世界上第一条伸入北极圈的原油管道。起自美国阿拉斯加最北部北坡的普拉德霍湾,纵贯整个阿拉斯加地区,终止于南部阿拉斯加湾的不冻港瓦尔迪兹。管道全长1277公里,管径为1220毫米。沿线翻越1460多米高的布鲁克斯岭、近1100米高的阿拉斯加山脉和近900米高的楚加奇山脉。穿越主要河流34条,其中最大河流为育空河,管道吊挂在公路桥上。管道还通过700公里左右的永冻土地带;所经地区的冬季气温一般在-48℃至-51℃之间,最低气温为-57℃。
中文名称 | 纵贯阿拉斯加管道 | 管 径 | 1220毫米 |
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管道全长 | 1277公里 | 最低气温 | -57℃ |
管道采用API 5 L X标准中X60、X65和 X70高强度耐低温的钢材,管壁厚为11.7和14.3毫米;管道的90%采用直缝钢管,设计工作压力为84.5千克力/厘米2。通过永冻土地区的管道有681公里是架空敷设的,用100毫米厚的绝热层保温。保温管道架设在 8万多个装有散热片的液氨"热管"系统的管架上,以防止管道系统的热量传入永冻土。其余的 600公里左右管道是埋在地下敷设的,其中有大约6公里长的永冻土区的管道,采用两边带有冷冻液体伴冷管的敷设方式。阿拉斯加输油管道敷设方式,还考虑到了北极地区环境保护要求,并注意到不干扰北极驯鹿的迁移途径、产仔和自然栖息条件等。
阿拉斯加北坡油田的原油比重为0.89,凝点为-2.5℃(27.5),含蜡量6.3%(重量),运动粘度在21.1℃时为26厘沲、37.8℃时为12.6厘沲。采用密闭流程不加热输送。虽然原油凝固点在0℃以下,但在冬季时仍然大大高于外界气温。采用大于3米/秒的流速输油,利用管道内沿程摩擦产生的热量,维持沿线的油品温度在60℃左右。
纵贯阿拉斯加管道简介
1968年发现阿拉斯加北坡油田,1973年底开始准备 修建管道。从1974年4月到1977年4月,三年间修建了沿线的公路、8座中间泵站、1座终点站和全部管道工程;输油能力达到每年 5600万吨。设计年输油能力最大为1亿吨,共需建12座中间泵站。每个泵站设4台专为这条管道设计的13500马力航空改型燃气轮机,经变速后带动双级离心泵机组,泵的转速为3250转/分,泵组并联运行。北部地区的4座泵站,利用专用的天然气管道输来油田气作为动力燃料;另外有3座中间泵站用从拔顶装置抽出的油品作为动力燃料。全部泵站的总装机容量近 650万马力。
在输油管道的终点站,设有18座油罐,总的罐容近150万立方米,相当于最大输送能力7.5天的输量。终点站码头有3个固定泊位和1个浮动泊位,利用12和16英寸的装油臂,可装1.6~26.5万吨的油船,将原油运往美国的西部海岸。
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定向穿越河流施工期间,管道外防腐层受到很大的土壤应力作用,防腐涂层非常容易破损,所以,定向穿越管段需要坚韧耐磨的防腐涂层,最大程度减小施工期间防腐涂层的损伤。双层熔结环氧粉末(FBE)防腐涂层能够满足这些苛刻的要求。在大多数管道防腐厂环氧粉末涂敷生产线上,很容易完成双层熔结环氧粉末的涂敷。在同一个静电喷漆橱内,可以顺序涂敷两种不同性能的环氧粉末,在钢管上形成双层环氧粉末防腐涂层,相关的钢管表面除锈清理工序、涂敷前的检查工序、涂敷后的检验工序,均与标准环氧粉末涂层的生产工艺相似。现场焊缝的补口涂层可以采用液态环氧树脂,也可以采用改性双层环氧粉末。防腐管段在冰面上拖拽后造成的涂层破损是非常小的。
介绍了为阿拉斯加管道工程项目所开发的高强管线钢板,具有抗大变形的性能特征,其中关键技术之一是双相组织控制。通过控轧控冷工艺获得(铁素体+贝氏体)组织的钢板:控轧后在入水冷却前进行空冷,使多边形铁素体率先在基体中析出,然后通过加强水冷强度使剩余的基体组织转变为贝氏体,从而控制钢板的强度达到X80级别。研究结果表明,开始冷却温度是关键工艺参数,对钢板性能具有决定性作用。当铁素体均匀分布时,试验钢表现出良好的综合性能。采用合适的水冷工艺,低温韧性、变形能力与强度的配合才能达到阿拉斯加项目对X80管线钢的要求。
70年代以来,运输管道抗震问题逐渐受到重视,并从整个管道系统考虑防止地震的危害。如在长输管道沿线建立管道系统的地震预报网点,监测地震前兆,在地震区设立线路截断阀等。美国纵贯阿拉斯加管道即在管道沿线建有地震预测站。
在管道设计和施工时应采取必要的措施,以提高管道抗震能力。例如,对泵站进行监视,对通信和控制系统要提出严格的抗震设计要求,以保证该系统在发生地震时能继续工作,使设在起点站和终点站的控制中心仍能监视和控制整个线路;对在关键部位上阀门的阀杆等动作部件要提出特殊的变形要求,以保证这些部件在发生地震时仍能操作。
自1950年代以来勘探人员一直在阿拉斯加北部各处探油,终于在1968年在普拉德霍湾发现石油。要把石油运到最近的不冻港、1,300公里外的瓦尔迪兹,兴建输油管被认为是唯一可行的方法。
获得开发权的石油公司组成了阿拉斯加财团,以成立公司设计、兴建和管理输油管。美国总统尼克逊在1973年11月16日签署了《纵贯阿拉斯加管道授权法案》 (Trans-Alaska Pipeline Authorization Act),为建造管道提供法理依据。
输油管为单管设计,直径 1.22米 (48英吋),在1974年3月27日开工,1977年5月31日落成。耗资 80亿美元。工程分六个部份,由五家总承包商负责,高峰时期雇用了21,000 名工人。有31 人死于工程事故。
要兴建这条全长1,286公里 (799英里)的管道面对种种挑战。除了要面对恶劣的环境外,管道还要越过三座山脉、无数大小河流,以及永冻层,因而近半条管道要架空兴建,而非埋于地下,以防止冻土融化和因而产生的移动。光测量和地质样本测试就花了五年之久,施工期间还要不时找来考古学家研究未受挖掘的地点。