1.西氣東輸工程的建義
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)造成的環(huán)境污染十分嚴(yán)重，大量燃煤使SO₂、NO_x煙塵和CO₂排放量逐年增加，一些地區(qū)酸雨危害日趨嚴(yán)重，大氣環(huán)境不斷惡化．給人民生活造成很大影響。我國(guó)SO₂排放量已經(jīng)超過(guò)美國(guó)，為世界第一；CO₂排放量?jī)H次于美國(guó)，為世界第二。改善能源結(jié)構(gòu)．加大環(huán)境治理力度，減少燃煤對(duì)環(huán)境的不利影響，開(kāi)發(fā)利用優(yōu)質(zhì)能源任務(wù)十分迫切。
　　為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同家已確定把開(kāi)發(fā)利用天然氣作為優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、改善大氣環(huán)境的一項(xiàng)重要舉措，并擬將天然氣長(zhǎng)輸管道列入國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。
　　我國(guó)天然氣資源主要分布在中西部地區(qū)，天然氣利用市場(chǎng)主要集中在東部及沿海地區(qū)，四氣東輸管道工程是將我國(guó)新疆塔里木和陜甘寧氣田的天然氣通過(guò)管道輸往急需清潔能源的東部地區(qū)，能夠滿(mǎn)足東部地區(qū)對(duì)天然氣能源的迫切需要。同時(shí)，西氣東輸工程的實(shí)施可以使天然氣資源得到充分利用，大幅度地提高我國(guó)天然氣的利用水平。
　　西氣東輸工程通過(guò)建設(shè)橫跨我國(guó)東西部的輸氣管道，把西部地區(qū)的天然氣送到東部地區(qū)，實(shí)現(xiàn)資源供給與市場(chǎng)需求的銜接，把西部地區(qū)豐富的地下資源變?yōu)閷?shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)，管道線(xiàn)路途經(jīng)的10個(gè)省(區(qū))市，其中有4個(gè)省(區(qū))屬西部，氣田勘探開(kāi)發(fā)投資的全部、管道建設(shè)里程的66％都在西部地區(qū)，這對(duì)西部地區(qū)特別是新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇。
　　作為連接我國(guó)東西部的能源紐帶，西氣東輸管道工程的建設(shè)還可以擴(kuò)大內(nèi)需，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，符合國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加大投入，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的決策。
　　綜上所述，西氣東輸工程是造福沿線(xiàn)人民的幸福工程，在實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略、加快新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)和充分利用天然氣資源等方面不但有著重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且還有著深遠(yuǎn)的政治意義，是一個(gè)東中西部三贏的方案。
1．1 西氣東輸管道工程概況
　　西氣東輸管道橫貫我國(guó)東西，起點(diǎn)是新疆塔里木的輪南，終點(diǎn)是上海市西郊的白鶴鎮(zhèn)。管道自西向東途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、浙江和上海市等10個(gè)省(區(qū))市。管道干線(xiàn)全長(zhǎng)約3900km，設(shè)計(jì)輸量120×10⁸m³／a，設(shè)計(jì)壓力10．0MPa，管徑為1016mm。全線(xiàn)采用帶減阻內(nèi)涂層的X70管道輸送用管：一級(jí)地區(qū)采用國(guó)產(chǎn)螺旋焊管，二、三、四級(jí)地區(qū)采用直縫埋弧焊管。管道穿跨越長(zhǎng)江1次、黃河3次、淮河1次，其它大型河流8次，建設(shè)陸上隧道16條。沿管道建設(shè)施工道路1105km。輸氣干線(xiàn)輪南—靖邊段線(xiàn)路長(zhǎng)約2363km，靖邊—上海段線(xiàn)路長(zhǎng)約1537km。
1．2 站場(chǎng)
　　通過(guò)工藝系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了1．4～1．5壓比輸送方案。同時(shí)為保證管道系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，壓氣站均采用機(jī)組備用的運(yùn)行方式。
　　全線(xiàn)共設(shè)10座壓氣站，其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)站4座：山丹、中衛(wèi)、蒲縣和鄭州壓氣站，燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)站6座：輪南首站、四道班壓氣站、哈密壓氣站、紅柳壓氣站、玉門(mén)壓氣站、靖邊壓氣站。
　　按管道輸送、分配天然氣的要求，全線(xiàn)共設(shè)工藝站場(chǎng)35座，包括10座壓縮機(jī)站，13座分箱站、4座分輸清管站、1座末站、8座獨(dú)立清管站及139座線(xiàn)路截?cái)嚅y室。各壓氣站(哈密、紅柳壓氣站為無(wú)人站)和分輸站按有人值守，無(wú)人操作設(shè)計(jì)。陰極保護(hù)站與工藝站場(chǎng)或閥室合建。
1．3 防腐
　　西氣東輸管道工程輸氣干線(xiàn)管道外防腐層采用性能價(jià)格比好的三層PE外防腐層。一般地段采用普通級(jí)，對(duì)特大型、大型河流穿越段、定向鉆方式的中型河流穿越、隧道穿越及帶鋼筋混凝土套管穿越等級(jí)公路段等特殊重要地段采用加強(qiáng)級(jí)三層PE。對(duì)各壓縮機(jī)站出口的管段，即從出口處起50km管段，采用最高設(shè)計(jì)溫度為70℃的耐高溫型三層PE防腐管。
1．4 工程建設(shè)總體安排
　　第一階段：2003年9月完成靖邊—上梅段管道及相應(yīng)配套工程，2003年12月完成投產(chǎn)工作，2004年1月1日正式向上海進(jìn)行商業(yè)供氣。
　　第二階段：2004年12月完成輪南—靖邊段管道及相應(yīng)配套工程，2005年4月將塔里木天然氣輸送到上海。形成日供氣2300×10⁴m³，年供氣80×10⁸m³的生產(chǎn)能力。
　　第三階段：2006年12月按照供氣要求，陸續(xù)完成壓氣站和儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)。2008年形成日供氣3500×10⁴m³，年供氣120×10⁸m³的生產(chǎn)能力。

2.減阻內(nèi)涂技術(shù)的應(yīng)用

　　內(nèi)涂技術(shù)最早主要應(yīng)用于水管道，以確保獲得高純度的水，或用于氣體管道，以期最大限度提高輸送能力。后來(lái)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)覆蓋層不僅可以有效地防止管道內(nèi)腐蝕，而且還是提高輸量的有效手段，對(duì)于干線(xiàn)輸氣管道尤為顯著。因此，20世紀(jì)60年代以來(lái)，以減阻為目的內(nèi)涂技術(shù)有了更快的發(fā)展。目前，西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都已普遍使用了減阻內(nèi)涂技術(shù)。
　　油氣管道最早使用內(nèi)覆蓋層是在1940年美國(guó)西德克薩斯州使用酚醛樹(shù)脂對(duì)酸性原油油井套管進(jìn)行內(nèi)涂作業(yè)；1947～1948年，內(nèi)涂技術(shù)第一次應(yīng)用于含硫原油管道和含硫天然氣管道；1953年，內(nèi)涂層首次在美國(guó)一條直徑為508mm的天然氣管道上投入使用。
　　美國(guó)于1955年第一次采用胺固化環(huán)氧樹(shù)脂覆蓋層材料對(duì)長(zhǎng)距離輸氣管道進(jìn)行內(nèi)涂覆作業(yè)。此后，在世界范圍內(nèi)應(yīng)用減阻內(nèi)涂的著名干線(xiàn)輸氣管道的典型例子不勝枚舉。如1973年～1983年間修建的阿爾及利亞至意大利穿越地中海輸氣管道，陸上管道直徑1220mm。1984～1990年英國(guó)北晦長(zhǎng)達(dá)1746km天然氣管道采用了減阻內(nèi)涂技術(shù)。挪威至比利時(shí)的全長(zhǎng)810km，管徑996mm，輸氣壓力16MPa的Zeepipe天然氣管道采用內(nèi)涂覆40～60μm厚的環(huán)氧樹(shù)臘層。2000年10月竣工的從加拿大到美國(guó)的ALLIANCE天然氣管道系統(tǒng)，干線(xiàn)全長(zhǎng)2998km，管徑914／1067mm，采用高壓輸送氣，其內(nèi)壁噴涂了50μm厚的雙組分液體環(huán)氧樹(shù)脂，固化成膜后作為減阻內(nèi)覆蓋層。
　　加拿大和德國(guó)所有新修建的大口徑輸氣管道均在管道內(nèi)壁噴涂環(huán)氧基涂料，以降低氣體輸送時(shí)的磨阻。由于該內(nèi)覆蓋層的作用主要不是為了仿腐，因此覆蓋層厚度僅為幾十微米，其費(fèi)用也僅為FBE涂層的?? 噴涂?jī)?nèi)覆蓋層后可降低氣體輸送時(shí)的磨阻7％～14％，對(duì)于大口徑長(zhǎng)距離輸氣管道可產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　在國(guó)內(nèi)，內(nèi)覆蓋層技術(shù)已開(kāi)發(fā)多年，主要應(yīng)用于油氣田腐蝕性介質(zhì)的集輸管道和注水管道上，用于防腐蝕的目的。國(guó)內(nèi)的航油管道，由于對(duì)介質(zhì)的純度要求，也要采用內(nèi)涂覆。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，延長(zhǎng)了管道的壽命，為石油開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)提供了保障，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
　　西氣東輸工程啟動(dòng)之初，項(xiàng)目經(jīng)理部委托牛國(guó)石油天然氣管道工程有限公司，對(duì)天然氣管道減阻內(nèi)涂技術(shù)進(jìn)行研究，在2000年11月項(xiàng)目經(jīng)理部在廊坊召開(kāi)了一次天然氣管道減阻內(nèi)涂技術(shù)研討會(huì)，會(huì)上世界著名大的內(nèi)涂公司、內(nèi)涂設(shè)備生產(chǎn)公司和內(nèi)涂涂料生產(chǎn)商均參加。課題組在完成減阻內(nèi)涂技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，還為西氣東輸編制了《非腐蝕性氣體輸送管道內(nèi)覆蓋層推薦作法)和《西氣東輸管道內(nèi)壁減阻覆蓋層補(bǔ)充技術(shù)條件》兩部標(biāo)準(zhǔn)。此項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)管道在進(jìn)行內(nèi)涂前后管內(nèi)壁粗糙度的參數(shù)改變而進(jìn)行的工藝計(jì)算比較，對(duì)管道采用內(nèi)覆蓋層進(jìn)行可行性分析，對(duì)國(guó)內(nèi)外內(nèi)覆蓋層施工藝進(jìn)行研究，從理論上證實(shí)了對(duì)管道采用減阻內(nèi)涂后因管道水力磨阻系數(shù)的降低，對(duì)提高管輸能力，減少投資費(fèi)用所起到重要作用，這對(duì)于設(shè)計(jì)方案的確定提供了依據(jù)，并填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)減阻內(nèi)涂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的空白。管道內(nèi)覆蓋層減阻技術(shù)的研究，通過(guò)了由專(zhuān)家組成的驗(yàn)收組的評(píng)審驗(yàn)收，提交了成果報(bào)告，研究結(jié)果也都直接運(yùn)用到了工程的設(shè)計(jì)之中。
　　目前，國(guó)外的減阻內(nèi)涂已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，采用的標(biāo)準(zhǔn)主要有：APl 5L2，GBE／CMl，GBE／CM2等(詳見(jiàn)附錄)。
　　在減阻內(nèi)涂領(lǐng)域，國(guó)外有一批專(zhuān)業(yè)化施工公司，設(shè)備精良，自動(dòng)化程度高，如Bredero Price公司，在北美做天然氣管道內(nèi)涂作業(yè)已有40年歷史。英國(guó)的E．WOOD涂料公司生產(chǎn)的內(nèi)涂涂料在工程上應(yīng)用已超過(guò)40年，其內(nèi)涂的管道達(dá)100000km以上。

3.西氣東輸工程內(nèi)覆蓋層工藝參數(shù)及技術(shù)要求

　　天然氣管道的減阻內(nèi)涂技術(shù)是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益顯著的高新技術(shù)，雖然各國(guó)對(duì)設(shè)計(jì)所選參數(shù)取值不盡相同，但結(jié)論卻是一致的，認(rèn)為初期投入的成本將會(huì)有幾倍的收益，管徑越大、線(xiàn)路越長(zhǎng)、輸氣量越大，收益就越高。
　　減阻內(nèi)涂的效益主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　①在管徑、壓力不變的前提下，可提高輸量；
　　②在輸量和壓力一定的前提下，可縮小管徑，節(jié)約鋼材；
　　③在管徑、輸量、壓力不變的前提下，可減少壓縮機(jī)站的站數(shù)；
　　④由于磨阻減小，壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗減小；
　　⑤延長(zhǎng)清管周期，減少清管次數(shù)；
　　⑥減輕管內(nèi)壁腐蝕，保證介質(zhì)純度。
　　在西氣東輸可行性研究中，針對(duì)1016mm，1067mm和1118mm三種管徑，采取有內(nèi)涂和無(wú)內(nèi)涂6個(gè)方案進(jìn)行了比較，其結(jié)果見(jiàn)表9-1。
　　從表9-1可以看出：
　　①使用減阻內(nèi)覆蓋層后，在同等輸量下，站間距可以增大16．2％～30％，可以減少壓氣站數(shù)3座；
表9-1 不同管徑有無(wú)內(nèi)覆蓋層的各項(xiàng)參數(shù)的比較

管徑/mm	內(nèi)涂情況	壓氣站數(shù)量/座	平均站間距/km	總功率消耗/MW	總?cè)細(xì)庀?(108m3/a)
1016	有	18	192．4	173．8	5．40
1016	無(wú)	21	165．6	225．3	7．01
1067	有	12	272．4	126．9	3．94
1067	無(wú)	15	226．5	157．0	4．88
1118	有	9	364．5	97．5	3．24
1118	無(wú)	12	280．1	119．9	3．73

　　②使用減阻內(nèi)覆蓋層后，在同樣輸量下，消耗的總功率可以減少18．7％～23％，若驅(qū)動(dòng)機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)的話(huà)，則自耗氣可以減少13．1％～23％；
　　③φ1016mm管徑方案使用減阻內(nèi)覆蓋層后，輸氣能力可提高6．0％，年靖氣量可提高12．3×10⁸m³；
　　④使用減阻內(nèi)覆蓋層后還可產(chǎn)生其它的經(jīng)濟(jì)效益，如減少清管次數(shù)、縮短管道干燥時(shí)間、減少管壁上物質(zhì)沉積、確保氣體介質(zhì)純度、減少污染等。
　　由于目前減阻內(nèi)涂技術(shù)的先進(jìn)性、成熟性，經(jīng)濟(jì)合理性，西氣東輸工程采用減阻內(nèi)涂技術(shù)是必要的，也是完全可行的。這也是西氣東輸管道要達(dá)到世界先進(jìn)水平所必需的一項(xiàng)代表性指標(biāo)。