燃氣聚乙烯管的應用

李志軍

（北京優奈特燃氣工程技術有限公司，北京100000）

1 引言

聚乙烯管道的施工，需要有效的質量管理體系和質量控制體系，聚乙烯管道焊接接口質量至今沒有一種方便、可靠的無損探測手段。盡管在美國已經推出了非破壞性檢測設備——聚乙烯管道焊接接口的超聲波檢查系統，但目前難以推廣。在法國、日本等國家，乃至世界各國，對聚乙烯管道焊接接口的質量仍然靠對焊接過程的品質管理來解決。因此，應用聚乙烯管替換或修復現有輸配系統鋼質燃氣管道，加強原材料的質量檢驗和施工過程質量控制是保證聚乙烯管道施工成品質量的關鍵，在聚乙烯管的應用中起決定性作用。

塑料管在很多方面優于金屬管。耐腐蝕、重量輕、使用壽命長，管道內壁光滑、阻力小、不易積垢和堵塞，材料的延展率大，能吸收介質的沖擊，不受地基下沉的影響。管材制作工藝簡單、成本低、管子可制成較長的長度，易彎曲使用，節省管件，同時提高管路的氣密性，減少輸送介質的漏損。外徑小于75mm 的，可盤繞成圈供應，運輸方便。易切割，易焊接，維修、帶氣作業操作方便，不需做防腐處理，施工簡便，費用低。聚乙烯管具有良好柔韌性，可壓縮復原，管道在溝內可蜿蜒敷設。

2 聚乙烯管道的施工與質量管理

2.1 聚乙烯管道的連接方式

根據CJJ 63—2008《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》，聚乙烯管道的接口一般分為可拆與不可拆接口；不可拆接口分為焊接、熱熔接口；熱熔接口又分為熱熔對接、熱熔承插和熱熔鞍型連接接口。北京市燃氣集團公司輸配管網中聚乙烯管道的接口采用熱熔接口（管徑＞200mm）或電容套筒熔接（管徑＜110mm）[1]。

對接熔接是用加熱板和熱管端，施壓使同管徑聚乙烯管道熔化接合。對接熔接方法簡單，操作較易掌握，熔圈比較直觀，外觀易檢查。但有時會出現“假焊現象”，這樣會縮短管線的使用壽命，給以后的燃氣管線泄漏留下隱患。不同級別、不同牌號、外徑相同但壁厚不同的管材或管件采用對接連接，由于原料的熔體流動速率不同、密度不同，冷卻時收縮不一致而會產生較大的內應力，易導致斷裂，因此必須采用電熔連接。

套接熔接是同時加熱接管外部表面和套管內部表面，達到熔融狀態時，把接管管端插入套管中至接頭冷卻為止，套接熔接以電熔套接為主。電熔套接是用電熱絲加熱，使塑料管熔化接合。操作簡單，使用工具少，操作技術容易掌握。熔接質量可靠，接口不易漏氣。但使用管件多，比對接熔接成本高。在中醫大學低壓燃氣管線改造工程中，為了保證工程質量，北京市燃氣集團公司工程管理部門要求所有聚乙烯管道焊接接口采用電熔套接。

鞍式熔接是同時加熱接管外部表面和支管外部表面，使其達到熔接溫度，將支管置于接管上，保持位置不變，施加壓力直到接頭冷卻為止。此種熔接適用聚乙烯管道上連接分支三通和打孔三通等鞍式管件。鞍式熔接連接的質量不易控制，且接頭處的殘余應力較大，在燃氣工程中已很少使用。

2.2 聚乙烯管道的施工

2.2.1 土方工程

管溝寬度據埋深定，應盡可能小，通常為管材公稱直徑加0.5m。溝底如遇到有廢舊構筑物、硬石、木頭、垃圾等雜物時，必須清除，然后鋪1 層厚度不小于0.15m 的砂土或素土整平夯實。

2.2.2 敷管

管材和管件在使用前應進行嚴格的檢查。檢查管材存放年限及環境對管材的影響程度是否滿足設計使用要求，管壁是否均勻，橢圓度是否符合要求，管材上是否有劃痕，劃痕深度不得超過壁厚的10%等。

卷繞的聚乙烯燃氣管道在改變方向時可利用管材的柔性借轉角度，但借轉角度一般應小于45°。大管徑聚乙烯燃氣管道在溝槽內不易敷成蜿蜒狀。要特別注意在完成最終連接回填前要使管材冷卻到土壤溫度。在敷管過程中，如暫時中斷工作，應在管頂履蓋至少0.15m 厚回填土。無論何時管子的開端都必須臨時熱熔封堵。

聚乙烯燃氣管道在熔接時應注意以下幾點：

1）被熔接的聚乙烯管道的材料、管徑、壁厚及橢圓度要符合標準，否則不予熔接；

2）聚乙烯管道焊接時應選用主體注塑成型管件；

3）在環境溫度低于要求溫度(一般為-5℃)時，熔接部分要進行加熱處理；

4）在整個熔接過程中，不允許聚乙烯管道受任何外力影響；

5）熔接完畢，要檢查熔接部分的溫度是否冷卻到環境溫度，達到規定的冷卻時間后方可切斷電源，撤去夾具。電熔熔接要達到規定的冷卻時間后先切斷電源，然后撤去夾具。

在聚乙烯管道連接完畢后，應全面檢查接口是否合格。對接熔接時，應檢查熔圈無間斷、變形、縫隙等缺陷。熔圈的高度與寬度應符合要求并且均勻。對于套接熔接的接口，顯示孔溢出料完全凸出管件外表面且均勻則為合格。

2.2.3 回填

聚乙烯燃氣管道敷設完成并合格后，可進行回填。回填時,首先將松軟土回填到管道上，將管體壓住，在兩側同時回填，回填時應當保證所下管線四周受力均勻。在氣溫較高的季節施工，應使管道冷卻到土壤溫度方可回填。撼砂或其他作業時，嚴禁使用尖銳利器具，以免損傷管道。為加強對管道的保護，隨聚乙烯燃氣管道走向，分別設置電子標識、地面標識和警示保護板，警示保護板正上方印有醒目的標記或說明，管道及警示保護板間距0.3～0.5m。

2.3 聚乙烯燃氣管道的冬季施工

當環境溫度低于-5℃時的施工稱之為冬季施工。通常應避免冬季施工。當施工現場環境溫度低于-20℃時，除搶險外，不允許進行聚乙烯管道施工。冬季施工中，必須采取加熱保溫的方法。塑料管熔接處的表面溫度必須高于5℃，而最高溫度不大于50℃，并保持10min，使聚乙烯管道內外壁溫度趨于均勻，方可熔接。

2.3.1 加熱保溫方式

1）電加熱帶加熱保溫；

2）噴燈加熱空氣；

3）電暖風式采用其他對流，傳導輻射等方式加熱管材管件。

2.3.2 管端加熱長度

1）對接熔接時，要4 倍管徑長度；

2）電熔套接時，要2 倍管徑長度；

3）鞍式熔接時，鞍座連接處4 倍管徑長度。

聚乙烯管道夾扁斷氣時，在夾管處兩側各2 倍直徑長度，同一處不得夾2 次以上。

2.4 聚乙烯管道的穿越工程

聚乙烯管道在穿越鐵路、公路、電車軌道時，穿越方式一般為套管、涵洞、管溝。聚乙烯塑料管原則上不允許穿越熱力地溝。極特殊情況，穿越地溝段塑料管改為鋼管，并加鋼套管。鋼套管要超出地溝外墻1.0m，套管與地溝側墻必須封堵嚴密。燃氣管要比鋼套管長，套管內的燃氣管不允許有焊口，距地溝側壁1.2m 以內不應有焊口、熔口。

2.5 聚乙烯燃氣管道試驗與驗收

根據CJJ 33—2005、J404—2005《城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規范》，聚乙烯燃氣管道系統安裝完成，外觀檢查合格后，聚乙烯燃氣管道與鋼管一樣，要依次進行管線吹掃、強度試驗、嚴密性試驗。管線吹掃可分段進行，一般每次吹掃管線的長度不宜超過500m，吹掃氣體流速要大于20m/s，且不宜大于40m/s。試驗介質一般為空氣，有條件時也可采用惰性氣體[2]。聚乙烯管道吹掃時會產生靜電，這種靜電的積聚會對人或設備儀器造成傷害，所以應采取如下措施：

1）吹掃口采用4m 以上鋼管，鋼管上設置吹掃閥門；

2）該鋼管保持接地，其接地電阻小于10Ω。

2.6 質量管理

聚乙烯燃氣管道工程質量管理，貫穿于管材、管件由生產到安裝使用的整個過程，材料的選用、管件管材的質量檢查、儲運裝卸過程監督管理、焊接過程的控制、管道的安裝施工以及質量檢測等，都需要有專人負責，北京市燃氣集團對所有聚乙烯燃氣管道施工單位技術人員進行了培訓，通過培訓考核，提高生產人員、施工人員對產品性能的認識，提高他們的質量意識，熟練掌握并正確執行生產施工工藝規程，提高作業能力，考核合格后方能持證上崗操作，對操作過程進行紀錄，對結果進行考評。

3 聚乙烯燃氣管道的不足

1）強度比金屬低。這使其在運輸、下管過程中易于劃傷，其他工程在建設過程中，如打眼、鉆孔、挖土方等工程，尤其是非開挖技術的使用極易破壞塑料管，造成漏氣。在筆者公司負責的中憬豪庭天然氣工程外線施工中，由于回填土沒有嚴格按照操作規程施工，致使在工程強度試驗時壓力不能穩定，而又沒有簡便的檢漏儀器，重新挖開檢測時發現管線上有一支鐵釘，扎破管線。

2）對接熔接的接口，只能檢查外觀，接口內部尚無方便、可靠的無損探測檢查方法，所以出現“假焊”也檢查不出。且對接接口易出現“假焊”現象，接口易斷裂，造成煤氣泄漏。

3）聚乙烯塑料管與鋼管的連接處所采用的鋼-塑轉換接頭，連接點極易脫落，造成漏氣。

4）焊接采用對接焊接，質量難以控制，多采用套接管件，提高了工程成本。

5）聚乙烯塑料管受溫度影響較大，溫度過高聚乙烯塑料管會軟化，耐壓強度降低；溫度過低會變脆，受撞擊時容易產生裂紋。使用環境溫度不能超過40℃，與供暖管道同方向敷設或交叉時，必須保證聚乙烯塑料管周邊溫度不能超過40℃。

6）儲存時避免陽光直曬，儲存時間不得太久，受大氣中紫外線與氧氣的影響，容易老化。

4 結語

聚乙烯管道焊接口質量，至今沒有一種方便、可靠的無損探測手段，隨著超聲波技術的發展，美國、德國、韓國等國家相繼有相應的設備問世，推出了非破壞性檢測設備——聚乙烯管道焊接接口的超聲波檢查系統，大多仍在實驗室研發階段，需要大量的實際實驗數據來對比焊接質量，沒有鋼管探傷技術那么成熟，而且比較昂貴，目前難以廣泛使用，需要加快更新改進。

就總體而言，聚乙烯燃氣塑料管還是優于金屬管的。其優勢如下：

1）不用做防腐，耐腐蝕、重量輕、使用壽命長；

2）聚乙烯燃氣管道光滑，阻力小，不易積垢和堵塞；

3）熱絕緣性好，延伸率大，較適應道路下沉和地震的影響；

4）管道制做簡單，成本低，可制成很長的長度；

5）運輸方便，可盤繞成圈，搬運方便；

6）管材嚴密性好，減少介質泄漏；

7）施工操作簡便，勞動強度小，施工速度快。

鑒于以上原因，應推廣使用聚乙烯燃氣塑料管，在現有輸配管網腐蝕老化的情況下，改用聚乙烯燃氣塑料管，可以避免鋼管的電化學腐蝕，延長輸配管網的使用壽命。