煤層氣集輸管道管材的分析對比

王 嘯

0 引言

煤層氣是我國一個新型產業，屬清潔能源，它的充分利用是一項功在當代，利在千秋的產業，省委、省政府提出轉型發展，氣化山西的目標，煤層氣是其中一項指標。煤層氣集輸管道管材的選用成為一大課題，現階段大部分采用無縫鋼管(執行標準GB/T 8163-2008)，無縫鋼管作輸氣管道中的主要材料毋庸置疑，但是隨著科技的進步，一種新型管道材料逐漸受到輸氣、輸油等行業的青睞——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 管材進場

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

2)PE管材進場后只需對其進行必要的遮蓋，防止雨淋和太陽照曬。

2 現場布管

1)無縫鋼管在布管的過程中由于自身的重量過大會帶來很大的不便。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。因此對現場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，它的理論質量是1.63 kg/m，容易搬運和安裝，這樣就大大降低了對人力和設備的要求及布管的費用。

2)管道布管前要先進行掃線。無縫鋼管施工時需要在平整場地進行焊接工作，而根據以往的施工經驗管溝難免會出現溝底不平的現象(石方段)，無縫鋼管容易出現懸空現象，施工質量會出現瑕疵。

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

3)無縫鋼管在布管的過程中如遇到堅硬的石塊會劃傷表面，對“三油兩布”和3PE防腐造成破損，從而必須重新對其進行防腐，這樣很容易產生破損的管道，長期埋設在土壤中，土壤中的化學物質會對其產生各種降解作用，從而腐蝕管道，降低壽命。另外，“三油兩布”和3PE防腐的防腐材質暴露在陽光下時很容易發生氧化，長期下去就會導致脫落，從而降低防腐保護的作用。

PE管材在布管的時候要注意不被尖銳物體劃傷，因此在管溝開挖時要根據實際地質情況對管溝進行處理，如遇到石方段的情況就必須在布管前對管溝溝底鋪墊細土后方可布管。另外，PE管材可耐多種化學介質的腐蝕，土壤中存在的化學物質不會對其產生任何降解作用，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，不會因遭受紫外線輻射而損壞。

PE管材也有它明顯的缺點，其材質不如無縫鋼管的材質堅硬，因此在管道放線的時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，以免后期運行的時候造成對PE管材的長時間擠壓而出現破損、斷裂等現象。

3 現場焊接

1)無縫鋼管焊接前要進行除銹、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，若在地形相對復雜的情況下其時間會更長。

PE管材采用電熱熔方式連接，接頭的強度高于管道本身的強度，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，對無縫鋼管進行焊接前還要對焊條進行加熱處理，因此焊接質量會大打折扣。

PE管材的低溫脆化溫度極低，可在－60℃～60℃溫度范圍內安全使用，冬季施工時，因材料抗沖擊性好，不會發生管子脆裂的現象。

4 無損檢測(X射線)

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

PE管材不需要進行無損檢測，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。

試壓分為強度性試壓和嚴密性試壓:1)強度性試壓為4 h，要求達到設計壓力1.25倍，壓損不得大于0.02 MPa;2)嚴密性試壓為24 h，要求壓力達到設計壓力1.0倍，壓損不得大于0.02 MPa。

6 補口及補傷

無縫鋼管在吹掃、試壓完成后要對焊口進行防腐，同樣采用“三油兩布”或熱吸縮帶的方法，在對其焊口進行防腐的時候經常出現除銹不干凈、玻璃絲布或熱吸縮帶纏繞不緊的現象，降低防腐質量和效果，產生質量瑕疵。

PE管材不需要以上施工步驟，大大縮短了施工時間。

7 管溝回填

無縫鋼管和PE管回填時必須按規范要求回填。回填前先回填200 mm厚的細土，且回填土必須高出地面300 mm，逐層夯實。

8 后期運行

1)由于抽采煤層氣的同時會有一定的水氣隨之進入管道內，水氣里含有多種礦物質，長時間會使無縫鋼管的內壁產生各種化學反應，從而縮短無縫鋼管的使用壽命。

PE管材具有光滑的內表面，且可耐多種化學介質的腐蝕，其曼寧系數為0.009，光滑的表面和非粘附特性保證了管道具有較傳統管材更高的輸送能力，同時也降低了管路的壓力損失。

2)煤層氣集輸管道遍布區域非常廣泛，包括河道、深山、村莊附近等各種復雜的環境，因此存在諸多隱患:如遇到無縫鋼管破損的情況，修復的時候首先要斷掉氣源，并把管道內殘余的氣體用空氣或氮氣置換掉方可焊接。

PE管材出現破損需修復時只需斷掉氣源，管道內殘余的氣體泄壓后便可進行熱熔修復，這樣有效地縮短了搶修的時間，在短時間內即可減少氣量的損失，并有效降低了發生各種險情的可能性。

綜合上述多個方面，同無縫鋼管相比，PE管材從管道進場、現場布管、管道連接、管道施工及維護、管道檢測等方面都體現出了顯著的優勢，這些優勢貫穿整個煤層氣集輸管道施工的全過程，能夠有效地節約人力物力，節省施工時間，降低施工難度，減少投資，并且可以有效地進行維護及防止安全事故的發生。總體而言，使用PE管材進行集輸管道施工，可以從各個環節提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價，提高投資效益。

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