聚乙烯管材在燃气工程中的选择与应用

聚乙烯管材在燃气工程中的选择与应用

宁峰

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摘要：聚乙烯管材的开发利用不断深化，生产工艺不断改进。如今，聚乙烯管道广泛应用于天然气工业。与钢管相比，聚乙烯管有其自身材料的优势。在天然气行业，聚乙烯管道开始逐渐取代钢质管道，取得了非常高效的效果。

关键词：聚乙烯；管道；天然气；燃气工程；

介绍了聚乙烯管在城镇燃气储存中的应用以及如何选择合适的聚乙烯管。阐述了聚乙烯管道特殊的物理化学性质，为燃气工程带来了便利。对比分析了聚乙烯管和钢管在实际燃气工程应用中的优缺点，特别是在埋地管道中的优缺点。聚乙烯管作为一种安全、稳定、高效、便捷的新型燃气管道，可以逐步取代钢管。

一、PE管道性能的优点

1.耐腐蚀性。聚乙烯是一种惰性材料，除少数强氧化剂外，能经受大量化学介质的侵蚀。而且不会发生聚乙烯的电化学腐蚀，实际使用中不需要进行防腐施工。

2.不公开。聚乙烯管的主要连接方式有热熔连接和电熔连接，两者都属于熔融连接。熔化连接后，接口位置的材料和内部结构基本上可以与管道本身保持一致，也就是说，聚乙烯管道的施工可以实现接头和管道的一体化。在一些针对接口位置的实验中，PE管接口位置的抗拉强度和抗爆强度超过了管体本身的性能，使得接口位置能够在内部介质的高压下充分承受圆周方向。因此，聚乙烯管道的结构位置不会像其他机械接头位置那样扭曲和泄漏。

3.高韧性。聚乙烯本身的韧性比较高。根据相关试验，聚乙烯管本身的断裂伸长率可达50%以上。因此，聚乙烯管可以很好地利用管基不均匀沉降的现象。鉴于其高韧性，聚乙烯管道的实际抗震性能也很好。

二、聚乙烯管材的合理选择

1.聚乙烯管道在阳光、紫外线和大气环境的作用下，会发生老化、变色、开裂、脆性等变化，使其失去理化性能和管道的承载能力。因此，聚乙烯燃气管道不适合露天架空敷设。不适合城市燃气室内工程建设。聚乙烯燃气管道一般适用于铺设地下管道。聚乙烯燃气管道具有经济、卫生、环保、安全、施工方便、使用寿命长的优点。它广泛应用于气体工程。

2.聚乙烯塑料的相对分子质量一般在10，000以上。聚乙烯管按密度可分为低密度聚乙烯管、中密度聚乙烯管和高密度聚乙烯管。聚乙烯管材的刚性随着聚乙烯密度的增加而增加。然而，聚乙烯的密度并不能反映其作为管道的基本性能。目前，国际上普遍采用根据聚乙烯的长期静水压强度(MRS)对其原材料和管材进行分类。聚乙烯的长期静水压强度是指在聚乙烯树脂制成的管壁上连续施加50年时，管壁上计算出的周向拉应力，是管道结构设计的依据。

三、聚乙烯燃气管道的施工

天然气是重大危险源，天然气管道是城市基础设施建设的公共管道之一，连接着千家万户，直接关系到人民群众的切身利益和生命财产安全。（1）聚乙烯管一般存放在室内干燥的地方。管道从生产到使用的储存时间一般不超过一年，管件的储存时间不超过两年。超过上述时限时，应重新取样进行性能测试，合格后方可使用。施工前，检查证书、生产日期、检验报告等。管道、管件、阀门等材料，并检查外观。在管道的运输和施工过程中，对极端恶劣环境下的管道应采取保护措施。使用机械设备吊装管道时，吊装前应使用非金属绳(带)将管道两端绑牢。(2)聚乙烯燃气管道连接施工时，可采用管卡夹住管道进行堵气或加气袋进行堵气，用气破管进行碰接，无需更换，无需点火证明，无需动火作业，施工安全。由于技术的限制，聚乙烯管材的连接检验主要依靠翻边检验、目测或取样送检测机构进行拉伸剥离试验等。目前还没有科学的无损检测方法。聚乙烯管材一般采用热熔对接或电熔连接，聚乙烯材料通过加热熔化后相互连接，实现了连接件与管材的一体化。试验表明，聚乙烯接头的抗冲击性能和抗拉强度高于管体。与法兰接头或其他机械接头相比，它具有牢固、稳定、不易漏气的优点。聚乙烯管道连接操作人员应具备专业资格，操作规范，持证上岗。(3)根据国外聚乙烯管周向抗拉强度长期静水压设计基准值(HDB)，聚乙烯管的使用寿命可长达50年以上，未来使用寿命有望达到100年。钢管的设计使用寿命只有20年。(4)现如今住宅小区管道种类繁多，尤其是老旧小区，地下管线复杂，管线位置紧张，给天然气管道施工带来一定困难。聚乙烯燃气管道具有一定的柔性，在复杂环境下，可在管道允许的曲率半径下自然弯曲避开，采用曲折敷设安装。(5)聚乙烯燃气管道在储存、运输、安装和维护过程中，由于摩擦会产生静电，这些静电会堆积在管道表面，可能造成静电效应。天然气属于易燃易爆危险品，与空气混合容易形成爆炸性混合气体。如果聚乙烯管道放电引起电火花，可能会发生爆炸危险。因此，在聚乙烯管道施工过程中，应有消除静电的设施。(6)聚乙烯燃气管道虽然给施工带来了很大的便利，但在地下敷设时要特别注意以下几点:1)聚乙烯燃气管道的刚性和硬度不如钢管，在接硬物施工时容易穿孔，造成燃气泄漏的危险。由于聚乙烯管道的柔性，地下敷设的地下管道会因地质形态的变化而发生位移和变形，从而使管道发生扭曲或挤压。该聚乙烯燃气管道的管沟开挖应严格控制基础标高，管道基础应满足设计承载力要求。沟底应避免岩石或硬物，避免沟周土壤流失，防止敷设段地基刚度差异引起管道沉降。2)聚乙烯燃气管道不仅在强紫外线的室外环境下容易老化变脆，而且对温度非常敏感。温度过低会导致脆性，而温度过高会加速聚乙烯管道的老化速度。实验表明，温度每升高10℃，聚乙烯材料的老化速度将提高1 ~ 3倍。因此，在保证覆土深度的同时，要注意埋地聚乙烯管与热管的距离，采取有效的隔热措施。在极端恶劣的条件下，应考虑隔热处理。 3)聚乙烯燃气管道保温性好，给管道后期检测定位带来很大不便。因此，在敷设聚乙烯燃气管道时，示踪线应沿管道方向敷设在管道顶部。在工程设计和施工过程中，现场施工必须与设计图纸保持一致，后期修改更新的管线竣工图应及时更新，便于后期管线的运行、维护和管理。

四、聚乙烯燃气管道的试验和验收

聚乙烯燃气管道安装后，应依次进行管道吹扫、强度试验和泄漏试验。为确保施工安全，对聚乙烯燃气管道进行强度试验和严密性试验时，发现的缺陷必须在压力降至大气压后进行处理，处理合格后再进行试验。与钢质燃气管道相比，聚乙烯燃气管道吹扫试验和强度试验的管道长度可延长至1000 m，这是由于聚乙烯管道在施工过程中不会产生金属焊渣等重杂质，而且聚乙烯管道内壁光滑，有利于杂质流出，因此可适当延长至1000 m。聚乙烯燃气管道工程竣工后，应进行工程竣工验收，并做好各项记录。

五、总结和讨论

在实际工程应用中，聚乙烯管材带来了极大的便利，但也存在一些新的困难。例如，由于地形、地貌、土地使用性质等的变化。 高原上的聚乙烯管被挤压变形，可能会严重堵塞管道，影响管道的输出压力。还有一种可能是因为其他工程的开挖遇到聚乙烯燃气管道，导致聚乙烯燃气管道的金属伴热线损坏或移位。随着时间的推移，将增加燃气管道精确地球物理定位的难度。因此可以认为未来将会有一条带有金属示踪剂的聚乙烯管道，方便未来的地球物理勘探。目前，一种叫做钢骨架聚乙烯复合管的新材料也在生产并投入使用。相信随着科技的不断进步，会有更多的高科技产品投入到我们的生产和应用中。

总之，如今聚乙烯管道广泛应用于天然气工业与钢管相比，聚乙烯管材具有自身材料的优点。在天然气工业中，聚乙烯管道已开始逐步取代钢管，并取得了非常有效的效果。

参考文献：

1. 赵青云．关于聚乙烯管材在燃气工程中的选择与应用.2020.

[2]王红艳．浅谈聚乙烯管材在燃气工程中的选择与应用.2019.