管道設(shè)計(jì)完整性研究

馬 馳

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

管道設(shè)計(jì)完整性研究

馬 馳

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

管道設(shè)計(jì)必須著眼于立足提高管道的整體安全性，優(yōu)化線路走向，最大限度的避開地質(zhì)災(zāi)害、地震區(qū)等不安全因素，確定經(jīng)濟(jì)、安全、合理的線路走向。采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、方法和技術(shù)手段，并通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到投資與效益的最佳組合。以管線建設(shè)為紐帶，使管道工程為沿途地方發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與地方的共同發(fā)展，在管道線路數(shù)字化和完整性管理方面起到全面推動(dòng)和促進(jìn)作用。

設(shè)計(jì)；安全；數(shù)據(jù)；完整性；管理

未來5年，中國(guó)石油規(guī)劃新建長(zhǎng)輸管道總里程達(dá)4萬km以上。如此巨量的管道工程，途經(jīng)地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)工程建設(shè)技術(shù)、工期、質(zhì)量、安全環(huán)保等均提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。但是目前管道建設(shè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)陳舊、施工變更大、運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)記錄形式不統(tǒng)一、各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)在不同部門保存且格式混亂等現(xiàn)狀嚴(yán)重影響管道完整性管理，直接對(duì)管道安全運(yùn)行造成潛在威脅。

1 完整性管理

1.1 管道路由選擇的工程建設(shè)的精髓。

原則是符合國(guó)家法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、具有可實(shí)施性和可操作性。依照相關(guān)規(guī)范，結(jié)合錦鄭管道實(shí)際，我們得出以下幾點(diǎn)：

（1）做好本專業(yè)的統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定，使線路踏勘、現(xiàn)場(chǎng)信息搜集和路由協(xié)調(diào)工作規(guī)范化，為線路路由方案比選提供統(tǒng)一基準(zhǔn)；

（2）現(xiàn)場(chǎng)踏勘與專家現(xiàn)場(chǎng)審線結(jié)合，以便推薦出更加合理的線路路由方案；

（3）加強(qiáng)與七項(xiàng)評(píng)估單位的互動(dòng)和溝通，便于線路路由優(yōu)化；

（4）現(xiàn)場(chǎng)踏勘配備專業(yè)要全面，使線路方案比選更客觀合理；

（5）現(xiàn)場(chǎng)資料和踏勘報(bào)告應(yīng)該詳實(shí)豐富，以便于方案比選。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快、城鄉(xiāng)規(guī)劃日益增多、用氣單位區(qū)域分布廣泛、建設(shè)外部環(huán)境越來越復(fù)雜、相關(guān)法律法規(guī)要求越來越高、東西部地方政府要求差異大，管道建設(shè)過程中涉及的相關(guān)利益方越來越多、地方政府批復(fù)約束性差、控制性工程方案確定性不足等因素導(dǎo)致管道路由選擇難度越來越大。

根據(jù)目前形勢(shì)，客觀分析管道建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，建議管道路由應(yīng)加強(qiáng)以下4各方面工作：

（1）加大設(shè)計(jì)的投入和工作深度——現(xiàn)場(chǎng)多調(diào)研，多結(jié)合，多記錄；

（2）提高路由協(xié)議的簽訂層次與約束力——加大外協(xié)力度，確保路由確定性；

（3）提前開展控制性工程的勘察，提高設(shè)計(jì)方案的可實(shí)施性——重點(diǎn)工程，重點(diǎn)對(duì)待；

（4）加強(qiáng)與七大評(píng)估的結(jié)合，減少反復(fù)，提高符合性——加強(qiáng)溝通，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；

據(jù)統(tǒng)計(jì)，管材投資占長(zhǎng)輸管道工程總投資的40%[1]，無論是從經(jīng)濟(jì)角度，還是從技術(shù)角度選擇一條規(guī)范性、科學(xué)性、合理性和可操作性的路由非常關(guān)鍵。

1.2 數(shù)據(jù)收集是長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)的依據(jù)

管道設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)資料將直接決定后續(xù)所有工作的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。建立科學(xué)完善的數(shù)據(jù)采集和管理系統(tǒng)無論是對(duì)管道設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)、運(yùn)行和維護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（1）管道長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)壓力、管徑、壁厚、埋深、中線坐標(biāo)等數(shù)據(jù)、沿線彎頭、彎管位置數(shù)據(jù)；

（2）管道大中型穿越、線路截?cái)嚅y室位置以及相應(yīng)技術(shù)參數(shù)等數(shù)據(jù)、管道水工保護(hù)位置、形式數(shù)據(jù)；管道穿越地下障礙物位置，埋深等數(shù)據(jù)；

（3）管道外力損傷、溫度、應(yīng)力強(qiáng)度數(shù)據(jù)；管道防腐層、陰極保護(hù)技術(shù)數(shù)據(jù)、焊縫和關(guān)鍵部位的無損檢測(cè)數(shù)據(jù)；管道材料理化性能測(cè)試，失效分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)[2]；

（4）地質(zhì)斷層及地震效應(yīng)數(shù)據(jù)、地面沉降及土壤穩(wěn)定性數(shù)據(jù)、及其腐蝕性數(shù)據(jù)[2]；土壤粘度及土質(zhì)等級(jí)數(shù)據(jù)、河流沖刷及洪水頻率數(shù)據(jù)、地形地貌及氣象條件數(shù)據(jù)[2]；交通道路及社會(huì)依托數(shù)據(jù)、人文社科及法律法規(guī)數(shù)據(jù)；

（5）說明管道沿線地區(qū)等級(jí)的分類情況，說明天然氣管道的設(shè)計(jì)系數(shù)選用情況。對(duì)于人口密集區(qū)等特殊區(qū)域，說明從設(shè)計(jì)系數(shù)選用方面所做的特殊考慮。

（6）鋼管材質(zhì)、壁厚、等級(jí)、制管方式、化學(xué)成分和力學(xué)性能等參數(shù)的選用依據(jù)。

（7）管道經(jīng)過城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)和人口密集區(qū)時(shí)，說明管道在設(shè)計(jì)系數(shù)、管道壁厚、管型選擇、管道埋深、無損檢測(cè)、地面標(biāo)識(shí)等方面采取的措施。

（8）說明管道經(jīng)過保護(hù)區(qū)、風(fēng)景區(qū)、水源地、文物保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)地段的情況，并說明管道在設(shè)計(jì)系數(shù)、壁厚、無損檢測(cè)、水工保護(hù)、閥室設(shè)置和作業(yè)帶設(shè)置等方面采取的措施。

（9）管道經(jīng)過采空區(qū)和礦產(chǎn)資源區(qū)的情況。礦產(chǎn)壓覆報(bào)告和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)報(bào)告結(jié)論，并說明對(duì)其提出的要求和建議的落實(shí)情況。

（10）地震強(qiáng)震區(qū)及地震斷裂帶段時(shí)，應(yīng)說明管道抗拉伸和抗壓縮應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，并說明不滿足抗震應(yīng)力核算的管段在管材選擇、管溝開挖、回填土等方面所采取的措施。

（11）管道經(jīng)過不良地質(zhì)區(qū)域時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)結(jié)果，說明管道經(jīng)過的滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流、危巖和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害情況，并說明所采取的措施[3]。

（12）說明管道經(jīng)過濕陷性黃土、鹽漬巖土、膨脹巖土、多年凍土、風(fēng)沙等特殊巖土段的分布情況，并說明設(shè)計(jì)在管道壁厚、管道敷設(shè)和水工保護(hù)等方面采取的措施[2]。

（13）并行（同溝）敷設(shè)地段，說明與已建管道的并行關(guān)系，列表說明起止點(diǎn)、并行長(zhǎng)度、巖土情況，并說明設(shè)計(jì)在并行間距、敷設(shè)要求、管道壁厚、無損檢測(cè)、防腐、陰保、水工保護(hù)、管道標(biāo)識(shí)等方面采取的措施[3]。

（14）管道與高壓電力線和電氣化鐵路的并行情況，其電壓等級(jí)、并行間距、并行長(zhǎng)度等，并說明設(shè)計(jì)在管道壁厚、管道敷設(shè)、防腐、陰保、排流、檢測(cè)等方面采取的措施。

（15）說明管道沿溝谷地段敷設(shè)情況，重點(diǎn)說明溝谷的地質(zhì)、水文情況和溝谷岸坡侵蝕情況，以及在管道敷設(shè)位置、管道埋深、水工保護(hù)等方面采取的措施。

（16）復(fù)雜山區(qū)段管道的敷設(shè)情況，管道翻越高陡邊坡和大段橫坡敷設(shè)地段的分布、下覆地質(zhì)和設(shè)計(jì)在管道敷設(shè)方式、管道埋深、水工保護(hù)和邊坡支護(hù)等方面采取的措施。

（17）說明管道沿軟土、水網(wǎng)地段敷設(shè)情況，重點(diǎn)說明軟土、水網(wǎng)地段的地質(zhì)情況，以及水網(wǎng)耕作區(qū)、水產(chǎn)品養(yǎng)殖區(qū)、河道清淤等人為活動(dòng)情況。說明設(shè)計(jì)在管道埋深、穩(wěn)管、護(hù)管、水工保護(hù)、管道標(biāo)識(shí)等方面采取的措施[3]。

（18）說明管道閥室設(shè)置情況，重點(diǎn)說明對(duì)閥室設(shè)置和選型的特殊考慮，如在全新世活動(dòng)斷裂帶和特殊敏感目標(biāo)兩端增加閥室設(shè)置等。

（19）說明沿線伴行路設(shè)置情況，說明伴行路執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和主要技術(shù)指標(biāo)。

（20）對(duì)穿越工程，應(yīng)針對(duì)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，論述采取的安全措施，包括但不限于：挖沙、拋錨、通航安全、沖刷、堤防沉降、敏感點(diǎn)保護(hù)、施工安全等。論述穿越工程在管材選用、焊接及檢驗(yàn)、試壓、防腐等方面采取的措施。

（21）存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，逐條論述采取的安全措施，包括但不限于泥石流、洪水、雪崩、崩塌、涌水、涌沙、瓦斯、有毒氣體、渣土堆放、施工安全等方面。論述穿越工程在管材選用、應(yīng)力分析及熱補(bǔ)償、焊接及檢驗(yàn)、試壓、防腐等方面采取的措施[2]。

（22）說明管道沿線的高等級(jí)（二級(jí)以上）公路和鐵路交叉及穿跨越方式。公路、鐵路穿越時(shí)防止地表沉降的措施，以及穿跨越在穿越結(jié)構(gòu)、管材選用、焊接及檢驗(yàn)、試壓、防腐等方面采取的措施。

2 結(jié)束語

設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂和成敗的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)階段就將管道定格于規(guī)范、科學(xué)和安全的環(huán)境下，為管道平穩(wěn)運(yùn)行建立最基礎(chǔ)最根本的保障。

鑒于目前管道總承包和建管分離的建設(shè)模式，建議施工和運(yùn)行提前介入設(shè)計(jì)過程，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)正確的設(shè)計(jì)方案，并為設(shè)計(jì)提供合理的現(xiàn)場(chǎng)情況和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，減少后續(xù)變更，避免因變更手續(xù)和管理界面導(dǎo)致設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)的混亂。

［1］何利民.油氣儲(chǔ)運(yùn)工程施工[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:22-23.

［2］董紹華.管道完整性技術(shù)與管理[M].北京:中國(guó)石化出版社,2007:15-18．

［3］姚偉.油氣管帶地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,20 10:45-46.

The Function of Design in the Pipeline Integrity Management

MA Chi
（China Liaohe Petroleum Engineering Co., Ltd., Liaoning Panjin 124010，China）

Pipeline design must focus on improving the overall safety of the pipeline, reasonable connection of resources and target markets, and optimizing the pipeline routing. Meanwhile the designers do their endeavor to avoid geological disasters, unsafe high seismic zones to determine the economic, safety, reasonable pipeline routing. The use of advanced design concepts, methods and techniques can build the world's leading green gas pipeline, and the best combination of investment and efficiency can be achieved by optimizing the design. Using the pipeline construction process as a link, the pipeline project can bring a greater contribution to the local economy development along the pipeline, common development of enterprises and local governments can be achieved.

Design; Safety; Damage; Integrity; Management

TE 91

A

1671-0460（2015）01-0190-02

2014-07-30

馬馳（1985-），男，遼寧盤錦人，工程師，2008年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院，研究方向：從事長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)研究。E-mail：lpemachi@163.com。