声波检查。
⑾ 补口：完成管道现场环形焊缝处的防腐涂层作业。补口是防腐涂层的一个重要环节，如果补口质量不好，管道往往从补口部位开始腐蚀穿孔。
⑿ 检漏补伤：检查管道防腐涂层的质量。一般用高压电火花仪检测。发现破损漏铁点，应进行涂层修补。
⒀ 下沟：用吊管机把管子或焊好的管条吊放在管沟内中心线位置上。管沟检验合格后方可下沟。操作时，吊管机动作应平稳准确，防止损伤管子。通常，使用三台吊管机，将数公里长（最多可达十几公里）的管子一次下沟。
⒁ 回填：把管沟内就位的管道掩埋起来。回填前应由业主方与承包方共同对管线进行检查，一般检查完后立即回填。
⒂ 分段试压：利用水或空气等作为试压介质（一般以水为介质）。试压分强度试验和严密性试验。试压应按设计的规定或施工验收规范的要求进行。
⒃ 恢复地貌：清理和恢复沿线原地貌。
⒄ 做地面标志：沿线设置三桩，即里程桩（兼测试桩）、转角桩和设在穿越处的标志桩。
⒅ 通球扫线：管道整体联合试运前要进行通球扫线；大型河流穿跨越管段要单独进行通球扫线和试压。通球扫线即在管道一端设发球装置，另一端设接收装置，用输送泵或空压机对清管球加压推进，清管球在管道内通过时，把管内的污杂物从临时排污管推出。
⒆ 站间试压：站间试压在进出站阀组安装完毕，站间管线接通后进行。站间试压一般只进行严密性试验。
4． 管道穿跨越工程
⑴ 水下穿越工程
管道遇到河流、水渠等障碍时，往往从其底部通过。水下管道施工时要受到水流影响，同时，施工受穿越点自然条件影响很大，不同河流的水文地质、不同的施工季节，其采用的施工方案、施工机具可以有很大差别。水下管道施工难度大，维修困难，一旦发生事故会造成巨大损失。
水下管道有沟埋铺设、裸露铺设和无沟铺设三种铺设形式。
我国于八十年代中期引进RB-5型水平定向钻机，成功地应用于黄河、辽河、黄浦江等大型河流的管线穿越工程。该方法技术设备先进，控制精确，施工期短，质量好，可确保管道埋在河床冲刷线以下。现在，定向穿越的应用已较为普遍，在山西境内的天然气管线工程中已有很多的应用。
⑵ 跨越工程
输气管线线路通过天然或人工障碍时，可选择穿越或跨越方式通过。一般地说，跨越工程投资大，施工复杂，工期长，维修工作量大，因此，管线应优先采用穿越形式通过，遇到不能穿越通过的地段，才采用跨越方式通过。目前已采用的跨越结构型式有：直管支架；门型钢架式管桥；桁架式管桥；吊架式管桥；拱架式管桥（单管拱及组合拱）；柔性悬索管桥；悬缆管桥；悬链管桥；斜拉索管桥等。
⑶ 穿越铁路公路
长输管线和铁路、公路交叉时，一般采取穿越方式。穿越铁路宜采用顶管方式，也可修建专用桥涵，使管道从中通过。穿越公路，如情况允许时可采用开槽法，当路面不允许开挖或交通繁忙时，应采用顶管法。目前，在城市燃气管网的施工中，已广泛使用定向钻机进行道路的穿越施工。
另外，管线通过陡坡、冲沟等地区时，均需采取特殊的工程措施。
5． 管道的腐蚀与防护
长输管道长达数百至数千公里，敷设于十分复杂的环境中，可能发生腐蚀的范围很大，对腐蚀的情况难以预测和发现。而且，一旦发生腐蚀穿孔事故，将造成巨大的直接、间接损失。
管道腐蚀从部位分，有内壁腐蚀和外壁腐蚀；从形态分，有全面腐蚀和局部腐蚀；从机理分，有化学腐蚀和电化学腐蚀。
常用的管道防腐蚀方法和所用的防腐蚀材料有：
⑴ 外壁防腐蚀
选用耐腐蚀材料制管，如不锈钢、塑料等；
金属防护层，如镀锌、喷铝等；
涂层：油漆类、有机化合物材料、无机化合物材料等；
电法保护：阴极保护、电蚀防止法；
工艺设计防蚀。
⑵ 内壁防腐蚀
选用耐蚀材料制管，如不锈钢、塑料衬里等；
涂层：如塑料、树脂等；
在输送天然气中添加缓蚀剂。
6．工程进度
在2002年有数据统计显示，一支机械化施工队伍由159人构成（其中主要焊工20人），配置各种施工设备82台（其中双弧焊机7台用于焊接流水作业，四弧焊机1台主要用于修口），一年完成的工程量为：
Ф720mm：120km；Ф529mm：140km；Ф325mm：160km。
公司承担的临汾至侯马天然气管道工程第三标段，管径为610mm，设计压力4.0MPa，长度为29.42km，高峰时投入总人数约140人，工期为16周，投入主要施工设备50余台。
三、 管道工业的发展趋势
1． 增加管道直径，提高工作压力。
2． 采用先进的输送工艺。
3． 高效和可靠的输送设备。
4． 自动化程度高。
5． 输送介质多样化。

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