天然气输气管道
一、天然气输气管道
1、输气管道概念
将天然气（包括油田生产的伴生气）从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称输气管道。

利用天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式。

在世界管道总长中，天然气管道约占一半。

中国是最早用木竹管道输送天然气的国家。

由于木竹管道制作简单，又能耐腐蚀和便于就地取材,因而从古代直到中华人民共和国成立以前,在中国浅气层低压天然气集输中起过巨大作用。

中国的现代天然气管道工业，多集中在天然气主要产地四川省。

1963年建成了第一条巴渝输气管道，管径为426毫米,全长54.7公里。

到1983年已建成从川东经重庆、泸州、威远至成都、德阳等地，沟通全省的输气管网，管径426～720毫米，全长2200多公里，设有集配气站178座，年输量50～60亿立方米。

此外在大庆、胜利、华北等油田，建有向石油化工厂输送伴生气的管道。

世界输气管道也经历了与中国相似的发展过程。

18世纪以前，管道也是竹木管，18世纪后期用铸铁管，19世纪90年代开始采用钢管。

随着现代科学和工程技术的发展，以及世界对天然气需求量的日益增加，促使管道朝着大口径、高压力方向发展，出现了规模巨大的管网系统。

如苏联的中亚细亚－中央区输气管道系统，由4条输气管道组成，全长94000多公里，年输量650亿立方米；加拿大的管网系统年输量达300亿立方米。

60年代开始，在天然气进出口国之间，相继建造了许多跨国管道，到1977年共有20多个国家建有跨国管道。

如由苏联经捷克斯洛伐克、奥地利、民主德国到联邦德国的1780公里的输气管道；由奥地利到意大利长774公里的管道;70年代末期施工的由阿尔及利亚经突尼斯、地中海和突尼
斯海峡到意大利的全长2500公里的管道等。

2、输气管道的结构
输气管道是由单根管子逐根连接组装起来的。

现代的集气管道和输气管道是由钢管经电焊连接而成。

钢管有无缝管、螺旋缝管、直缝管多种，无缝管适用于管径为529毫米以下的管道,螺旋缝管和直缝管适用于大口径管道。

集输管道的管子横断面结构，复杂的为内涂层-钢管-外绝缘层－保温（保冷）层；简单的则只有钢管和外绝缘层，而内壁涂层及保温（保冷）层均视输气工艺再加确定。

钢管是管道的主要材料。

天然气输送钢管是板（带）经过深加工而形成的较特殊的冶金产品。

管道钢的组织形态，由于工艺技术的差别，各厂商生产的管道钢存在一定的差异。

20世纪60年代，一般采用X52钢级，70年代采用X60、X65钢级，80-90年代以X70钢为主。

近年来外国一些国家输气管道开始采用X80钢。

随着管道钢研究的不断发展，加拿大等国已铺设了X100和X120管道钢的试验段。

我国在冀宁联络线管道工程中，首次把X80级管道钢用于7.71km的试验段。

长达4843km的西气东输二线干线管道全部采用了直径为1219mm的X80钢级管道钢，将输气压力提高到12Mpa。

一般来说，X80钢为铁素体和贝氏体双相组织，X100管道钢为贝氏体组织，X120管道钢为超低碳贝氏体和马氏体。

对于天然气管道的管材来说，强度、韧性和可焊性是三项最基本的质量控制指标。

3、输气管道的特点
1）输气管道系统是个连续密闭输送系统。

2）从输送、储存到用户使用，天然气均处于带压状态。

3）由于输送的天然气比重小，静压头影响远小于液体,设计时高差小于200米时，静压头可忽略不计，线路几乎不受纵向地形限制。

4）不存在液体管道水击危害。

5）发生事故时危害性大，波及范围广。

管道一旦破裂，释放能量大，撕裂长度较长，排出的天然气遇有明火，还易酿成火灾。

4、天然气管道输送系统
天然气管道输送系统由管道输气站和线路系统两部分组成。

线路系统包括管道、沿线阀室、穿跨越建筑物（见管道穿越工程和管道跨越工程）、阴极保护站（见管道防腐）、管道通信系统、调度和自动监控系统（见管道监控）等。

天然气输送管道可按其用途分集气管道、输气管道、配气管道等三种。

①集气管道：从气田井口装置经集气站到气体处理厂或起点压气站的管道，主要用于收集从地层中开采出来未经处理的天然气。

气井压力很高，,管径为50～150毫米。

②输气管道:从气源的气体处理厂或起点压气站到各大城市的配气中心、大型用户或储气库的管道，以及气源之间相互连通的管道，输送经过处理符合管道输送质量标准的天然气（见管道输气工艺），是整个输气系统的主体部分。

输气管道的管径比集气管道和配气管道管径大，目前最大的输气管道管径为1420毫米。

天然气依靠起点压气站和沿线压气站加压输送，管道全长可达数千公里。

③配气管道：从城市调压计量站到用户支线的管道，压力低、分支多，管网稠密，管径小，除大量使用钢管外，低压配气管道也可用塑料管或其他材质的管道。

长输天然气管道的总体结构与流程图
二、中国天然气输气管道铺设情况
三、有关规范
GB50251-2003《输气管道工程设计规范》
GB50350-2005《油气集输设计规范》
QSY 30-2002 《天然气长输管道气质要求》
SY0466-97《天然气集输管道施工及验收规范》
TSGR1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》
四、中国输气管道工程技术现状
随着中国在冶金、制管、通信、自控仪表等方面的技术进步，使管道工程技术水平有了很大提高。

输气管道建设已有了一套可遵循的标准、规范，技术上具备了建造高压、大口径、现代化输气管线的能力。

1、输气管道设计
西气东输工程建设为管道线路数字化遥感技术与管道数字仿真技术在
输气管道设计中的应用起到了推动作用。

输气管道工程是长距离的线形工程体系，工程的勘察、设计、施工以及后期的管理运营涉及的点多、线长。

涉及地质灾害类型众多，但管道线路勘察、设计存在着工期短、旧地图的地理信息与现实不符、工程受季节限制大等问题，需要用各种手段查明这些因素和灾害类型，降低管道工程投资成本与风险。

在地形图的基础上应用遥感图像可对复杂地质地貌段线路的方案比选提供更为全面、客观、准确的补充信息，在地形图缺失的地区和其他参考信息不能全面反映管道工程的具体线路环境，应用遥感图像可以全面掌握线路工程环境，进而展开选线。

利用数学方法对管道运行工况进行详细计算。

采用计算机仿真技术，模拟管道的瞬态变化规律，提供合理的设计方案或运行方案。

2、输气管道施工
1）管道全位置自动焊
国内管道焊接技术随着油气长输管道技术事业的发展得到了迅速提高。

20世纪70年代及以前采用传统的手工焊；80年代初，采用手工下向焊工艺，并逐步推广到大部分施工企业；到了90年代初，则采用了半自动焊设备和工艺。

“九五”末期开始进行管道自动焊（填充、盖面焊）的引进、研制、试验和培训工作。

在西气东输工程中，采用了全位置自动焊焊接技术。

其焊接方式是：内焊机根焊+外焊机热焊、填充、盖面焊。

全位置自动焊焊接技术是利用内焊机根焊工艺性能好、焊接速度快的特点进行根焊焊道的焊接。

利用外焊机焊接效率高的特点进行填充和盖面焊道焊接，管端焊接接头采用复合坡口形式，焊缝机械性能好、节省填充金属、焊接热影响区小、变形小、应力小、焊接效率高。

管道全位置自动焊是管子固定不动，焊接小车绕管子转动来实现管子的全位置（平、立、仰）焊接，焊接过程由机械和微机来控制，受人为的
影响因素较小。

所以管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。

2）河流穿跨越技术
随输气管道工程不断扩展，管道穿越河流工程遍及全中国，如：嘉陵江、沱江、岷江、黄浦江、钱塘江、松花江、淮河及长江、黄河等。

20世纪80年代前穿越大、中型河流以大开挖施工方法为主。

大开挖穿越方法简单，适应各种地质条件。

但土石方工程量大，对地表生态环境破坏严重，因河床演变管道安全性较低，施工受限条件多，施工方案、技术措施及费用受施工期河流量影响较大。

随着科技发展，新型管道施工机具的出现，非开挖穿越因其施工简便、速度快、质量好、对环境影响小等优点已被越来越多地用在各种河流的穿越上，特别是大、中型河流。

目前常用的非开挖穿越方法有：定向钻、隧道、顶管、盾构等。

其中定向钻已穿越300多条河流。

穿越总长达150km以上。

受水文地质、河床工程地质等条件限制的河流也可采用跨越技术跨越河流。

采用的管道跨越河流结构形式主要有：单管拱结构、多跨连续梁结构、桁架式结构、悬挂式结构、斜拉索管桥结构、大跨度非对称混合斜拉索管桥结构等。

各种跨越结构形式的采用是根据管径大小、河流宽窄及自然条件等情况而定。

3、管道保护
1）3PE防腐层
三层PE聚乙烯防腐作业技术是90年代来在长距离管道外防腐上兴起的一种新工艺，采用三层防腐介质，从里到外分别是熔结环氧粉末、PE胶粘剂和聚乙烯，应用热涂敷固化在钢管表面，从而实现防腐的目的。

此防腐方法粘接能力强，材料硬度高，防腐性能好。

2）第三方施工“六步法”
①联合现场勘查
②审查施工方案。