淺談PE管在天然氣管網(wǎng)中的施工技術(shù)

文／戢丹 杭州港華燃?xì)庥邢薰?浙江杭州 310000

1、PE管在天然氣管網(wǎng)中的使用現(xiàn)狀

PE樹脂是一種化學(xué)結(jié)晶度高、非常有極性的熱性可塑性復(fù)合樹脂，由單體乙烯聚合而成，又分為高密度、中密度和低密度三種不同密度類型的聚乙烯。產(chǎn)品原態(tài)原理PE的樹脂外表主要呈一層乳白色，在微薄的橫截面之下呈一定腐蝕程度的白色半透明狀。根據(jù)PE樹脂加工后的應(yīng)用條件不同，需要選擇不同牌號的PE樹脂，同時對加工器械-擠出機(jī)和模具的要求也不盡相同。PE樹脂材料相較于其他管材耐腐蝕性更好、使用壽命更長、流通能力更大，有優(yōu)良的硬度，耐大多數(shù)日常生活和其他工業(yè)用品及化學(xué)品的腐蝕特性。因此,PE管被廣泛應(yīng)用于建筑物給水排水、城市供水、城市燃?xì)夤?yīng)、農(nóng)田灌溉用管以及工業(yè)用管等。燃?xì)夤艿烙?PE管，在國內(nèi)已經(jīng)有二十余年的歷史，我國自1980年開始研究 PE燃?xì)夤埽S著研究的深入和實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，國家在2O世紀(jì)末頒布了《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿摹返榷嗖糠钜?guī)章制度。這些規(guī)章制度在一定程度上推動了 PE管在燃?xì)夤艿乐械膽?yīng)用進(jìn)程。近年來，由于PE管具有的眾多優(yōu)勢，使在燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)乃泄懿闹?，PE管材的用量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他管材，例如傳統(tǒng)的無縫鋼管。PE管在實(shí)用方面比鋼管有著明顯的優(yōu)勢，在沿海土地潮濕的地段，地下水位也很高，安裝無縫鋼管的使用壽命在三十年左右，而PE樹脂管材不僅防腐蝕能力強(qiáng)，而且能夠預(yù)防細(xì)菌或藻類滋生，使用壽命高達(dá)四十年以上。隨著生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程也在不斷加快，PE管材需求量逐漸增加，相較于其他傳統(tǒng)管材在市場上也更受歡迎，在燃?xì)獠牧鲜袌鲆哺軞g迎。

2、PE管在天然氣管網(wǎng)中的作用

2.1 投資成本低

PE燃?xì)鉄崴艿纼r格具有一定的市場價格優(yōu)勢，主要是由于其優(yōu)良的材料性能，造就了其低成本、低價格的特點(diǎn)，比普通管、鑄鐵和其他金屬燃?xì)夤艿辣阋耍瑥亩軌蛘紦?jù)更多的市場份額，其使用壽命也比金屬長得多。由于其耐腐蝕和不受藻類植物侵蝕的特性，不需要做出特殊的防腐處理，使用壽命也更加長，普通金屬塑料管道的實(shí)際使用壽命約一般為20a，而普通PE金屬管道的實(shí)際使用壽命最多為50a。另外，PE管道的內(nèi)壁較其他傳統(tǒng)材料更加光滑，且不容易結(jié)污垢，相同管徑、長度和壓力下要比其他管材的流通量更大，與其他金屬管材相比，PE管材大約能減少工程投資的1/3左右，降低了工程造價，因而經(jīng)濟(jì)上更加劃算，成為更多投資者的選擇。與此同時，PE管道非常堅(jiān)固耐用，可直接插入實(shí)際工業(yè)應(yīng)用程序文件中的金屬通道中，施工簡單、維修方便，管體輕便搬運(yùn)簡單，焊接口少相對容易，連接簡單，方法靈活多樣，可采取多種降低施工難度和工程成本的方式，從而顯著節(jié)省了施工成本。

2.2 較好的耐沖擊性和撓性

PE型優(yōu)質(zhì)管本身結(jié)構(gòu)具有很高的材料橫向拉伸韌性，耐沖擊和它的抗腐蝕強(qiáng)度高，斷裂時的橫向伸長率一般也都不會大大超過500%，因此對不均勻高度材料沉降和嚴(yán)重材料錯位的各種環(huán)境下其適應(yīng)能力非常強(qiáng)。當(dāng)然即使PE型優(yōu)質(zhì)管在適應(yīng)全球氣候地質(zhì)學(xué)和氣候變化的多重環(huán)境外力作用下，也很容易就會使其本身受到嚴(yán)重錯位破損。PE的較高橫向撓性和抗作用力也使得了PE型優(yōu)質(zhì)管本身結(jié)構(gòu)可以更加便于對其進(jìn)行快速連接盤卷（尤其最好的還是選擇使用帶子管徑小的那種比如PE型優(yōu)質(zhì)管），減少了大量的這些材料障礙連接件和塑料管件。PE型優(yōu)質(zhì)管的整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)走向容易依照目前材料連接施工工藝處理方法的具體技術(shù)要求從而容易進(jìn)行重大結(jié)構(gòu)改變。而在材料連接施工中如果管子遇到一些材料障礙物，可以按照管子允許的彎曲度和角度或者半徑大來進(jìn)行連接繞過這些材料障礙，這樣就好了，這可不會大大降低這些材料連接施工時的操作難度。

2.3 適應(yīng)能力強(qiáng)

現(xiàn)代燃?xì)夤艿澜ㄔO(shè)的趨勢越來越深，越來越多樣化。在這種使用情況下，PE新型燃?xì)夤┧艿莱浞诛@示了其適應(yīng)能力強(qiáng)、適用范圍廣的優(yōu)勢。首先，其燃?xì)忭g性、撓性很好，抗震性好，對管錯位和不均勻沉降等適應(yīng)性強(qiáng)，其可以盤卷，便于按照施工方法要求進(jìn)行改變，比如：在施工的過程中遇到了障礙物，則可以在PE管材允許的彎曲半徑范圍內(nèi)繞過障礙，在一定程度上降低了施工難度，也體現(xiàn)出了PE管材極高的適應(yīng)性。PE新型燃?xì)夤┧艿涝谡Ｈ細(xì)膺\(yùn)行中的環(huán)境下對其適應(yīng)性很強(qiáng)。其抗應(yīng)力開裂性能良好，普通管道發(fā)生開裂，裂紋以很快的速度傳遞，瞬間整根管材都會被破壞，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)PE管抗裂紋傳播的能力比其他管材要強(qiáng)。PE管的抗低溫能力也極強(qiáng)，其可在零下六十度內(nèi)的環(huán)境安全使用，低溫脆化溫度極低，其耐磨性是鋼管的4倍。由于其強(qiáng)度較高，因此在復(fù)雜環(huán)境和地質(zhì)中也可以在不造成中斷的情況下進(jìn)行很強(qiáng)的彎曲，并且連接性很低，從而使復(fù)雜設(shè)計項(xiàng)目具有很高的適應(yīng)性。

3、PE管在天然氣管網(wǎng)中的使用要求

3.1 管材的強(qiáng)度

管材的抗拉強(qiáng)度一般包括延伸率、屈服能力極限和流體抗拉運(yùn)動強(qiáng)度幾個主要指標(biāo)，取決于型鋼管材的主要材質(zhì)。PE型鋼管材在堅(jiān)韌抗拉性高強(qiáng)度、耐沖擊和高強(qiáng)度等多方面都明顯高于普通鋼管。

3.2 管材的抗腐蝕能力

燃?xì)馊剂辖o水管材工程管道使用環(huán)境中的各種燃?xì)饨o水管材內(nèi)部容易發(fā)生過度腐蝕性的問題雖然可以完全地被忽略，但室內(nèi)外的各種燃?xì)夤懿慕o水工程管道很有可能會長期一段時間由于接觸惡劣的水大氣環(huán)境，容易直接導(dǎo)致管材出現(xiàn)內(nèi)部過度腐蝕，這就是我們可以直接要求室內(nèi)燃?xì)饨o水管材廠主要人員應(yīng)該應(yīng)當(dāng)具有良好的燃?xì)夤懿墓荏w抗腐蝕氧化處理技術(shù)能力。PE型的燃?xì)夤懿墓荏w應(yīng)該應(yīng)當(dāng)具有良好的可以抵抗各種不同化學(xué)物質(zhì)腐蝕處理介質(zhì)的抗侵蝕氧化處理技術(shù)能力，在各種燃?xì)夤懿墓荏wPH 的腐蝕數(shù)值、溫度和室內(nèi)空氣當(dāng)中含氧量高的實(shí)際情況下都主要應(yīng)該應(yīng)當(dāng)具有良好的管材抗腐蝕氧化處理技術(shù)能力，即使燃?xì)夤懿墓荏w表面自然內(nèi)部發(fā)生過度腐蝕從而受損，也很有可能會在惡劣大氣氧化常態(tài)下導(dǎo)致管材自然內(nèi)部發(fā)生過度氧化從而難以恢復(fù)。

3.3 管材的斷裂韌性

管材脆性斷裂主要分為有嚴(yán)重斷裂韌性和管材高度斷裂脆性兩種，其中，韌性斷裂管材高度斷裂主要原因是由于裂紋橫向應(yīng)力拉伸缺陷和由于管材過大強(qiáng)度橫向應(yīng)力拉伸得過大應(yīng)力缺陷作用下所導(dǎo)致的，脆性斷裂的具體形成及其原因主要包括有過大橫向應(yīng)力、裂紋少等應(yīng)力缺陷和嚴(yán)寒高冷低溫。PE典型類型塑料管材脆性斷裂后的橫向伸長彎曲率〉350，本身不一定完全存在過小應(yīng)力大和裂紋少等應(yīng)力缺陷，對嚴(yán)寒高冷低溫高熱環(huán)境下具有較強(qiáng)的冷熱抵抗性，有技術(shù)效率很好地完全避免了類型管材脆性斷裂后的缺陷大和問題多的情況發(fā)生。

4、PE管在天然氣管網(wǎng)中的使用案例

以哈爾濱市PE管城市燃?xì)夤艿缿?yīng)用選材及分析：

滕州華潤燃?xì)庥邢薰镜臍庠磥碜杂趪椅鳉鈻|輸工程冀寧，2008年1月七彩陽光城小區(qū)的通氣系統(tǒng)點(diǎn)火，標(biāo)志著焦煤天然氣在北京城區(qū)的順利全部引入。隨后北京燃?xì)饧瘓F(tuán)公司分別于2008和2009年對北京城區(qū)東部、北部、南部和北京鐵路以西五個區(qū)域分別進(jìn)行了城區(qū)天然氣管道置換，完成了城區(qū)焦?fàn)t煤氣管道到城區(qū)天然氣的管道轉(zhuǎn)換。在城區(qū)天然氣管道置換的施工過程中，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)原有的地下水道管網(wǎng)為各種鑄鐵管和各種防腐不銹鋼管，因?yàn)槠涔懿氖褂眯再|(zhì)和管道使用壽命年限已久而亟待重新更換。通過參考國內(nèi)大中城市成熟的地下施工管理先例，公司首次引進(jìn)了PE線的管。2008年4月在北京鴻福花園和佳園市政小區(qū)的總體設(shè)計中我首次大量采用了PE管將其作為市政小區(qū)大型庭院地下管道，此后在國內(nèi)市政小區(qū)中壓和其他小區(qū)中壓的低壓大型庭院地下管道的設(shè)計施工中我又開始大量采用PE線的管。與此同時燃?xì)夤疽呀?jīng)開始對國內(nèi)城區(qū)舊地下管網(wǎng)管道進(jìn)行升級改造，用帶有PE線的管逐步完全替換國內(nèi)原有的城區(qū)老舊地下管道。在城區(qū)新建地下小區(qū)的設(shè)計施工和舊地下管網(wǎng)進(jìn)行改造的施工過程中，PE線在管道的總體設(shè)計、施工和后期維護(hù)逐步成熟。經(jīng)過多年的設(shè)計施工和維護(hù)運(yùn)行，取得了一些良好效果并已不斷摸索積累出一些新的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)。

5、PE管在天然氣管網(wǎng)中的使用注意事項(xiàng)

第一，地下水和燃?xì)夤┧艿拦芫€不得從高層建筑物和大型公共構(gòu)筑物的下面進(jìn)行穿越。PE管道的底基層到管道頂部的最小復(fù)蓋層必須由國家/地區(qū)明確指定：行車道下方的PE管道不能小于0.9m。PE排水管道應(yīng)設(shè)在行人汽車道下方，不得直徑小于0.6m。位于機(jī)動車輛下方的PE線路不能鋪設(shè)在0.5m以下。PE水下高度不能小于0.8m。

第二，雖然PE姿態(tài)本身更為靈活，但當(dāng)?shù)匦伟l(fā)生變化時，它可以在自然布線時彎曲。但是，如果PE姿勢變形超出限制，則可能會因蠕蟲而損壞。因此，在一個PE直線管道的實(shí)際允許布線施工過程中，折彎布線半徑一般不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于管道公稱布線直徑的25倍。如果一個管段上方安裝有管件，則PE管道的實(shí)際允許公稱折彎布線半徑一般不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于管道公稱布線直徑125。

第三，在處理管道時，不要在通道內(nèi)放置剛性磚，必要時還要在上面放置0.15米厚的異構(gòu)體或沙子。管道補(bǔ)充期間，管道周圍也不得出現(xiàn)剛性建筑物垃圾。如有必要，應(yīng)在重新填充殘余垃圾之前，在管道頂部上方0.15米處用絕緣膠帶或沙子重新填充。

6、PE管在天然氣管網(wǎng)中使用過程中可能會遇到的問題以及解決方案

6.1 聚乙烯管道在城市燃?xì)夤こ虘?yīng)用中存在的問題

（1）容易遭到人為的破壞

目前我國城市社區(qū)燃?xì)饩S修工程所需要使用的城市聚乙烯燃?xì)夤艿来罅康谋煌当I破壞，聚乙烯燃?xì)夤艿辣煌当I破壞的主要構(gòu)成原因就是由于偷盜使用天然氣，由于城市聚乙烯燃?xì)夤艿赖墓荏w質(zhì)量硬度相對于普通鋼管來說相對較低，由于管道硬度較小，偷盜中的施工人員就已經(jīng)牢牢抓住了偷盜使用城市聚乙烯的這一主要技術(shù)缺點(diǎn)，對整個城市社區(qū)聚乙烯柴油燃?xì)饩S修管道全部停止進(jìn)行偷盜施工或者破壞，偷盜或者使用城市天然氣。

（2）聚乙烯管道受溫度影響大，使用受限制

由于這些聚乙烯燃?xì)夤艿澜?jīng)常受到夏季溫度的變化影響很大，所以現(xiàn)在一般只能直接埋在地下才能使用或者在沒有紫外線被太陽遮擋的時候情況下才能使用，這也是由這些聚乙烯燃?xì)夤艿赖氖褂霉懿牟馁|(zhì)決定的。目前，許多大型城市和一些地方因?yàn)樗囊恍┑乩硖匦远_始急需大量使用這些聚乙烯隧道管，但是由于這些大型城市本身就是具有夏季溫度較高的地理特征，而且城市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密度較大，道路的管網(wǎng)密集，所以不是很適宜大量使用這些聚乙烯隧道管，對于這些大型城市來說，這無疑就會是一個很大的經(jīng)濟(jì)損失。這樣一來就已經(jīng)大大的程度限制了這些聚乙烯隧道管的實(shí)際適用范圍，這種適用限制對于目前我國的長期經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生了一定的不利影響，所以必須及時想出一些解決的對策措施來盡量降低這種損失。

6.2 面對聚乙烯管道應(yīng)用問題所提出的措施

（1）建立有效的監(jiān)督管理機(jī)制

對一個聚乙烯燃?xì)夤艿赖陌踩茐奶幚韥聿扇⊥凳褂锰烊粴獾倪`法行為，有關(guān)政府部門認(rèn)為應(yīng)該及時采取有效的整治措施可以來有效避免這種突發(fā)情況的再次發(fā)生，建立安全監(jiān)督檢查管理機(jī)制，這就是一個很好的整治舉措。工程施工管理部門同時應(yīng)該與相關(guān)政府部門聯(lián)合研究制定這一管理制度，在每一個每條聚乙烯燃?xì)夤艿谰€所經(jīng)過的每個城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊應(yīng)該建立一個相關(guān)的安全監(jiān)督檢查管理人員隊(duì)伍，讓這些負(fù)責(zé)人每天對每個聚乙烯燃?xì)夤艿浪?jīng)過的每條線路情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)督、巡查，這樣我們會不斷加大相關(guān)人力的力量投入，但是同時相比于經(jīng)常都會發(fā)生的各種突發(fā)狀況，這種人力損失就很小。

（2）在聚乙烯管道表面進(jìn)行制冷加工

在前文中已經(jīng)提到由于我國聚乙烯燃?xì)夤艿酪话阒荒茉诳諝鉁囟鹊突蛘咧挥凶贤饩€被完全遮擋的那種情況下它才可以被正常使用，大大的大幅降低了我國聚乙烯燃?xì)夤艿赖膶?shí)際使用率，這對于目前我國的一些燃?xì)夤峁こ虂碚f將來會是一個巨大的經(jīng)濟(jì)損失。但是，如果對我國聚乙烯燃?xì)夤艿赖囊恍┍砻鎸?shí)施進(jìn)行一些這種制冷的技術(shù)措施，就一樣可以對這些技術(shù)限制不予理睬，不管在我國氣溫高還是在氣溫低的任何地方都一樣可以正常使用。那么，怎么樣能夠來對其他的表面實(shí)施進(jìn)行這種制冷的一些技術(shù)限制措施呢？目前我國有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員還在深入研究進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中。如果這項(xiàng)技術(shù)措施真的能夠研究實(shí)現(xiàn)出來并真的應(yīng)用于我國聚乙烯燃?xì)夤艿兰捌淙細(xì)夤峁こ讨?，將來就會大幅擴(kuò)大我國聚乙烯燃?xì)夤艿赖闹饕獞?yīng)用領(lǐng)域范圍，大量的材料取代一些材料質(zhì)量比較高，施工時間所需要的大量消耗人力物力，勞動強(qiáng)度極高的新型管材，從而能夠奏效的降低我國施工燃?xì)夤こ痰募夹g(shù)成本，節(jié)省許多不被認(rèn)為浪費(fèi)的人力資源，挽回大量的經(jīng)濟(jì)損失。

結(jié)語：

綜上所述，PE管由于其耐腐蝕、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)良性能以及其材料本身特點(diǎn)，其優(yōu)越性是顯而易見的，被全國許多大中城市在城市供水、供燃?xì)夥矫娌捎?，也被用作許多農(nóng)業(yè)用途，其效果普遍良好，為大多數(shù)人所青睞。聚乙烯（PE）排水管材料是國家建設(shè)部企業(yè)推廣項(xiàng)目使用的新生產(chǎn)材料、新生產(chǎn)工藝，施工時只要仔細(xì)研究落實(shí)每一個環(huán)節(jié)施工管理環(huán)節(jié)，按客戶要求按期施工，定能真正達(dá)到客戶滿意的施工效果。