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浅谈长输管道设计、施工中的几点安全问题

随着管道输送工艺的不断发展，管道输送以其输送成本低、管理方便等优势，在各个领域的应用越来越广，在国民经济发展中的作用越来越大，但由于管道工程投资大、建设周期长、整体性强，因此，管道安全问题显得尤为重要。下面就谈一谈长输面对全国销售管道设计、施工中的几点安全问题。

由于在相同管在购买时消费者应注意：径和输送压力下，选用高强度钢材可以减少钢材用量，进而降低管材的运输、施工等费用。因此出于经济角度考虑，目前国内外在管材选择上多使用高强度钢材，如X65、X70、X80等，但由于冶金，轧制等技海岬型船下跌术原因，目前高强度钢管、尤其是X80这样的超高压力钢管还存在着一定问题，一是产品质量控制难度大，在管材内部易出现隐形缺陷，二是随着强度的提高，管材韧性尤其是管材冲击韧性的上平台能(CNN值)难以得到相应提高。这两种因素的迭加，再加上管材在运输和施工过程中造成的损伤，使得高强度管道发生延性断裂的几率大大增加。

据有关资料统计洮南，使用X60以上级管材的各级管道，均有管道发生过延性断裂。因此对长输管道而言，由于其管径大、输送距离长，管材内部缺陷、运输施工损伤及焊缝缺陷漏检几率增大，再加上管道沿途不乏人口密集地区，输送介质一般又为易燃易爆或有毒介质，这就对管道安全提出了更高的要求，因此，目前在管道材质选择上应浴球选用技术较为成熟、CNN值较高、焊接工艺成熟的X60、X65级钢管为宜。

1960年美国Transwestem公司在对一条直径φ762、材质X52的输气管道进行气压试验时，管道发生断裂，断裂长度为13km，裂源为一根管子在运输过程中造成的损伤，起裂后，裂纹向两边扩展，一端碰到一个厚壁三通后止裂，另一端碰到一根韧性较大的管子而止裂。若当时管道已投入运营，管内介质为有毒或易燃易爆气体，发生这样的断裂，其灾难性后果是可以想象的。因此，对材质等级较高的管道在设计时应考虑管道裂纹失稳扩展的控制。

管道断裂可以分为脆性当传感器遭到外力拉力或压力作用时断裂和韧性断裂两种。就脆性断裂而言，随着冶金技术水平的提高，目前象X70钢其韧性形貌转变温度已达到-40℃以下，在我国这样的气候条件下，一般不具备发生脆性断裂的条件。但当管道的CNN值较低时，在常温下管道易发生韧性断裂。近来的研究表明，虽然对于韧性断裂，其裂纹扩展速度一般只有60～250m／s，而象天然气等气体的减压波速度约为400m／s；按照过去的理论，裂纹似乎应该止裂，但对于输气管道而言，因为在减压波的后面，裂纹尖端处的输送介质仍保留有一定的压力，在气体释放过程中，由于气体体积的快速膨胀，把能量传给裂纹，如果在此温度下材料的CNN值较低，仍会造成裂纹的继续扩展。在裂纹处残留的压力越高裂纹扩展速度越快，并且随着环向应力和管道直径的增加，产生韧性断裂失稳扩展的趋势就越大，也就是说止裂越困难。尤其是近年来，出于管输的经济效益考虑，对管径、输送压力、管材强度等级的选取越来越高，在这样的条件下，要防止管道韧性断裂的发生，就对管材的韧性提出了更高的要求。例如，据有关资料介绍，对于西气东输管道(管道材质为滤油机X70，管径为1016mm，壁厚为19mm，输送介质为天然气)，要使其能自身止裂，其上平台能应达到154J。可见，要达到这样的韧性指标是很困难的，也是不经济的。

因此说，对于长输管道，若选用X65级以上的管材海洋仪器，应考虑设置止裂装置，如设置止裂环、间断插入低强高韧性钢管等，同时出于经济考虑，应根据不同的地区级别，确定经济合理的止裂装置设置间距。