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“智”造管道

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“智”造管道

發布日期:2017-10-10 作者: 點擊:

據預測,到2020年,中國長輸油氣管道總里程將超過15萬公里。巨大管線安全輸送的背后,有著無數科研人敬業奉獻的技術支撐。由中國石油天然氣管道局牽頭,聯合中國石油管道公司、中國石油管材研究所、中國石油大學(北京)共同組建,數百位杰出管道專業技術人才組成的便是其中的代表。


  燃氣灶上跳動的火焰、發動機里燃燒的汽油,還有深入生活方方面面的化工產品,這些都離不開石油和天然氣。正是巨量油氣資源作為強力的后盾,才讓我們有了日益豐富的生活。每天,油氣通過西氣東輸、西油東送等工程的漫長管線,源源不斷地支援著我們的生活。


  油氣管道輸送是國民經濟正常運行的重要保障,據預測,到2020年,中國長輸油氣管道總里程將超過15萬公里。巨大管線安全輸送的背后,有著無數科研人敬業奉獻的技術支撐。由中國石油天然氣管道局牽頭,聯合中國石油管道公司、中國石油管材研究所、中國石油大學(北京)共同組建,數百位杰出管道專業技術人才組成的油氣管道輸送安全國家工程實驗室便是其中的代表。


  突破“1422”


  今年5月,俄羅斯天然氣工業公司與中國石油簽署了對華供氣合同,其中規定:2018年起,俄羅斯將通過中俄東線天然氣管道向中國供氣,輸氣量逐年增加,最終達到每年380億立方米,運輸量甚至超過了西氣東輸部分工程。大氣量的輸送,使得輸氣管道的口徑將要達到1422mm,而管道口徑的增加意味著管線建設、維護等一系列涉及施工、管理的標準各方面都要做出新的調整,這對我國管道建設的技術水平提出了新的考驗。


  而油氣管道輸送安全國家工程實驗室,早就對此未雨綢繆。針對工程需要大規模應用的D1422大口徑鋼管設計及施工技術要求,實驗室集中科技力量,夜以繼日頑強攻關,只用了不到一年的時間,就研制出了D1422內焊機、外焊機、焊接工程車、機械化補口裝備、運布管車等一系列新規格建設裝備42臺(套);并為將承受更高壓力的管線,設計制造出了更高規格的管道壓力元件。在工程技術、工程設備上取得突破的同時,實驗室還制定了D1422管道線路工程的設計規范和施工方案,為全新管線的架設規范了施工標準。以完備的大口徑、大輸量管道建設能力,為國家能源的戰略部署保駕護航。


  攻克“0.8”


  技術的創新,還為節約成本、提高效率,打破國外技術壟斷奠定了堅實的基礎。


  在西氣東輸三線西段的管道建設過程中,國內首次采用了0.8設計系數,而設計系數,是決定管道最高允許壓力的設計參數。0.8設計系數能在不降低系統安全的前提下減少管道用鋼量、增加輸氣量、節約建設成本。據介紹,如將管道系數提至0.8,能在設計壓力與輸量在不變的情況下,讓管道壁厚降低,減少鋼材用量。新標準如能實現,在與國際標準接軌的同時,可為我國每年節省下數十億元的建設成本。


  但是,設計系數的改變,直接帶來的是鋼材、卷板、焊接、下溝、打壓等一系列工藝的變化。對于施工企業來說,這意味著要把半自動焊改為全自動焊。而國內的管道焊接技術,讓0.8設計系數管道的建設面臨了難題。“在半自動焊無法滿足焊接工藝要求,手工焊效率極低的情況下,如果完全靠進口自動焊機,必定要增加施工成本。”中國石油天然氣管道科學研究院院長徐昌學表示。


  為了擺脫對國外技術的依賴,由該實驗室自主研制的單焊炬外焊機、雙焊炬外焊機、內焊機及時登臺亮相,并首次在工程中投入大規模應用。與來自于美國、英國、意大利、加拿大的自動焊機同臺競技,日最高焊接紀錄達到60道口。“日臻成熟的自動焊技術及裝備應用,終于打破了長期以來的國外技術壟斷局面,擺脫了對國外技術的依賴,使中國管道國產化建設取得了重要突破。”徐昌學院長告訴科技日報記者。


  實驗技術20余項


  “油氣管道輸送安全國家工程實驗室建設的初衷就是提高管道輸送安全技術水平、保障國家油氣管道安全運行。”徐昌學說。由中國石油天然氣管道局牽頭,聯合中國石油管道分公司、中國石油石油管工程技術研究院、中國石油大學(北京)合作建立了油氣管道輸送安全國家工程實驗室下屬的7個專業實驗室,共涉及管道工藝、材料、焊接、防腐、檢測、安全預警、維搶修及完整性管理技術領域。自2011年國家工程實驗室通過驗收以來,各科研團隊取得了豐碩的成果,鉆研出了20余項實驗技術,并突出形成了7個領域中的九大特色技術。


  據徐昌學介紹,油品及天然氣減阻增輸技術,是通過向油氣中添加減阻劑,從而降低管道壓力,為管道節能、降耗、增輸和安全運行提供有效支持。


  填補了國內相關領域空白的油氣管網仿真與優化技術,能通過計算機對管網和主要設備在各種工況下的全方位狀態進行模擬,快速預測實際管道運行的變化過程,為管道安全、經濟運行提供系統解決方案。


  油氣管道失效控制技術則是通過結合技術成果、理論分析和現場試驗,形成了一整套管道應對失效控制解決方案;而解決了眾多建造難題的油氣管道高效焊接技術,則包含了以管道全位置激光/電弧復合焊焊機為代表的多種先進管道焊機,緊追國際前沿。


  新型防腐材料、防腐涂料、涂裝工藝等構成了油氣管道外防腐和內涂層技術,延緩管道銹蝕;油氣管道清管、變形檢測、腐蝕檢測技術,涵蓋了對管道內部的清理、對管道變形、腐蝕部位的監測,為管線的安全維護提供堅實保障;包含管道光纖安全預警和管道聲波預警的油氣管道安全預警技術,實時無間隔監測管道沿途的振動信號與管道產生的異常聲波信號,幫助檢測中心對管線及時對管線遭受到的多種威脅做出反應。


  “油氣管道不停輸封堵技術能使管道在不暫停運輸的狀態下進行帶壓搶修,完成換管、修補等特殊作業。”徐昌學介紹道,“油氣管道完整性管理技術通過風險識別、檢測評價、維護維修、效能管理等業務流程實現對在役管道全生命周期的閉環管理,成為風險控制、資源優化的決策支持工具和管道資產安全、經濟、科學運維的業務支撐平臺。”


  豐富的技術儲備、配套先進裝備的研制,使得實驗室在行業中處于技術領軍地位,也為日后在管道市場競爭中的話語權、穩定的市場地位,打下了牢固的基礎。


  核心團隊百余人


  優異的技術、學術成果,離不開高質量的專業研究隊伍。3名院士、10名教授和教授級高級工程師等共16位油氣管道領域的資深專家,組成了實驗室學術委員會,為實驗室的研究、工作提供專業的指導。實驗室還形成了學術帶頭人和技術專家為核心的研究團隊,其中有中國石油集團公司高級技術專家6人,教授和教授級高級工程師23人,副教授和高級工程師82人。


  例如,作為課題長、技術骨干,中國天然氣管道科學研究院施工裝備研究所所長張鋒自2011年以來,先后承擔完成管道局科研項目14項,集團公司科研項目4項,建設分公司科研項目3項,獲得國家專利22項,在國內著名期刊發表專業論文10多篇,參與4項標準的編寫工作。


  同時,實驗室還承擔了專業技術人才的培養任務,堅持“高標準、嚴要求”的準則,培養具有深厚的研究能力、優秀的綜合素質、具有廣闊視野和國際學術交流能力的綜合性技術人才。實驗室每年培養碩士、博士50—60人;并依托博士后科研工作站,培養了博士后19名,目前在站博士后16名,已出站3名,取得的研究成果也為相關的課題研究提供了有力支持。


  這其中,2010年畢業于北京航空航天大學材料學專業的姚登樽博士,作為“80后”,沒有選擇留在“北上廣”,而是投身于管道科研領域,和他的科研團隊終于突破了環焊縫缺陷評估的各種技術難關,搭建起了環焊縫缺陷評估平臺方法。


  油氣管道輸送國家工程實驗室還堅持“開放、流動、聯合”的原則,與美國、英國、丹麥、挪威等國以及中國科學院、清華大學、南開大學、國防科技大學等國內外知名科研機構和高校院所建立了良好的合作關系。開展廣泛的技術、學術、成果交流,多次組織和承辦了國內外學術研討會、技術交流會。同時實驗室還參與了中緬管道工程、緬甸—泰國管道工程、中亞管道工程等國際項目的技術評定、工程評價及新產品開發等工作,將先進的技術與管理規范推出了國門。


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