能源轉(zhuǎn)型對聚乙烯管道的啟示

焦羽佳，吳 明，黃 珊

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

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能源轉(zhuǎn)型對聚乙烯管道的啟示

焦羽佳，吳 明，黃 珊

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

摘 要：隨著煤炭、石油消費的降低，天然氣在能源消耗比重的不斷增加，較于傳統(tǒng)鋼管具有多項優(yōu)勢的聚乙烯管道勢必會打開一個更廣闊的市場。新氣田的發(fā)現(xiàn)及“十三五”計劃的實施推動著聚乙烯行業(yè)的迅速發(fā)展。然而面對既是機遇又是挑戰(zhàn)的局面，聚乙烯管道要做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，以確保能源轉(zhuǎn)型中的優(yōu)勢地位。

關(guān) 鍵 詞：能源轉(zhuǎn)型；天然氣；聚乙烯管道；十三五規(guī)劃

從煤炭、石油到天然氣再到可再生能源，這是人類利用能源方式不可避免的轉(zhuǎn)型進程。18世紀60年代從英國開始的產(chǎn)業(yè)革命，使得能源結(jié)構(gòu)發(fā)生第一次革命性變化，從生物智能轉(zhuǎn)向了礦物能源。1990年世界一次能源消費構(gòu)成中煤炭占27.3%。僅次于石油，居第二位。但隨著燃燒煤炭、石油使得環(huán)境不斷惡化以及新氣田的開發(fā)，天然氣在能源消耗中的占比越來越重。相比于傳統(tǒng)的鋼管，聚乙烯管最大的優(yōu)點就是抗腐蝕能力強，柔韌性能好。雖然現(xiàn)在長輸天然氣的主管線依然選用的是鋼管，但是在各地區(qū)分輸入戶的中低壓燃氣管網(wǎng)選用的多為聚乙烯管［1］。那么天然氣用量的增加勢必會給聚乙烯管道市場帶來新的機遇與挑戰(zhàn)。

1 天然氣——能源轉(zhuǎn)型的第一步

1.1 全球能源現(xiàn)狀與展望

據(jù)BP公司2015年出版的《BP2035世界能源展望》統(tǒng)計［2］：煤炭這一從2000年以來增長最快的化石燃料（年均3.8%）變?yōu)樵鲩L最慢的燃料（年均0.8%）。然而天然氣是增速最快化石燃料（年均1.9%）。從一次能源占比來看，直到2035年，石油和煤炭的占比呈持續(xù)下降的狀態(tài)，分別從現(xiàn)在的33%、30%降至28%、26%。而天然氣則從1965年的15%到現(xiàn)在的23%，預(yù)計2035達到26%，一直呈現(xiàn)上升的趨勢。

1.2 天然氣新發(fā)現(xiàn)

陸地及海洋中越來越多的天然氣隨著人類的探索不斷的被發(fā)現(xiàn)［3］。

澳大利亞奧德賽石油公司2015年4月8日宣布，該公司位于澳大利亞海上WA-34-L生產(chǎn)許可證區(qū)塊內(nèi)的Pyxis-1勘探井在侏羅紀砂巖目的層中鉆遇了18.5 m厚的純產(chǎn)氣層。

挪威石油生產(chǎn)商Det Norske Oljeselskap ASA （DETNOR）2015年4月8日表示，北海Skirne East遠景區(qū)的25/6-5S勘探井的鉆取工作即將完成，該井已經(jīng)遇到厚達10 m的優(yōu)質(zhì)天然氣層。初步估計儲量達到300～1 000萬桶標油。

2015年4月13日，挪威國家石油公司表示，公司在挪威海的Roald Rygg遠景區(qū)鉆取的6706/12-3勘探井遇到一個厚達38 m的天然氣層，公司估計該遠景區(qū)擁有1 200 ～ 4 400萬桶標油的可開采天然氣儲量。

據(jù)道瓊斯消息，挪威國家石油公司2015年6月9日表示，公司在唯一挪威海Aasta Hansteen區(qū)域內(nèi)的Gymir遠景區(qū)獲得重大天然氣發(fā)現(xiàn)，這已經(jīng)是該公司過去三個月內(nèi)在該區(qū)域的第三次重大天然氣發(fā)現(xiàn)。挪國油表示，估計該發(fā)現(xiàn)可開采儲量為600～1 900萬桶石油當量。Snefrid Nord、Roald Rygg 和Gymir這三次發(fā)現(xiàn)的可開采天然氣總儲量為7500萬～1.2億桶石油當量。相當于Aasta Hansteen區(qū)域可開采儲量的約三分之一。

埃及石油部7月20日表示，埃尼在埃及尼羅河三角洲發(fā)現(xiàn)了天然氣，初步預(yù)測約有150億m3天然氣與凝析油儲量，發(fā)現(xiàn)井位于埃及最大的氣田之一阿布馬迪氣田。

1.3 “十三五”對天然氣的新部署

國家能源局在京召開全國“十三五”能源規(guī)劃工作座談會，提出的五個方面謀劃中兩項提及天然氣。一是堅持綠色發(fā)展，提出“兩增加、一提高”三個目標（即增加非化石能源消費比重，增加天然氣消費比重，提高煤炭清潔利用水平）。二是堅持共享發(fā)展，其中一項則是加快天然氣管網(wǎng)建設(shè)。

“十三五”期間［4］，基于國家層面的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境污染治理，2013年以來，我國陸續(xù)制定了《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細則》、《大氣污染防治行動計劃》、《能源行業(yè)加強大氣污染防治工作方案》等綱領(lǐng)性文件。中美雙方于2014年11月在北京發(fā)布了應(yīng)對氣候變化的聯(lián)合聲明，并首次正式提出中國碳排放在2030年達到峰值并努力早日達峰。

國家發(fā)改委在《關(guān)于建立保障天然氣未定供應(yīng)長效機制的若干意見》中提到，2020年我國天然氣供應(yīng)能力達到4 000億m3（力爭達到4 200億m3）?！赌茉窗l(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》進一步提出有關(guān)常規(guī)氣、頁巖氣及煤層氣的事宜（2020年國產(chǎn)常規(guī)氣達到1 850億m3，頁巖氣產(chǎn)量力爭超過300億m3，煤層氣產(chǎn)量力爭達到300億m3）。

2013年新版《天然氣利用政策》明確了未來國內(nèi)天然氣的發(fā)展大方向。在城市燃氣領(lǐng)域，全國城鎮(zhèn)氣化率達到60%以上（2020年），將天然氣轉(zhuǎn)變成城市居民的主要燃料。在交通運輸領(lǐng)域，大多數(shù)中小城市的出租車將把天然氣作為主要的燃料，大中城市的公交車也將逐步升級為以天然氣等清潔燃料為動力的新型環(huán)保車輛。

初步規(guī)劃［5］在“十三五”期間，西氣東輸三、四、五線；中俄東線、新疆和內(nèi)蒙煤制氣外輸管道等將建成投產(chǎn)。

2 聚乙烯管——能源轉(zhuǎn)型的重要載體

2.1 聚乙烯管道的發(fā)展

20世紀50年代聚乙烯管道首次用于水管，直到60年代才被運用到燃氣輸送［6］。70年代達到了飛躍性的發(fā)展，如今在新管道鋪設(shè)及老舊管線維修更換中占主導(dǎo)地位［7］。美國從1960年開始鋪設(shè)聚乙烯管，70年代以后新鋪設(shè)的燃氣管聚乙烯管道占比達到90%。由于1985年國際慕尼黑會議上通過了ISO/D IS4437B國際標準，在燃氣管道中使用聚乙烯管得到了大多數(shù)國家的認可［1］?，F(xiàn)今英國、丹麥等國PE燃氣管道的普及率已經(jīng)超過90%，1998年以后法國新敷設(shè)的中低壓燃氣管道幾乎100%都采用PE管［8］。我國最早的聚乙烯燃氣管道要追溯于1982年，雖然相對于歐美等發(fā)達國家起步較晚，但是近幾年的發(fā)展迅猛，2008年城鎮(zhèn)燃氣PE管鋪設(shè)率達到40%以上［9］，專家預(yù)計到2018年，PE燃氣管占有率將達到60%。

2.2 PE管性能

PE管具有獨特良好的柔韌性，斷裂伸長率高達500%以上。具有很強的耐刮傷能力，在鋪設(shè)過程中，無論是移動、彎曲還是穿插都相對比較容易。即使對管溝工況的要求也較低，這大大減低了施工經(jīng)費，提高了經(jīng)濟效益［10］。對于地基沉降和管線偏移有很強的適應(yīng)能力［11］，PE管在1984年的舊金山大地震；1994年洛杉磯大地震；1995年日本阪神大地震；2004年東南亞大海嘯；2008年汶川大地震中都有卓越的表現(xiàn)，破壞率遠遠低于其他材質(zhì)管線。在沖擊實驗中，當使用溫度控制在-20～50 ℃范圍內(nèi)，只有在試樣存在尖銳缺口時發(fā)生脆斷［12］。作為惰性材料的聚乙烯，在20 ℃以下對于強酸強堿具有較好的耐腐蝕性［13］，這較于傳統(tǒng)高腐蝕發(fā)生率的鋼管是一個極大的優(yōu)勢。并且由于聚乙烯的可熔性，使得PE管具有良好的焊接性能，在額定的工作條件下，使用壽命高達50 a以上［14］。

2.3 聚乙烯管道面臨的機遇與挑戰(zhàn)

隨著天然氣的不斷開發(fā)，使用量的增大，勢必會給聚乙烯管帶來一個廣闊的市場。然而無論是從生產(chǎn)、制造、施工、燃氣管網(wǎng)規(guī)劃、檢測等方面，聚乙烯管道都存在安全隱患。目前［8］國內(nèi)聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)已有上百家，擁有的PE管材生產(chǎn)線1 500左右，但仍有部分不法公司用非燃氣用聚乙烯材料制造PE管材，給經(jīng)濟、人身安全造成極大的損害。管道安裝人員施工不正確導(dǎo)致管材受損；管道埋深不足，為降低安裝成本，回填未埋沙。城市化的推進使得地下管線錯綜復(fù)雜［15］，其中包括燃氣、熱力、供排水、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等管線及其附屬設(shè)施，并分別隸屬于不同部門建設(shè)管理。任何一方在開挖建設(shè)檢修時，由于對地下管網(wǎng)情況掌握不足造成的第三方損壞事故不計其數(shù)。檢測方面，目前國內(nèi)還沒有一部完備的聚乙烯管道安全運行檢測方案，已有的也只是有關(guān)燃氣用PE管安裝、維護以及特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范方面的規(guī)章制度。對于PE管道焊接接頭內(nèi)部質(zhì)量檢測也缺乏統(tǒng)計的規(guī)范標準，目前只是加強對技術(shù)人員的考核，但仍然無法杜絕無證上崗的現(xiàn)象。

3 應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型聚乙烯管道所需轉(zhuǎn)變

管材生產(chǎn)方面：國家要加強管理，對于聚乙烯管材驗收做到全面高效，驗收標準要與國際標準一致。并加大力度打擊不法聚乙烯管材生產(chǎn)商，不但進行經(jīng)濟上的處罰，也要對行徑惡劣的追究法律責(zé)任。

施工安裝方面：在鋪設(shè)新的管道前要與其他地下管線部門做好協(xié)調(diào)工作，對地下管網(wǎng)布局做到心中有數(shù)，并與各管線之間留出安全裕量。并在經(jīng)濟允許情況下，由有關(guān)部門派遣專業(yè)人員對施工作業(yè)情況進行監(jiān)察。盡快制定焊接接頭質(zhì)量檢測標準，擬定整個PE管線安全運行檢測方案。

技術(shù)人員方面：對于在崗人員進行二次考核，并定期對技術(shù)人員進行培訓(xùn)，做到第一時間掌握最新技術(shù)。國家要加大對新型聚乙烯材料的開發(fā)研制力度，如何減小蠕變，提高強度，增大管徑是現(xiàn)今需要突破的瓶頸。

4 結(jié) 論

由能源轉(zhuǎn)型帶來的天然氣消費的增長勢必會使聚乙烯管道得到再一次迅速的發(fā)展，然而聚乙烯管道固有的弊端會是阻礙發(fā)展的最大障礙。面對既是機遇又是挑戰(zhàn)的局面，只有對聚乙烯管道做出轉(zhuǎn)變，才能在這場能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)役中取得勝利。

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The Revelation of Energy Transformation for Polyethylene Pipe Development

JIAO Yu-jia，WU Ming，HUANG Shan
（Liaoning ShiHua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:With the reduction of coal and oil consumption， increasing of natural gas in the proportion of energy consumption， the polyethylene pipes which have many advantages compared to the traditional steel pipe are bound to open up a broader market. The discovery of new gas fields and the implementation of 13th Five Year Plan are promoting the rapid development of polyethylene industry. However， faced with both opportunities and challenges，polyethylene pipe industry has to make the corresponding change to ensure the advantage position of energy transformation.

Key words:Energy transformation； Natural gas； Polyethylene pipes； 13th Five Year Plan

中圖分類號：TQ 325.1+2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）02-0370-03

收稿日期：2015-11-16

作者簡介：焦羽佳（1989-），女，遼寧沈陽人，碩士研究生，2013年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，研究方向：從事管道完整性技術(shù)研究方向。E-mail：1225219467@qq.com。