油氣長輸管道工程設(shè)計新方法分析

陶園（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

油氣長輸管道工程設(shè)計新方法的出現(xiàn)主要是針對傳統(tǒng)油氣長輸管道工程設(shè)計方法中的一些缺陷進行調(diào)整，并通過新的設(shè)計理念的運用，對設(shè)計進行不斷地完善，從而提高油氣長輸管道工程的質(zhì)量與運行效率，延長管道工程的使用壽命，并實現(xiàn)效益的提升。

1 油氣長輸管道工程設(shè)計新方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法的區(qū)別

油氣長輸管道工程本身具有著線路長、跨度大、途徑地形復雜等特點，在工程施工過程中很多因素都會導致管道受損，在傳統(tǒng)油氣長輸管道工程設(shè)計方法中，由于設(shè)計方法靈活性不足，對于管道工程受不同環(huán)境、地質(zhì)條件的影響因素考慮不足，在管道接口設(shè)計方面較為薄弱，調(diào)度的靈活性也較為缺乏，無法充分保障管道油氣輸送的安全性。新的設(shè)計方法針對這一不足做出了相應(yīng)的改進，通過提高管道工程的應(yīng)變靈活性，有效的減少管道損傷，從而提高了管道工程的運行效率與安全性。

在傳統(tǒng)管道設(shè)計方法中對管道使用壽命的評估缺乏重視，管道壽命延長及評估方面也缺少相應(yīng)的方法，無法充分保障管道工程的使用壽命。新設(shè)計方法中引入了管道全壽命設(shè)計的理念，更加注重對管道使用壽命的準確全面評估，能夠有效的延長管道的使用壽命，進而實現(xiàn)對管道工程成本的有效控制，并提高工程的整體效益及創(chuàng)造的價值。

2 基于缺陷評估的設(shè)計方法

2.1 基于裂紋缺陷評估的設(shè)計方法

這種設(shè)計方法著重考慮油氣管道的裂紋缺陷，將剩余強度評估分析與剩余壽命評估分析作為設(shè)計依據(jù)，合理確定可接受裂紋尺寸。這一設(shè)計方法主要包括以下四項內(nèi)容：

2.1.1 初始裂紋的確定

初始裂紋缺陷是指開始計算壽命時的最大原始裂紋尺寸，可以通過無損探傷方法檢測。條件允許時可以在破壞試驗或從零部件缺陷處取樣時，對疲勞斷口作金相或電鏡分析，運用概率統(tǒng)計方法確定初始裂紋尺寸。

2.1.2 臨界裂紋的確定

臨界裂紋主要指管道正常受力情況下，不導致泄漏、斷裂等情況發(fā)生，所容許的最大裂紋缺陷尺寸。

2.1.3 剩余強度分析

剩余強度是指帶有裂紋的管道在正常使用過程中隨時可以達到的靜強度值。對剩余強度的分析可以有效的掌握剩余強度隨裂紋增長的變化規(guī)律，并確定裂紋擴展壽命計算所需的最終裂紋長度。除此之外，剩余強度分析還可以通過裂紋擴展規(guī)律，得出剩余強度的時間歷程，并根據(jù)剩余強度要求決定結(jié)構(gòu)的壽命。

2.1.4 剩余壽命分析

剩余壽命分析主要是通過對裂紋初始尺寸以及臨界尺寸的明確，結(jié)合裂紋擴展規(guī)律，計算出裂紋管道使用的剩余壽命。

2.2 基于腐蝕缺陷評估的設(shè)計方法

這種設(shè)計方法主要是通過對管道腐蝕缺陷的分析，以及相應(yīng)腐蝕模型的建立，結(jié)合設(shè)計壽命進行防腐蝕措施的選定與腐蝕裕量的確定。該設(shè)計方法的實際應(yīng)用中，首先，要明確油氣長輸管道受腐蝕后，能夠滿足正常工作壓力下安全運行的最小厚度；其次，要根據(jù)腐蝕缺陷的發(fā)展規(guī)律建立腐蝕模型；最后，以腐蝕模型與設(shè)計壽命作為基礎(chǔ)，設(shè)計防腐措施與方案，明確腐蝕裕量。

3 基于應(yīng)變的設(shè)計方法

這一設(shè)計方法主要是針對傳統(tǒng)應(yīng)力設(shè)計中的不足進行的調(diào)整與改進，與基于應(yīng)力設(shè)計方法相比，這一設(shè)計方法在地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)的管道設(shè)計中有著明顯的優(yōu)勢?；趹?yīng)變的設(shè)計方法，主要是針對地震及其他地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)的輸氣管道進行設(shè)計與改良的方法，主要的方式是通過分條件假設(shè)的方式獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，可通過一系列地質(zhì)資料以及模擬實驗對管道的應(yīng)變能力進行分析和設(shè)計。這一方法應(yīng)用的關(guān)鍵在于對試驗管道在各類地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)變與所承受的應(yīng)變極限的確定。該設(shè)計方法中還包括對管道應(yīng)變預防措施與規(guī)范的設(shè)計，如管道建設(shè)施工線路設(shè)計應(yīng)盡可能避開地質(zhì)活動及位移頻繁的區(qū)域。

4 全壽命設(shè)計方法

全壽命設(shè)計方法主要將管道的使用壽命作為設(shè)計的重點考慮因素，通過實驗的方式，確定管道使用的最佳外部環(huán)境，將延長管道壽命作為根本出發(fā)點，對管道的結(jié)構(gòu)、材料、環(huán)保、管護等方面內(nèi)容進行綜合的優(yōu)化設(shè)計。這一設(shè)計方法的主要內(nèi)容包括：使用壽命設(shè)計、性能設(shè)計、環(huán)境生態(tài)設(shè)計、施工過程控制設(shè)計、運營期監(jiān)測與維護設(shè)計以及全壽命周期成本控制方案設(shè)計等。

全壽命設(shè)計方法在管道工程中的應(yīng)用主要通過三個階段來實現(xiàn)。（1）施工可行性研究階段。（2）初步設(shè)計階段。（3）施工圖設(shè)計階段。

總結(jié)：油氣長輸管道工程作為我國西氣東輸工程的重要組成部分，對于我國的經(jīng)濟發(fā)展與油氣能源的有效利用都有著重要的意義。油氣長輸管道工程設(shè)計新方法的應(yīng)用，結(jié)合了油氣長輸管道施工建設(shè)與運行的實際特點，通過對傳統(tǒng)實際方法的完善以及新的技術(shù)與理念的融入，大大提高了管道工程設(shè)計的完善性，對于我國長輸管道工程建設(shè)的發(fā)展有著積極的意義。

[1]羅自治，張傳濤，楊勇.國外管道失效原因分析及對我國管道管理建議[J].煤氣與熱力，2011，31(3)：29－32.