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中外油气管道技术差距对比
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文/续理等
中石油管道局专家委员会秘书长
中国的长输管道建设是从1970 年东北“八三”会战开始的，目前已有40多年的历史。近15年来，随着管道建设高潮的持续，中国管道建设的水平在技术工作者孜孜不倦地努力奋斗下，在不断引进消化吸收国外的先进经验和设备并总结自身经验和科研成果的基础上，得到了较好较快的提高，特别是从西气东输一线建设开始逐渐从世界长输管道建设技术的追随者，成长为领跑者，在向世界先进技术水平的学习过程中得到了长足的进步。在长输管道建设的引领下，中国从钢材冶炼、管材及管道元件、施工装备的制造到集成化撬装式泵站设备研制、压缩机国产化以及现场施工安装技术、焊接技术等都得到了前所未有的发展。现已拥有了先进的管道设计、施工、运行和维修的成熟经验，跻身于世界管道大国。油气管道运输业已经成为中国七大交通运输业之中的一个重要行业。
欲使中国的长输管道建设再上一个新台阶，真正成为全球管道建设水平的领跑者，仍然任重道远，为确定我们技术进步和攻关的方向，现将国外的施工专业水平和中国的施工水平进行一些比对，以供参考。
一、国外管道技术的发展特点
据当前数据所示，截至2003 年底，全世界油气管道干线长度已超过230 万km，其中美国的输油管道已超过29万km，输气管道已超过30万km。其主要特点如下。
1.管径大
国外干线天然气管道直径一般在1000mm 以上，例如前苏联通往欧洲的干线天然气管道直径为1420mm，著名的阿意输气管道直径为1220mm。
2.输气压力高
目前，西欧和北美地区的天然气管道压力普遍都在10MPa 以上，阿意输气管道最高出站压力达21MPa（穿越点处），挪威Statepipe管线输气压力为13.5MPa，新近建成的Alliance管道最大许用运行压力为12MPa。
3.广泛采用内涂层减阻技术 为提高输送能力，国外的输气管道一般都采用内涂层技术，采用内涂层后一般能提高输气量 6 % ～10%，同时还可有效地减少设备的磨损和清管次数，延长管线的使用寿命。
4.管材性能好
国外的制管技术发展较快，都在提高管道韧性、增大壁厚等方面有所改进，X100级、X120级管材都有，而且已投入试验和运行。
5.调峰技术完善
为保证可靠、安全、连续地向用户供气，发达国家都采用金属储气罐和地下储气库进行调峰供气。目前，西方国家季节性调峰主要采用孔隙型和盐穴型地下储气库，而日调峰和周调峰等短期调峰则多利用管道末端储气、地下管束储气来实现。天然气储罐以高压球罐为主，国外球罐最大几何容积已达5.55万km。
6.压缩机组功率普遍提高
国外长输管道的压气站广泛采用回热循环燃气轮机，用燃气轮机提供动力或发电。国外干线输气管道压缩机组普遍采用大功率，例如俄罗斯Gazprom 天然气公司压缩机站单套压缩机平均功率都在10MW 以上，欧美国家也是如此，像美国通用电器公司（GE）生产的MS300 型回热循环式燃气轮机额定功率为10.5MW，LM2500 型功率为22MW，MS5000 型为24MW。
采用燃气轮机回热循环及联合循环系统收到很好的节能效果，如著名的阿意输气管道对Meina 压气站的燃气轮机组进行改造，采用回热联合循环系统后，每台燃气轮机的综合热效率由原来的36.5％上升到 47.5％。国外还广泛采用压缩机的机械干密封、磁性轴承和故障诊断等新技术，不仅可以延长轴承的使用寿命，取消润滑油系统，降低压缩机的运行成本，而且还可以从根本上提高机组的可靠性和完整性。7.管道施工技术不断进步
国外管道施工技术的进步主要表现在新的、适宜于管道建设的设备和机具及施工技术不断有新的突破，而且在功能细分上不断有发展，几乎每一种施工设备和机具都有改进。例如，国外将岩石开沟机小型化，机体宽度只有1.8m，可以在沟下开沟作业，并且能将岩石粉碎以便回填时使用；定向钻的综合配套钻具多样化，令人目不暇接，并且有盾构机头或正扩钻头直接与穿越管道相连，进行穿越施工。对于每种不同的地质条件，都有相应的钻具配套和工艺。冻土地带、山区、热带雨林等也都有相应先进的施工装备与技术。
8.地质勘探技术不断深化
国外在长输管道建设中，其地质勘探技术也在不断深化，采用了多样地球物理勘探技术，使地质勘探更为精准，施工有切实保障。
上述 8 个方面，有的，中国长输管道建设中已有实现和应用；有的，已列入待建管道的建设计划之中。
二、中国管道建设上的差距和需要努力的目标
从国外管道建设的特点来看，中国的管道建设已基本达到了国际先进水平的要求，差距几近于无，在某些方面我们还走在了前边，如X100 级钢管也有了产品；西气东输二线管道直径达到了1219mm，输送压力已达12MPa；准备建设的西三线准备对X90～X100 钢级的管材进行试验和短距离的敷设；准备建设的西四线、西五线将采用直径1422mm、钢级X80 钢管，输送压力为 12MPa。在这些工程建设中引进和自主研发大量的新技术，必将成为世界管道建设新技术的展示舞台。但在细微之处，仍然存在相当的差距，具体如下。
1.施工与设计规范 中国的管道建设是以欧美管道建设水平为样板，建设标准是从美国的ASME、ASTM、API 等标准转化而来，局部参照了俄罗斯、日本、德国等标准。美国的长输管道是以ASME B 31.4（液态烃和其他液体管线输送系统）、ASME B 31.8（输气和配气管道系统）、ASMEB 31.3（工艺管道）为原则性标准，内容涵盖设计、施工和抢维修；以API 为支持性标准，以ASTM 系列标准为方法标准，形成的长输管道标准框架。
中国的长输管道标准在编制过程中经历了欧美标准等同采用、等效采用和修改采用的过程，建立了中国长输管道从设计到施工到抢维修的整体过程的国家标准框架，以《中华人民共和国石油天然气管道保护法》为基础，配套压力管道各项政府法规和设计、施工、检验、运营及抢维修系列标准，形成了具有操作要求、工序控制、质量控制、现场监理和竣工验收等极具有中国特色的长输管道标准体系。
通过从事管道建设标准编制的技术工作者的努力，以及编制标准中汲取现场的经验、验证和科研的进步成果，使中国的长输管道标准有了自己的特色，特别是在操作环节上的控制、设备机具的使用要求、安全措施上的强制规定等对长输管道的技术进步、质量控制起到了好的作用；也为出国从事管道施工的队伍能够很好执行国外标准奠定了基础。
目前已编制完成的双语版中缅管道（境外段）施工标准，由参加施工的印度管道公司实施。第一次外国公司在国外施工执行的是中国的标准，并且反馈意见良好。在这些标准的编写过程中，取得的经验一是要与国际先进标准技术参数对标看齐；二是要汲取我们在管道建设中有益的经验和失误的教训，借此形成具有自己特色的标准。
但目前标准中仍然存在不尽人意之处，存在的主要问题是：
（1）设计与施工标准之间的相互关系中仍存在有不联系、不相关、总体水平与国际先进水平不一致的地方，如：设计要求的焊接合格标准是采用JB/T4730—2005《承压设备无损检测》，而施工规范采用的合格标准为SY/T4109—2005《石油天然气钢质管道无损检测》，在管道安装中产生较大矛盾。（2）管道穿越的地质勘探的设计勘察要求与施工过程需求的勘察要求不一致，穿越出现问题时，责任不清，应当增加物探的相关内容。
（3）无损检测中如何进一步加强现场金口焊接的质量控制也是亟待解决的问题。
（4）试压过程中是否进行站间的严密性试验，以避免诸如西气东输一线、二线出现的投产后可能出现的泄漏事故。
（5）液体管道试压压力结合操作压力进行管道试压分段要求等。
（6）在试压用水条件不具备或在寒冷的冬季如何突破气压试压的禁区。
（7）目前最新的技术和科研成果还没有纳入管道标准。有些标准的指标明显低于国际标准，如管道测径的指标，国际标准为管道直径的 94%，而国内标准仅为 90%。
（8）管道跨越施工规范内容偏于简单，不能有效地指导施工。
（9）阴极保护的设计标准没有进行修订。
现有的标准仍有许多值得推敲、商榷和需要改进的地方，如防腐补口的剥离强度指标争议较大，一些标准不能涵盖现场需要。如此种种，需要我们下气力改进。但目前标准的编写一般都是技术人员利用业余时间完成，没有经费，也没有编写的工作时间，在此种条件下，出一个高质量的标准，困难很大。
建议管道建设要进一步重视标准的编写工作，下大气力展开标准工作的研究与国外先进水平的比对，给予标准以科研项目的待遇，以期编写出更为适用的管道建设的设计、施工、防腐及自动化控制的规范和标准。
2.施工装备
目前，中国管道建设中一般装备都实现了国产化，并且已销往国外，专用的管道装备如吊管机、焊接工程车、坡口机、对口器、内焊机、双头外焊机都可与国外同类设备相媲美。
但目前为止，很多方面仍然存在问题，如管道顶管设备较为落后、盾构设备、定向钻设备等与国外先进设备相比仍存在相当的差距。中国石油天然气集团公司正重点突破海洋业务，准备敷设深港管道，其中有一段海底管道建设，但技术、装备准备滞后，需加快准备与实施。
建议针对世界管道装备进行系统研究，特别对影响工程急需的管道施工装备进行研究，对相应配套的每一施工的细节和环节进行过细研究，从细节上下功夫。如具有曲线顶管功能的顶管机、定向穿越中的不良地层的隔离处理、定向穿越中机具和施工技术的细化、管道环焊缝用的多头焊机、海底管道混凝土加重层配重管涂敷作业线等，这些都应尽早开展研究，以解决中国在管道施工上的短板和瓶颈。
在现有条件下，建议是否可以开展研制陆上敷设管道的综合大型设备，类似铺管船的结构，可以把双管焊接预制、现场焊接、无损检测、补口、下沟成为车间作业，对于现场的施工方式进一步简化（如布管、施工作业带修筑、对口、下沟等方式简化），大量的施工装备可以节省，施工人员缩减，效率大大提高，克服气象带来的施工影响。
此项科研工作的实施，将会从根本上改变管道敷设的传统观念，也使管道建设实现高质量的车间化作业。这个项目可以集中中国石油管道施工研究力量和已有成果，如果该项目能够上去，中国在世界的管道业上可以成为真正意义上的巨擘。
3.施工技术 中国的长输管道目前正在进行大口径、高压力、高钢级的施工建设研究，正在组织试验X100 钢级的管道试验。针对长输管道建设的技术进步，作为施工技术方面要解决以下问题：
（1）解决高钢级管道元件的制造问题；
（2）解决高钢级条件下管道防腐中的中频加热对管道强度性能的影响；
（3）解决现场冷弯管的弯制对形状和强度的影响；
（4）解决焊材和异种钢的焊接方法；
（5）解决试压中的安全问题。
还有诸如冻土地带的施工技术、山区、水网和沼泽地区施工技术、专用施工机具设备的研制。
特别是将在西气东输四线、五线使用直径为1422mm 的管道，其施工装备、管道元件制作、定向穿越、线路安装上仍有许多技术问题需要研究解决。如冷弯管机的设备及模具，大口径的管道元件的制造模具、设备、工艺，管道的双管或三管连焊预制，线路施工的工艺及设备，长臂吊管机研制，大口径管段的定向穿越技术等。建议相关单位尽早组织开展此方面的攻关，列出细项、系统研究，定出专人负责，限期完成，为西气东输四线、五线建设做好技术准备和储备工作。
管道施工建设到今天已不是简单的密集劳动，而是高科技和精细管理的集合。我们应该有效地积累人才，建立人才施展通道，有效激发人才的智力和激情，为技术人员提供适宜的工作环境、条件的机制。这些措施的有效实施，将为中国真正成为管道建设和管道技术的大国奠定坚实的基础。
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