塑料天然氣管道的運用

摘 要：20世紀70年代以來，天然氣發展速度大大超過了石油工業的發展速度，天然氣在中的比例迅速提高。管道是天然氣走向市場的重要環節。21世紀以來，各種新材料、新工藝、新設備、新技術的應用，使得天然氣管道有了很大的發展。塑料管發其易于施工、造價低廉、無需陰極保護、運輸方便等優點受到廣泛使用。

關鍵詞：塑料管；天然氣；新技術

中圖分類號：TU996.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0174-01

隨著我國國民經濟的發展，對能源的需求量與日俱增。天然氣作為一種優質、高效、清潔的能源和化工原料，迅速在國家能源結構中占據重要地位。進入21世紀以來，我國天然氣發展速度加快，大大超過了石油工業的發展速度。天然氣發展“十二五”規劃中明確規定，到2015年國產天然氣供應能力達到1 760億 m3左右，年進口天然氣量約935億 m3。我國城市和縣城天然氣用氣人口數量約達到2.5億，約占總人口的18%。因此，大量的天然氣輸配系統正在建設之中。

管材是燃氣工程中最主要的施工用料之一，目前燃氣管道的管材主要有鋼管、鑄鐵管和聚乙烯管，如何合理的選擇管材是確保工程質量、安全供氣和降低工程造價的重點。近幾十年來，全球輸氣管道建設進入了高峰時期，各種新材料、新工藝應用，使得天然氣管道在設計、施工、管材、運營管理方面有了很大發展。塑料材料以其易于施工、造價低廉、無需陰極保護、運輸方便等特點受到美國、加拿大等國輸氣公司的歡迎。塑料管道在天然氣行業中的使用已被列入美國、加拿大國家標準。

1 塑料天然氣管道相關規范簡介

1.1 《燃氣用埋地聚乙烯管道系統》（GB-15558.1-2003）

GB-15 558分為三個分部，分別為管材、管件、閥門。分別規定了以聚乙烯混配料為主要原料，經擠出成型的燃氣用埋地聚乙烯管材、管件、閥門的的定義、符號、材料、一般要求、幾何尺寸、力學性能、物理性能、試驗方法、檢驗規則、技術文件、標志和標簽，以及包裝、運輸、貯存。根據ISO4437、ISO8085、ISO10938起草，根據我國國情作了一些修改。

1.2 《聚乙烯燃氣壓力管、配管及管件規格》（ASTM-D-

2513）

規格對材料性能及測試方法，尺寸與公差，靜壓爆破強度，耐化學性能，聚乙烯管材的耐快速裂紋增長性能，燃氣輸送用管道及管件的施工作了規定。

1.3 《燃氣輸送用塑料管道系統聚乙烯（PE）》（EM-

1555）

歐洲標準于2002年11月1日通過。包括以下幾個部分：總則，管材，管件，閥門，系統應用的適宜性，符合性評價指南。

2 塑料天然氣管道的發展和使用情況

1933年英國ICI公司首先發現了聚乙烯（PE），由于工業的高速發展，造成鋼鐵材料的短缺。各國開始在天然氣輸送方面研究使用塑料管道的可行性。在1949～1969年間，美歐洲等國分別研發醋酸-丁酸纖維素、硬聚氯乙烯、耐沖擊聚氯乙烯、環氧玻璃鋼、聚乙烯等材料。隨著研究的深入和對天然氣工程的不斷總結積累，各國漸漸地認識到聚乙烯材料的優越性。1988年國際煤聯（IGU）配氣委員會達成共識，在經過五十看來的反復比較，一致認為聚乙烯材料在輸送天然氣方面安全可靠，維護方便，經濟實用。時至今日，聚乙烯管道已成為最成熟的塑料管道品種之一。

歐洲的塑料天然氣管道使用率為全國最高。法國近年來新敷設的天然氣管道已經全部使用聚乙烯管道，英國、丹麥等國使用率超過90%荷蘭是最早使用塑料天然氣管的國家，50%天然氣管是塑料管；英國從1969年開始使用PE燃氣管，到1991年4月，英國已鋪設16～500 mm的塑料管18.5萬 km，可繞地球四周半。美國1993年敷設PE燃氣管3.2萬 km。

我國的塑料天然氣管道研究工作起步較晚，從1987的 “聚乙烯燃氣管專用料研制和加工應用技術開發”開始，經過二十多年的發展，從專用原料、管件加工、工程應用、標準規范制定進行了全面研究，取得巨大成果。1995年頒發了相關行業規程。目前，塑料天然氣管道已經全面推廣使用。在全國大范圍的推動下，我國的聚乙烯管道的生產和使用技術，達到國際先進水平。這對聚乙烯管道的發展打下了堅實的基本。目前，國內聚乙烯管道管道產量己達到萬噸級。

3 塑料管道新技術

美國燃氣技術研究院（GTI）正在開發一些對燃氣行業非常有益的塑料管道新技術項目。

3.1 在更高的壓力下使用的新型塑料管道（聚酰胺PA12）

與傳統的配氣管道相比，PA12管道系統已具備能在更高的運行壓力與更大管徑條件下安全使用的潛力，并且流動能力也不會受到影響。在對PA12材料進行很多試驗后，研究人員已開發出PA12管道物理特性綜合數據庫，目的是滿足在施工、維護、運行等方面的要求。

3.2 聚乙烯管刮痕/橢圓度檢測

GTI微電子實驗室開發出一種刮痕和橢圓度指示器，它可對鋪設期間的聚乙烯管線進行快速精確的安全檢查。在現場，檢測管子的橢圓度和刮痕深度一般需要采集兩個計數并進行數學計算，這是一個相當緩慢的過程，且非常不便，將這種新裝置與一個簡單的計算器連接便可自動計算，該裝置將一個電子“深度表”針頭與傳感器連接。傳感器將針頭位置轉換為數字信號，并將其傳給便攜式計算機，由計算機解釋數據。

3.3 一種可示蹤的磁性塑料管

在繼續研究聚乙烯管定位技術和開發商業性定位設備的同時，GTI的一個項目組已經成功地證明，制造一種磁性可探測的塑料管材料使將來的管道系統很容易定位且安裝簡單可行，在磁性聚乙烯管制造過程中，鐵氧體顆粒與常規聚乙烯樹脂復配、擠壓，并按螺旋方式磁化，作為氣體管子的標識。已經完成的試驗包括現場研究表明可以在典型的埋地嘗試下對這種材料定位。GTI正在與數家大型非金屬氣體管道制造商洽談許可證授權和商業化計劃。

耐久性實驗表明，加上磁性填料后，塑料管道的力學性質并未降低。2000年3月，Plexco公司（Chevron化學公司的分部）生產了一批規格、材料等級、密度各異的磁性塑料管道，用于進一步現場測試。磁性管道（磁化微粒最多占24%）被歸并為ASTM D2 513類，并且已接受塑料管道研究所的實驗評級（1 250 HDB級）。目前正在進行現場應用研究，目的是進一步確定管道在不同位置的示蹤性與機械性能，并提供新技術產生效益的量化指標。

4 新型塑料管道

4.1 鋼骨架塑料復合管

鋼骨架塑料復合管是發焊接成型的網狀鋼絲骨架為增強體，熱塑性塑料為連續基材，經擠出復合成型的新型管道。具有較高的強度、剛度、抗沖動性能。耐磨性能達到普遍鋼管的8倍，同時具有塑料管道相同的耐腐蝕性能。導熱系數低，保溫效果好。內壁光滑，粗糙度能達到0.22 um。鋼骨架塑料復合管同時具備了鋼管與塑料管的優點，而又克服了各自的缺點。

鋼骨架塑料復合管的連接與聚乙烯管道相同，采用電熱熔連接，技術成熟可靠。

4.2 鋼絲網骨架塑料（聚乙烯）復合管。

鋼絲網骨架塑料（聚乙烯）復合管（英文縮寫PSP或S-

RTP），是以高強度鋼絲左右螺旋繚繞成型的網狀骨架為增加體，以高初試聚乙烯為基體，用高性能的粘接樹脂將鋼絲網骨架與內外層高密度聚乙烯緊密連接為一體的新型管道。這種管道的物理性能遠遠強過塑料管道，且具有塑料管道相同的防腐性能。使用溫度提高，導熱系數低。低溫下使用不需要加保溫，內壁光滑不容結垢，水壓損失比普遍鋼管低30%。

鋼絲網骨架塑料復合管執行標準：CJ/T 189-2007。

5 結 語

綜合近年來國內外聚乙烯燃氣管道的使用情況，聚乙烯管道代替鋼管有明顯的技術經濟優勢。天然氣行業中使用塑料管將是大勢所趨。我們應在這方面及早做準備，充分利用國內外的先進技術和經驗，獲得更長遠的經濟效益。

參考文獻：

[1] 張淑華，孫麗華.塑料天然氣管道技術發展現狀[J].國外油田工程，1999，（10）.