對雙層復(fù)合式輸油管道的研究

謝曉石

管道運(yùn)輸在人類的能源供應(yīng)領(lǐng)域正扮演著越來越重要的角色，它們?nèi)缤芤话?，將石油、天然氣等工業(yè)血液源源不斷地輸向世界各地。但同時(shí)，管道運(yùn)輸?shù)陌踩珕栴}也愈發(fā)引起世人重視。于是，我開始思考如何從技術(shù)上降低油氣管道發(fā)生事故的概率。

現(xiàn)狀

目前，世界上的輸油管線主要為單層碳素鋼管，并在管道的內(nèi)外壁加上必要的防腐蝕材料、保溫材料等。但作為金屬材料，將不可避免地面臨腐蝕問題。非金屬管道雖然在抗腐蝕方面擁有優(yōu)異的性能，在強(qiáng)度等方面卻又遜于鋼材。同時(shí)，單層管道在面臨泄漏等問題時(shí)，只能提供一道防線，只要管道出現(xiàn)泄漏，將立刻造成嚴(yán)重的安全事故和生態(tài)災(zāi)難。

如何能同時(shí)兼顧這些方面呢？事實(shí)上，使用多層不同或相同性質(zhì)的材料疊加來達(dá)到超越單層材料性能的做法早有先例。造船業(yè)中，現(xiàn)代油輪都采用雙層船體以增加安全性;在軍事領(lǐng)域，復(fù)合裝甲的防彈能力遠(yuǎn)超同等厚度的勻質(zhì)鋼鐵裝甲。于是，我想到了使用雙層復(fù)合式輸油管道。

理論設(shè)計(jì)

綜合各方面因素，我決定采用雙層管道相套，并用水作為夾層的設(shè)計(jì)。下面將就各主要部分做詳細(xì)說明：

1.內(nèi)管：采用玻璃鋼管，保證其優(yōu)異的防腐性能（主要針對油料對管道的腐蝕）.大大延長其使用壽命。

2.外管：采用普通鋼管外套保溫與防腐層組成，主要保護(hù)內(nèi)管免受外力的直接損害，并束縛水層。由于外管和水層不直接參與運(yùn)輸，可在不停止輸油的情況下對其進(jìn)行更換、維修等處理。

3.連接器：由特制開孔環(huán)形橡膠圈制成，保證水的正常流淌，擁有較好的耐溫耐壓性能，并使內(nèi)管擁有一定的形變空間。

4.水層：采用加壓的流動水。水層有3個(gè)主要功能。作為重要的耐壓緩沖層，平時(shí)水層將輔助內(nèi)管承受油料對管壁的壓力;當(dāng)管道受到外部壓力時(shí)，水層將作為緩沖層，將能量分散，減輕對內(nèi)管的壓力，避免管道泄漏。當(dāng)管道出現(xiàn)泄漏時(shí)，水層中的水將及時(shí)稀釋泄漏出的油料并為其降溫，避免起火爆炸。同時(shí)，管道中的水還可以作為沿線的工業(yè)用水和油田用水（如作為注入油井保持壓力的加壓水）。

5.油料：由于以水作為中間層，只能使用常溫輸油。但若使用沸點(diǎn)較高的液體作為中間層，則可進(jìn)行高溫輸油。

為了適應(yīng)新式管道，需要在現(xiàn)有管道系統(tǒng)上略加改進(jìn)，主要是增加供水點(diǎn)，保證管道內(nèi)始終有一定壓力的流動水。

未來展望

這一類型的管道如能得到采用，將有效降低地震等自然災(zāi)害造成管道泄漏的概率，降低管道泄漏時(shí)發(fā)生事故的可能性，將大大提高管道運(yùn)輸?shù)陌踩禂?shù)。而且它的結(jié)構(gòu)簡單，成本與現(xiàn)在的管道相當(dāng)，在當(dāng)下世界原有管道普遍老化嚴(yán)重、需要更新的情況下，擁有廣闊前景。

總結(jié)

管道運(yùn)輸在未來將有廣泛的利用前景。隨著氫能的普及，考慮到氫氣的特殊性質(zhì)，如何運(yùn)用管道運(yùn)輸氫氣成為一大難題。而運(yùn)用水作為隔離層和采用多層復(fù)合管道運(yùn)輸，或許將為此問題的解決提供一點(diǎn)方向。希望干家萬戶都可以使用安全高效的清潔能源，人類的能源危機(jī)能夠得到真正解決。

（責(zé)任編輯：白玉磊）