煤層氣集輸管道管材的分析對(duì)比

王 嘯

0 引言

煤層氣是我國(guó)一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)，屬清潔能源，它的充分利用是一項(xiàng)功在當(dāng)代，利在千秋的產(chǎn)業(yè)，省委、省政府提出轉(zhuǎn)型發(fā)展，氣化山西的目標(biāo)，煤層氣是其中一項(xiàng)指標(biāo)。煤層氣集輸管道管材的選用成為一大課題，現(xiàn)階段大部分采用無縫鋼管(執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8163-2008)，無縫鋼管作輸氣管道中的主要材料毋庸置疑，但是隨著科技的進(jìn)步，一種新型管道材料逐漸受到輸氣、輸油等行業(yè)的青睞——聚乙烯管材，俗稱PE管材。那么，無縫鋼管和PE管材主要有哪些利弊。

1 管材進(jìn)場(chǎng)

1)無縫鋼管進(jìn)場(chǎng)后首先要對(duì)其進(jìn)行除銹、防腐。一般采用“三油兩布”或3PE的防腐方法，此方法在施工的時(shí)候比較耗時(shí)，污染大，并且在施工的過程中會(huì)出現(xiàn)局部防腐漆刷不到位等問題，因此會(huì)產(chǎn)生很多防腐死角，這就大大降低了管道的使用壽命。

2)PE管材進(jìn)場(chǎng)后只需對(duì)其進(jìn)行必要的遮蓋，防止雨淋和太陽照曬。

2 現(xiàn)場(chǎng)布管

1)無縫鋼管在布管的過程中由于自身的重量過大會(huì)帶來很大的不便。所采用的無縫鋼管一般為9 m～12 m，以φ76×5為例，它的理論重量為8.75 kg/m，其中一根為90 kg。因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布管施工造成了很大的困難。

De75 PE100徑厚比11管材一般為9 m，12 m，它的理論質(zhì)量是1.63 kg/m，容易搬運(yùn)和安裝，這樣就大大降低了對(duì)人力和設(shè)備的要求及布管的費(fèi)用。

2)管道布管前要先進(jìn)行掃線。無縫鋼管施工時(shí)需要在平整場(chǎng)地進(jìn)行焊接工作，而根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)管溝難免會(huì)出現(xiàn)溝底不平的現(xiàn)象(石方段)，無縫鋼管容易出現(xiàn)懸空現(xiàn)象，施工質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)瑕疵。

PE管材可以采用彈性敷設(shè)，在施工的過程中遇到溝底不平和角度較大的管溝時(shí)能夠很容易地進(jìn)行布管，從而避免了以上情況的發(fā)生，可以保證施工質(zhì)量。

3)無縫鋼管在布管的過程中如遇到堅(jiān)硬的石塊會(huì)劃傷表面，對(duì)“三油兩布”和3PE防腐造成破損，從而必須重新對(duì)其進(jìn)行防腐，這樣很容易產(chǎn)生破損的管道，長(zhǎng)期埋設(shè)在土壤中，土壤中的化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)其產(chǎn)生各種降解作用，從而腐蝕管道，降低壽命。另外，“三油兩布”和3PE防腐的防腐材質(zhì)暴露在陽光下時(shí)很容易發(fā)生氧化，長(zhǎng)期下去就會(huì)導(dǎo)致脫落，從而降低防腐保護(hù)的作用。

PE管材在布管的時(shí)候要注意不被尖銳物體劃傷，因此在管溝開挖時(shí)要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況對(duì)管溝進(jìn)行處理，如遇到石方段的情況就必須在布管前對(duì)管溝溝底鋪墊細(xì)土后方可布管。另外，PE管材可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，土壤中存在的化學(xué)物質(zhì)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生任何降解作用，PE管材含有2%～2.5%均勻分布的炭黑的聚乙烯管材能夠在室外露天存放或使用50年，不會(huì)因遭受紫外線輻射而損壞。

PE管材也有它明顯的缺點(diǎn)，其材質(zhì)不如無縫鋼管的材質(zhì)堅(jiān)硬，因此在管道放線的時(shí)候就要考慮到不能把其位置定在車流量或承載較大的地段周圍，以免后期運(yùn)行的時(shí)候造成對(duì)PE管材的長(zhǎng)時(shí)間擠壓而出現(xiàn)破損、斷裂等現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場(chǎng)焊接

1)無縫鋼管焊接前要進(jìn)行除銹、打坡口工作，且無縫鋼管平均20 min才能焊接(氬弧打底電焊罩面)好一道焊口，若在地形相對(duì)復(fù)雜的情況下其時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。

PE管材采用電熱熔方式連接，接頭的強(qiáng)度高于管道本身的強(qiáng)度，且PE管管道與其他管道采用法蘭連接，方便快捷，平均5 min便可焊接好一道焊口。

2)在天氣寒冷的情況下，對(duì)無縫鋼管進(jìn)行焊接前還要對(duì)焊條進(jìn)行加熱處理，因此焊接質(zhì)量會(huì)大打折扣。

PE管材的低溫脆化溫度極低，可在－60℃～60℃溫度范圍內(nèi)安全使用，冬季施工時(shí)，因材料抗沖擊性好，不會(huì)發(fā)生管子脆裂的現(xiàn)象。

4 無損檢測(cè)(X射線)

按照規(guī)范要求，無縫鋼管焊接完成后必須按要求對(duì)焊口進(jìn)行無損檢測(cè)，X射線的探傷比例為20%，超聲波為100%。

PE管材不需要進(jìn)行無損檢測(cè)，有效地提高了工作效率。

5 吹掃及試壓

無縫鋼管和PE管材，在吹掃和試壓上要求基本一致。

試壓分為強(qiáng)度性試壓和嚴(yán)密性試壓:1)強(qiáng)度性試壓為4 h，要求達(dá)到設(shè)計(jì)壓力1.25倍，壓損不得大于0.02 MPa;2)嚴(yán)密性試壓為24 h，要求壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力1.0倍，壓損不得大于0.02 MPa。

6 補(bǔ)口及補(bǔ)傷

無縫鋼管在吹掃、試壓完成后要對(duì)焊口進(jìn)行防腐，同樣采用“三油兩布”或熱吸縮帶的方法，在對(duì)其焊口進(jìn)行防腐的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)除銹不干凈、玻璃絲布或熱吸縮帶纏繞不緊的現(xiàn)象，降低防腐質(zhì)量和效果，產(chǎn)生質(zhì)量瑕疵。

PE管材不需要以上施工步驟，大大縮短了施工時(shí)間。

7 管溝回填

無縫鋼管和PE管回填時(shí)必須按規(guī)范要求回填。回填前先回填200 mm厚的細(xì)土，且回填土必須高出地面300 mm，逐層夯實(shí)。

8 后期運(yùn)行

1)由于抽采煤層氣的同時(shí)會(huì)有一定的水氣隨之進(jìn)入管道內(nèi)，水氣里含有多種礦物質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)使無縫鋼管的內(nèi)壁產(chǎn)生各種化學(xué)反應(yīng)，從而縮短無縫鋼管的使用壽命。

PE管材具有光滑的內(nèi)表面，且可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，其曼寧系數(shù)為0.009，光滑的表面和非粘附特性保證了管道具有較傳統(tǒng)管材更高的輸送能力，同時(shí)也降低了管路的壓力損失。

2)煤層氣集輸管道遍布區(qū)域非常廣泛，包括河道、深山、村莊附近等各種復(fù)雜的環(huán)境，因此存在諸多隱患:如遇到無縫鋼管破損的情況，修復(fù)的時(shí)候首先要斷掉氣源，并把管道內(nèi)殘余的氣體用空氣或氮?dú)庵脫Q掉方可焊接。

PE管材出現(xiàn)破損需修復(fù)時(shí)只需斷掉氣源，管道內(nèi)殘余的氣體泄壓后便可進(jìn)行熱熔修復(fù)，這樣有效地縮短了搶修的時(shí)間，在短時(shí)間內(nèi)即可減少氣量的損失，并有效降低了發(fā)生各種險(xiǎn)情的可能性。

綜合上述多個(gè)方面，同無縫鋼管相比，PE管材從管道進(jìn)場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)布管、管道連接、管道施工及維護(hù)、管道檢測(cè)等方面都體現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)貫穿整個(gè)煤層氣集輸管道施工的全過程，能夠有效地節(jié)約人力物力，節(jié)省施工時(shí)間，降低施工難度，減少投資，并且可以有效地進(jìn)行維護(hù)及防止安全事故的發(fā)生。總體而言，使用PE管材進(jìn)行集輸管道施工，可以從各個(gè)環(huán)節(jié)提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價(jià)，提高投資效益。

[1]王海琴.鋼骨架聚乙烯復(fù)合管安裝工藝和實(shí)際應(yīng)用探討[J].山西建筑，2010，36(5):164-165.