穩(wěn)定宏觀經(jīng)濟大盤，促進我國城鎮(zhèn)燃氣管道新的發(fā)展

彭在美 劉建偉 上海鋼管行業(yè)協(xié)會 上海 200070

【內(nèi)容提要】疫情過后，穩(wěn)定經(jīng)濟大盤的切入點在于加大投資力度。穩(wěn)增長的重點之一是“全面基建”，還是要從基礎設施著手，其中城鎮(zhèn)燃氣管道改造與建設是其重要內(nèi)容。目前我國約有10萬公里管道（其中城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)2萬公里）老舊需要更新改造，管道投資約1.4萬億元，其中燃氣管道改造更新606億元。

國務院辦公廳發(fā)布《城市燃氣管道老化更新改造實施方案（2022~2025年）》，各個省市出臺落實的規(guī)劃，例如：河北省2022- 2023年完成城市老舊管網(wǎng)更新改造3383公里，廣西省新建燃氣管道4000公里，等等。為了有助于城市燃氣改造與建設工作，本文簡述了國內(nèi)外有關的標準制定、鋼管高質(zhì)量發(fā)展所應用的高新技術、管網(wǎng)建設、運營的新理念、新技術，城鎮(zhèn)燃氣管道發(fā)展的方向是綠色化、智能化。最后提出了一點建議。

前言

在當前我國動態(tài)清零戰(zhàn)勝疫情之際，及時提出穩(wěn)定宏觀經(jīng)濟大盤的決策。穩(wěn)增長的重點之一是加大投資力度，而其最關鍵的是“全面基建”，已提升到國家安全的高度。“全面基建”還是要從基礎設施方面發(fā)力，同時城鎮(zhèn)基礎設施上還存在不少短板，尤其是近年來人口增長較快的城鎮(zhèn)，還面臨著人口增長與基礎設施不足之間的矛盾。即使在一、二線大中城市，還存在基礎設施因老舊需要更新改造的問題。這其中，城鎮(zhèn)燃氣管道改造與建設已是基礎設施的重要發(fā)力點。在國際方面，俄烏戰(zhàn)爭使俄羅斯切斷了對歐盟多國天然氣供應。從長期來看，俄羅斯的天然氣市場格局將由歐洲重心轉(zhuǎn)移到中國，這也促進我國天然氣城鎮(zhèn)管線在華北、華東地區(qū)的布局。

1. 中國城鎮(zhèn)燃氣管線總長度的評估

如何對城鎮(zhèn)燃氣管線總長度評估？城鎮(zhèn)燃氣管線與天然氣長輸管線在長度上有一定的比例關系。2013年世界油氣管線長度為355.9萬公里，其中美國油氣管線222.5萬公里，占世界油氣管線總長度的62.5%。日本、西歐、俄羅斯各約為20萬公里。2013年世界天然氣管線總長度為286.5萬公里，美國198.4萬公里，占世界天然氣管線總長的69.4%；俄羅斯天然氣管線16.4萬公里，而我國2016年天然氣管線長度僅為6.8萬公里，是2013年俄羅斯的37.8%，美國的3.1%。到了2018年，我國累計油氣管線總長度13.6萬公里，其中天然氣管道累計長度7.9萬公里。“十三五”期末，預計天然氣管道累計長度可達10.4萬公里。由此，按城鎮(zhèn)燃氣管線長度與天然氣長輸管線長度之比約6:1，故可知2020年城鎮(zhèn)燃氣管線累計長度約60萬公里，這與“十三五”城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)規(guī)劃建設目標到2020年達到總長度為60萬公里相符，這其中鋼管總長度約30萬公里，其他管材總長度約30萬公里。

“十四五”期間，中國天然氣長輸管線新建2.5萬公里，其中天然氣長輸管線1.5萬公里，原油和成品油長輸管線各為0.5萬公里。

“十四五”期間中國天然氣長輸管線布局將有微調(diào)，不再是完全依靠“西氣東輸”。俄烏戰(zhàn)事將使俄羅斯天然氣市場格局由歐洲重心轉(zhuǎn)移到中國，例如自中俄東線通氣之后，推進俄羅斯經(jīng)蒙古國向中國輸送天然氣管道建設項目，詳細計劃于今年11月30日完成。同時，俄羅斯正在準備擴大對華天然氣出口，從薩哈林島輸送天然氣將成為遠東管道的主要氣源，開發(fā)工作計劃2023年開始。俄羅斯經(jīng)遠東天然氣管道對華供應天然氣100億立方米/年，合同期為25年。這將促進我國華北、華東地區(qū)城鎮(zhèn)燃氣管道建設。

“十四五”期間2022年將建設籌集保障性租賃住房240萬套，同時，新開工改造城鎮(zhèn)老舊小區(qū)5.3萬個，同時還強化農(nóng)村基本公共基礎設施建設，促進水、電、燃氣管網(wǎng)的建設、房屋修繕工程的落地。

2. 城鎮(zhèn)管網(wǎng)改造和建設成為“十四五”基礎建設的重點之一

2.1 國內(nèi)外管道安全事故迫切需要改造更新

自20世紀50年代以來，隨著全球范圍內(nèi)油氣管道大規(guī)模建設，管道安全事故時有發(fā)生。統(tǒng)計顯示，1970年-1992年，美國共發(fā)生油氣管道事故9000多起，平均每年400多起；1981年-1996年，前蘇聯(lián)發(fā)生輸氣管道事故752起，其中，損失最慘重的1989年輸氣管道爆炸事故，有800多人葬身火海。1970年-1990年間，加拿大發(fā)生油氣管道事故800多起。

2018年9月13日美國馬薩諸塞州三個城鎮(zhèn)-勞倫斯、安多弗和北安多弗發(fā)生10年來最大的天然氣管道系列爆炸。美國哥倫比亞燃氣公司運營的馬薩諸塞州約8000公里天然氣管道，其中15%存在泄露風險，平均每年要維修超過1200處管道泄漏，更新費用昂貴。

我國管道安全形勢也相當嚴峻。1976-2006年僅我國西南地區(qū)發(fā)生各類管道事故200多起。近年來，國內(nèi)重大油氣管道事故舉例，2013年11月12日，山東黃島的東黃輸油管爆炸事故，62人遇難，136人受傷，經(jīng)濟損失75172億元。2017年7月2日中緬管道貴州晴隆天然氣管道爆炸，8人死亡，35人受傷；2018年6月10日發(fā)生第二次爆炸，一人死亡，23人受傷，直接經(jīng)濟損失2145萬元。2019年3月20日山東泰青威天然氣管道破裂起火爆炸，因發(fā)生在荒山山溝中，所幸未造成較大事故。

城市燃氣管線也是事故多發(fā)管道。例如2005年12月22日北京東六環(huán)馬駒橋附近新安裝的天然氣輸送管線啟用三天后發(fā)生因焊縫氫致裂而導致天然氣泄漏事故。2005年-2007年發(fā)生廣東佛山煤氣管線和南京燃氣管線天然氣泄漏事故。近年來尤其是2021年9月10日大連、10月21日沈陽和特別是在湖北十堰發(fā)生的較大燃氣爆炸事故。有專家對28起事故分析中，鋼管質(zhì)量問題占39.2%，環(huán)焊縫問題占21.43%，腐蝕失效問題占17.86%，過量變形問題占14.29%，其他因素如第三方施工破壞、地質(zhì)變化等占7.1%。

從以上國內(nèi)外天然管道事故，老舊管道迫切需要改造更新，例如美國哥倫比亞燃氣公司2016年更換存在泄露隱患管道就花費約5600萬美元，我國也在這方面加大投資力度。

2.2 城市燃氣管網(wǎng)改造和建設被按下“加速鍵”

2022年1月20日應急管理部安全協(xié)調(diào)司司長在例行新聞發(fā)布會上，回答記者提出的近期全國一些地區(qū)發(fā)生多起燃氣事故時指出，全國城鎮(zhèn)燃氣使用規(guī)模增長迅猛，用氣人口已超過6.67億人，全國城鎮(zhèn)燃氣使用的普及率已經(jīng)達到97.87%，由于使用的管道大都是20年前建的管道老化、老舊，初步統(tǒng)計，現(xiàn)在全國已經(jīng)有近10萬公里管道（其中城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)2萬公里）不同程度老化和存在安全隱患，當時建設標準較低，日常更新、維護、保養(yǎng)不及時，問題積累到現(xiàn)在，風險挑戰(zhàn)非常大。

2021年12月8日-10日，中央經(jīng)濟工作會議上，習近平總書記對此作了批示：要求“十四五”期間，必須把管道改造和建設作為重要的一項基礎設施工程來抓，包括加速城市管道老化更新改造等。國務院辦公廳發(fā)布《城市燃氣管道老化更新改造實施方案（2022-2025年）》，國家發(fā)展改革委和住房城鄉(xiāng)建設部據(jù)此對燃氣老舊管網(wǎng)制定專門的更新改造實施規(guī)劃。預計管道投資規(guī)模1.4萬億元，其中燃氣管道改造（含施工）606億元。

河北省出臺政策，2022年-2023年，全省完成城市老舊管網(wǎng)更新改造3382.8公里，關于燃氣管網(wǎng)，主要改造運行年限超過15年的鑄鐵管、鍍鋅鋼管的老舊管網(wǎng)。又例如，廣西省“十四五”期間將新建燃氣管道4000公里以上，城市管道燃氣普及率達80%，縣城管道燃氣普及率達45%。廣東省發(fā)布城鎮(zhèn)燃氣發(fā)展“十四五”規(guī)劃，一方面加快老舊管道改造，一方面新建互聯(lián)互通燃氣管道299.3公里。此外，浙江、江蘇、福建、河南、山西等也出臺了城市管網(wǎng)改造、建設“十四五”期間規(guī)劃。

為了有助于城市燃氣管道的改造與建設工作，有必要總結國內(nèi)外城市燃氣管網(wǎng)與天然氣長輸管線標準制定、鋼管高質(zhì)量發(fā)展所應用的新技術、設備以及管網(wǎng)建設運營營的新技術。

3. 國內(nèi)外城市天然氣管道和天然氣長輸管道標準比較

3.1 國內(nèi)外城市燃氣管道標準比較

國內(nèi)外一些城市的長輸管道和城市燃氣管道壓力情況如表1

表1 國內(nèi)外一些城市的長輸管道和城市燃氣管道壓力（MPa）

國內(nèi)在編制城市燃氣管道規(guī)范時，吸收了美國聯(lián)邦法規(guī)第49號、聯(lián)邦標準 ANSI/ASME  B 31.8和英國氣體工程師學會標準IGE/TD/1等標準內(nèi)容。根據(jù)國外經(jīng)驗結合國內(nèi)實際情況，將城市燃氣管道壓力設計分為4個檔級、7個等級，見表2。

表2 國內(nèi)城市天然氣管道設計壓力等級表

在鋼管選型方面，①壓力P＜1.6MPa時，可以選擇符合國家標準《低壓流體輸送用焊接鋼管》GB/T 3091-2015,（國外標準：ISO 559），當壓力P在1.6-4MPa時，鋼管選型應符合國家標準GB/T 9711.1-1996《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨條件第1部分：A級鋼管》或GB/T 9711.2-1999《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨條件第2部分：B級鋼管》，（國外標準：API），和GB/T 8163-2018《輸送流體用無縫鋼管》，（國外標準：EN1026- 1：2013）。城市燃氣用鋼管選型大多用HFW高頻直縫焊管。當≥直徑711毫米時，大多選用直縫埋弧焊管。在特殊情況下，也可以用無縫鋼管，例如穿越河流、鐵路、公路等地質(zhì)環(huán)境。

3.2 國內(nèi)外長輸天然氣管道標準比較

國外長輸天然氣管道標準主要由美國API Spec 5L；國際標準 ISO 3183-1，ISO 3183-2，ISO 3183-3，以上ISO均為1996年版。

國內(nèi)長輸天然氣管道標準是以上國際標準協(xié)調(diào)后，編制了國家標準GB/T 9711-2011《石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管》，代替了GB/T 9711.1-1996.GB/T 9711.2-1999/、GB/T 9711.3-2005三個標準。本標準認為管線鋼管存在兩個基本水平的技術要求，即PSL1和PSL2。國標的鋼級用“L”表示，國際標準用“A”、“B”、“X”來表示。其對應關系以PSL1舉例如下：L175/A25, L210/A, L245/B, L290/X42, L320/X46, L360/X52, L390/X56, L415/X60, L 450/X65, L485/X70。國內(nèi)常用API Spec 5L或GB/T 9711-2011,兩個標準是等效的。

石油天然氣長輸管道的鋼管選型：一、二類地區(qū)用螺旋埋弧焊管，三、四類地區(qū)用直縫埋弧焊管。

現(xiàn)在回過來再看城市燃氣用鋼管的鋼級選擇：當干線、環(huán)狀管網(wǎng)因天然氣壓力較高，采用鋼級一般在L360-L450之間；當管網(wǎng)支線壓力已很低，采用鋼級一般在L245可以適用。

關于天然氣長輸管道標準問題，無論國際標準（ISO）和美國標準（API）或國標 （GB/T 9711-2011）都是基本要求，當用戶（例如中石油等）招標時，往往附加《技術附件》，有若干條款補充國標所未列入的內(nèi)容。鋼管企業(yè)應當遵照執(zhí)行。國外也如此。

中俄天然氣東線建設，中國與俄羅斯的兩國執(zhí)行的標準，各有差異，總體來看，俄羅斯國家標準在某些技術條款要求上更為細致。“一帶一路”各國執(zhí)行天然氣管線的標準往往各具本國特色，鋼管企業(yè)在產(chǎn)品輸出前，要在貿(mào)易談判時，在技術條款上溝通好。

4. 天然氣長輸管線和城鎮(zhèn)燃氣管線在新技術、新設備方面取得了新成果

4.1 天然氣長輸管線新技術、新設備方面取得的主要新成果：①油氣輸氣量和管材的技術進步。近年來，以中俄天然氣東線輸送管道為例：高強度X80級、直徑1422毫米、大直徑厚壁埋弧焊管的應用，使得單管輸氣量由西氣東輸一線的150億m3/a增加到380億m3/a，實現(xiàn)了天然氣的高壓大流量輸送；②掌握了X80大直徑、厚壁埋弧焊管制造的關鍵技術，一是確保DWTT低溫韌性要求，例如中俄東線低溫（零下45℃）的脆性斷裂控制問題得以實現(xiàn)，解決了長期以來困擾我國管道界的一個難題，二是鋼管制造技術，包括管材成型（螺旋焊管二步法成型技術、直縫埋弧焊管UOE/JCOE技術）、焊接（自動焊接）、擴徑、水壓等工藝優(yōu)化，殘余壓力控制（包括氫致裂）和管材幾何尺寸的高精度控制等，突破了高強度（X80）、厚壁管線鋼（螺旋焊管壁厚21.4毫米和直縫埋弧焊管壁厚33.4毫米）、大直徑（直徑1422毫米）的關鍵制造技術，實現(xiàn)了批量應用，促進了管道建設的發(fā)展，達到了國際先進水平。③焊管生產(chǎn)信息化和自動化融合程度不斷提高，例如人工智能和工業(yè)機器人的應用，早期僅有寶鋼UOE生產(chǎn)線引進了引熄弧板焊接機器人，而目前成品管噴標機器人、管端焊縫磨削機器人和管端幾何尺寸激光自動檢測機器人的研發(fā)和應用也取得可喜的進展，不僅減少了人工，減輕了勞動強度，而且提高了生產(chǎn)效率和制造精度。有的焊管企業(yè)例如寶雞石油鋼管公司實施了ERP、MES、PDM等信息化建設，以及物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)建設，提升了鋼管生產(chǎn)全過程的數(shù)字化，智能化和管理水平。④天然氣長輸管道的工程建設上升到自動化、數(shù)字化新階段。中俄東線天然氣的黑河-長嶺段工程是天然氣管道工程的標桿，“智慧工地”實現(xiàn)了施工過程的實時遠程控監(jiān)控和數(shù)據(jù)自動采集上線，并首次實現(xiàn)管線100%自動化焊接、100%AUT檢測、100%機械化防腐補口、焊線一次合格率高達95.48%，工程質(zhì)量達到國際一流水平。這給城鎮(zhèn)燃氣工程建設起了示范作用。

4.2 城鎮(zhèn)燃氣管線在新技術新設備方面取得的新成果

①城鎮(zhèn)燃氣管道主要采用HFW高頻直縫焊管， HFW焊管質(zhì)量的提升來自于制造技術的創(chuàng)新。高頻焊管制造從傳統(tǒng)的輥式成型發(fā)展到排輥成型，又發(fā)展到FFX柔性成型和等剛性（URD）機架的應用，在一定程度上實現(xiàn)了智能化成型，焊接和熱處理電源從電子管發(fā)展到全固態(tài)，節(jié)約了電能，大大提高了加熱效率和數(shù)字化、智能化控制水平；通過對高頻焊接技術和熱處理質(zhì)量控制技術，使焊縫性能接近母材水平，通過實行一貫制管理模式，將高頻焊管的質(zhì)量控制前伸到原料設計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而提高了焊管的產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平，進入到世界先進行列。

②城鎮(zhèn)燃氣管道施工安裝和運營管理方面在新技術、新設備方面取得的新成果。管道直線敷設時，管道建設、維修或更換時，需要開挖道路，從而污染和破壞環(huán)境，為了解決此類問題，目前燃氣供應企業(yè)采取非開挖方式：a.采用水平定向鉆、頂管、分管、淺埋暗挖（盾構）敷設的方法新建燃氣管道；b.采用翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術，PE管插管技術、裂管技術等修復在役管道。這種非開挖的施工方式，是一種綠色環(huán)保新技術，應當廣泛推廣，北京市采用這種新技術，大大減少了頻繁開挖建設燃氣管道的狀況。江蘇、浙江兩省燃氣管道項目在推廣頂管、定向鉆和CCTV檢測工程的招標信息很集中。北方大連華潤燃氣有限公司2019年天然氣改造項目——定向穿越項目，招標金額446萬元。山東深遠通達管道安裝工程公司完成定向鉆工程達10多個，例如舟山液化天然氣（LNG）接收站管道項目秀山島定向鉆越工程等，中石化承建湘西天然氣管網(wǎng)澧水定向鉆越工程、管徑直徑323.8毫米*8.0毫米，穿越全長526毫米，等。

城市燃氣管網(wǎng)運營管理的一個重要方面，就是檢測在役運行中天然氣管道有沒有缺陷，以保證天然氣安全正常輸送。中石油與沈陽工業(yè)大學共同研發(fā)的全方位超高清漏磁內(nèi)檢測器，可檢測管道軸向方向的裂紋、焊縫、機械損傷和腐蝕凹坑等缺陷，達到國際領先水平。云南中新區(qū)智慧綜合管廊，利用云平臺、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS+BIN技術，通過全生命周期一體化智慧管控平臺，實現(xiàn)可視化、自動化維檢，智能化應急、標準化數(shù)據(jù)、全局化分析、精準化管控，提高了綜合管廊智能管控水平與運行效率。

關于城市燃氣管道納入綜合管廊，國內(nèi)外尚有不同認識。綜合管廊屬于封閉空間，當燃氣泄漏時，不易擴散，容易發(fā)生火警安全事故。日本大阪燃氣公司，其高壓燃氣干線總里程約731公里，其中納入管廊的約5公里，占比約為0.68%。法國綜合管廊里程很長，逾2000公里，但是燃氣管道未納入其中。

國際上因冠狀病毒（Corona）在全球流行，限制人員流動，不能到管道施工現(xiàn)場指導安裝新設備安裝、調(diào)試、培訓。德國KRAH公司利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)遠離現(xiàn)場下,完成上述工作，值得我們借鑒。

5. 綠色化和智能化是城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)的發(fā)展方向

城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)從管道使用壓力來看,≤4Mpa；從管道性能來看，鋼級≤L450/x65；從管道的基本水平的技術檔次來看，定位為PSL1；從總體來看，屬于中低壓流體管道。與長輸天然氣管道發(fā)展方向是追求高鋼級、高壓力、大直徑、大氣量是不相同的。城鎮(zhèn)燃氣管道向高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)涵是保障安全可靠。從鋼管的生產(chǎn)制造和施工安裝以及運營管理來看，綠色化、智能化是發(fā)展方向，國內(nèi)外都是如此。

具體來看，長輸天然氣焊管向大輸氣量方向發(fā)展，例如俄羅斯巴甫年科沃-烏恰管道直徑1420毫米壓力11.8Mpa，輸氣量580億m3/a；海底輸氣管道有俄羅斯北溪2號管道直徑1220毫米壓力22Mpa，輸氣量550億m3/a。海洋天然氣資源開采，并隨后液化（LNG）用船運輸至港口，是發(fā)展方向。

HFW高頻焊管中大直徑（直徑219-直徑630毫米）接觸焊工藝節(jié)能，其功率約為感應焊工藝的43%-50%；省去剪切對焊機及螺旋活套裝置的總重量504t，節(jié)省大量投資，提高金屬收得率。

城鎮(zhèn)燃氣管線安裝施工，盡可能采用非開挖方式；水平定向鉆、頂管作業(yè)；修復在役管道，有條件的環(huán)境允可，盡可能采用翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術，在施工現(xiàn)場，向“智慧工地”模式看齊，施工過程實時遠程監(jiān)控，數(shù)據(jù)自動采集上線，推廣管線自動化焊接、AUT檢測，提高工程質(zhì)量。

城鎮(zhèn)燃氣管道運營管理，實現(xiàn)自動化、智能化、可視化維護檢測，確保安全運行。

6. 一點建議

從行政管理來看，城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)有三個不同主管部門：城鎮(zhèn)燃氣工程均為市政工程；城鎮(zhèn)燃氣管道歸國家建設部門主管；城鎮(zhèn)燃氣管道的特種設備性質(zhì)其監(jiān)檢機構又隸屬于市場監(jiān)管部門。如何協(xié)調(diào)三個主管部門，使質(zhì)保體系運轉(zhuǎn)好。

城鎮(zhèn)燃氣管道施工質(zhì)量不易控制的問題，主要是施工單位質(zhì)保體系失控。特種設備監(jiān)察部門應督促建設方對投標的市政工程單位是否具有壓力管道安裝的資質(zhì)進行嚴格審查，嚴禁把壓力管道安裝分包給無管道安裝資質(zhì)的單位；同時，督促監(jiān)檢機構加強對質(zhì)保體系運轉(zhuǎn)的監(jiān)督。簡言之，就是施工單位的質(zhì)保體系和監(jiān)檢機構的質(zhì)保體系在特種設備監(jiān)察部門協(xié)調(diào)下運轉(zhuǎn)都正常，才能保證施工質(zhì)量。

城鎮(zhèn)燃氣管道安裝監(jiān)檢常見質(zhì)量問題，往往出現(xiàn)在設計圖紙審查、施工方案制定、材料確認、焊接工藝及質(zhì)量控制、無損探傷檢查、壓力試驗等幾個安裝質(zhì)量控制的關鍵節(jié)點，直接影響管道施工質(zhì)量。同時，要求管理人員及技術人員業(yè)務能力必須達標。

作者簡介

彭在美，教授級高級工程師，上海鋼管行業(yè)協(xié)會專家委員會 高級顧問

劉建偉，上海鋼管行業(yè)協(xié)會專家委員會委員，浙江金州管道科技股份有限公司 市場總監(jiān)

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