非金屬壓力管道元件標準體系現狀分析與對策

李茂東， 吳文棟， 辛明亮， 尹香檳， 黃國家

(廣州特種承壓設備檢測研究院，廣州 510663)

0 前言

壓力管道元件是組成壓力管道系統的各種部件的統稱，其產品質量是壓力管道安全運行的基礎。根據國家《特種設備目錄》，非金屬壓力管道元件主要包括非金屬材料管、非金屬管件和非金屬閥門、非金屬波紋膨脹節、非金屬密封元件和非金屬法蘭等品種，常見的非金屬管道元件有聚乙烯管道(管材、管件和閥門)、金屬增強型聚乙烯復合管、非金屬與非金屬復合管、非金屬膨脹節以及非金屬法蘭、墊片等。目前，國家對大部分非金屬壓力管道元件實行型式試驗和制造許可相結合制度。近年來，隨著科技的發展和原料、制造技術的進步，我國非金屬壓力管道元件產品性能不斷提高，加上具有壽命長、耐腐蝕、加工工藝和安裝方便等優點，其在石油、化工、城市燃氣輸送等工程領域的應用越來越廣泛，隨之標準體系也逐步建立和完善。

非金屬壓力管道元件主要應用在承壓、傳輸易燃易爆或腐蝕介質環境，它們的質量安全直接關系到設備或系統的安全運行和人民生命財產安全。標準是經濟活動和社會發展的技術支撐，標準決定質量[1]。行業標準化水平決定著整個行業和產業的技術安全水平。本文在對我國非金屬壓力管道元件標準體系現狀以及國際行業標準體系差異分析的基礎上，分析了我國標準體系目前存在的主要問題，進而提出了未來我國非金屬壓力管道標準體系建設的對策和思路。

1 我國非金屬壓力管道元件標準體系現狀

根據國家《特種設備安全法》，非金屬壓力管道元件屬于特種設備的范疇，與其他產品不同，其標準體系由特種設備安全技術規范和技術標準共同構成。我國非金屬壓力管道元件技術標準包括通用基礎標準(含原材料標準)、產品標準、質量評價標準、施工和焊接作業標準、檢測與合格評定標準等，基本涵蓋整個非金屬壓力管道元件整個生命周期。

1.1 安全技術規范

與非金屬壓力管道元件相關的特種設備安全技術規范見表1。安全技術規范是我國政府對特種設備安全監察全方位、全過程的基本安全要求和管理要求，由國家質檢總局特種設備安全監察局頒布，是我國特種設備質量安全管理獨具特色的一個方面，具有強制性、規范統一性。與下面介紹的技術標準相比，安全技術規范不涉及技術細節，會引用一些技術標準，盡管它們不屬于標準層次范圍，但是高于技術標準的一個層次[2]，屬于強制執行的要求。目前涉及到非金屬壓力管道的安全技術規范只是覆蓋了常用的聚乙烯燃氣管道的設計、制造、型式試驗、定期檢驗、焊接、使用管理以及單位的資質管理等內容，沒有涉及其他類型的管道及安全附件。隨著非金屬管道應用的普及，規范也定期進行修訂和完善，但仍舊有很多不完善和操作性不強的地方，比如TSG D7004—2010因國內開展聚乙烯燃氣管道定檢時間短，缺乏技術積累，只是對其非金屬管道作出了原則性規定，可操作性差。TSG D7002—2006引用的多個技術標準已經作廢或者變更，難以指導實踐。這些都給非金屬壓力管道元件的日常監管和安全評價帶來了不利影響。

1.2 技術標準

我國從事非金屬壓力管道元件標準管理的標委會包括全國非金屬化工設備標準化委員會(SAC/TC162)、全國塑料制品標準化委員會(SAC/TC48)、全國塑料標準化委員會(SAC/TC15)、全國石油天然氣標準化技術委員會(SAC/TC355)、全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會(SAC/TC262)、石油管材專業標準化技術委員會、全國管路附件標準化技術委員會和住房和城鄉建設部建筑給排水標準標準化技術委員會和燃氣標準化技術委員會等[3-4]。國外雖無專門的非金屬壓力管道元件的標準化管理委員會，但涉及到的非金屬壓力管道方面標準還是比較齊全的，分散到各個相關的標準體系中。我國一部分非金屬壓力管道元件標準都是參照國外標準，也自主研制了部分標準。

表1 我國涉及非金屬壓力管道元件的安全技術規范Tab.1 Safety technical specifications for components of non-metallic pressure piping in China

非金屬壓力管道元件通用基礎標準如表2所示。我國的標準包括管道術語與定義、尺寸與壓力、材料級別與命名、管道系統強度設計、管材管件制備等方面的通用標準。通用基礎標準除了專用料標準外全部為國家標準，除了它的術語和定義標準無對應的國際標準外，制定的其余標準全部都參考了ISO國際標準，而由我國自主研制標準是對整個標準體系的補充。

表2 非金屬壓力管道元件通用基礎方面的標準Tab.2 Standard for general basic aspects of non-metallic pressure piping components

如表3所示，我國非金屬壓力管道元件產品標準基本覆蓋了目前廣泛用于燃氣輸送、石油化工介質傳輸的聚乙烯管材、管件和閥門、鋼塑轉換管件、鋁塑復合壓力管、鋼骨架聚乙烯塑料復合管及管件、膨脹節等產品，包括國家標準、石油行業標準、化工行業標準和城建行業標準等。這其中GB/T 15558.1、GB/T 15558.2、GB/T 18997.1等都被安全技術規范《壓力管道元件型式試驗規則》(TSG D7002—2006)引用。

表3 我國常見的非金屬壓力管道元件產品標準Tab.3 Common product standards of non metallic pressure piping components in China

表3 我國常見的非金屬壓力管道元件產品標準(續)Tab.3 Common product standards of non-metallic pressure piping components in China

如表4所示，我國非金屬壓力管道元件產品性能評價標準覆蓋了產品的尺寸測量、力學性能(包括靜液壓強度、拉伸性能和耐裂紋擴展等)、物理性能(包括熔體質量流動速率、熱穩定性和縱向回縮率等)、焊接性能(包括拉伸性能、剝離性能和靜液壓強度等)等方面。

表4 我國主要的非金屬壓力管道元件產品質量評價標準Tab.4 Main quality evaluation standards of non-metallic pressure piping components in China

表4 我國主要的非金屬壓力管道元件產品質量評價標準(續)Tab.4 Main quality evaluation standards of non-metallic pressure piping components in China

技術標準是法規、規范體系的技術支撐，涉及產品和技術的方方面面。這些技術標準一旦被安全技術規范所引用，就具有與安全技術規范同等的效力，具有強制屬性。我國非金屬壓力管道元件的產品標準、性能評價標準則相對復雜，不僅歸口的標委會多，而且參照的國家標準也廣泛，除了ISO標準外，還包括美國ASTM、API標準、德國DVS標準，但總體上還是以ISO標準為主。這些標準中也有一些我國自已研制的產品標準和檢測標準，比如CJ/T 125、GB/T 15700、GB/T 29461等。

我國非金屬壓力管道產品的種類和品種較多，目前每個產品都有相對應的產品標準，部分產品標準經過了3、4次的修訂。但是也有的產品自頒布實施后，一直未進行修訂，比如GB/T 18997.1—2003、GB/T 18997.2—2003和CJ/T 182—2003等，這與這些產品應用較少有關。

性能評價方法標準幾乎為采用相應的國標標準，除部分產品的部分性能測試外，基本涉及了常見產品的絕大部分性能的測試方法，滿足了產品性能分析與判定測試需求。然而我國方法標準的更新和修訂工作相對較遲緩，部分對應的國際標準已更新多年，比如GB/T 18252—2008對應的ISO 9080：2003的最新版本為2012年版，GB/T 8804.3—2003對應的/ISO 6259-3：1997的最新版本為2015年版。

為滿足非金屬壓力管道元件的施工需求以及在役管道安全性能評價，我國也頒布實施了相關的施工、焊接標準和在役管道無損檢測標準，具體如表5所示。這類標準除少部分采用國際標準外，大部分均為自行研制，尤其是施工和無損檢測方面，既是對近年來我國聚乙烯燃氣管道施工技術的經驗總結和無損檢測技術的研發成果的應用，也是對管道施工質量與在役管道安全性能評價的重視和關注。

表5 非金屬壓力管道施工、焊接與檢驗標準Tab.5 Construction and welding standards of non-metallic pressure piping

2 國外非金屬壓力管道元件標準體系現狀分析

國際上非金屬壓力管道標準體系主要包括國際標準化組織(ISO)標準、美國材料與試驗協會(ASTM)標準、美國機械工程師協會(ASME)標準、歐洲(EN)標準、美國石油學會(API)以及英國轉化歐洲標準(BS EN)、德國轉化歐洲標準(DIN EN)等發達國家的標準體系，代表了國際最先進的技術標準。標準體系由基礎標準、產品標準、試驗方法標準等構成。ISO/TC138是流體輸送用塑料管材、管件及閥門技術委員會，是國際標準化組織的一個專業技術委員會。ISO/TC138目前有包括中國在內的31個正式成員和30個觀察員，秘書處設在日本。ISO/TC138下設7個分技術委員會，其中涉及非金屬壓力管道元件的是SC3 工業用塑料管材及管件委員會、SC4 氣體燃料供應用塑料管材及管件委員會、SC5 塑料管材管件及閥門一般性能試驗方法委員會、SC6 各種用途的增強塑料管材及管件委員會和SC7 熱塑性塑料閥門及輔助件委員會。

ISO非金屬壓力管道元件標準體系基本形成了比較固定的“標準七部分”模式，即總則、管材、管件、閥門及輔助設備、系統的適用性、施工安裝規范、合格評定指南。這基本上涉及了管道元件各個環節，包括每種材料制作的產品(管材、管件和閥門等)的性能要求、構成管道系統所需滿足的特殊要求、現場安裝需遵循的安裝規范以及質量評價方法。這樣的標準架構以材料為劃分原則，充分考慮到材料的各自特性，同時不同材料的產品標準體系可以相互對照，從而形成結構清晰、內容明確的標準體系。

歐洲EN標準和英國、德國的標準體系與ISO標準體系模式基本相同，只是一些性能指標和方法有差異。美國則是采用政府強制法規與民間推薦性標準相結合的法規標準體系。從表4和表5可見，我國大部分非金屬壓力管道元件方法標準都采用了ISO標準。如表6所示，列出了部分國外非ISO非金屬壓力管道方面的標準。

表6 國外發達國家(地區)非金屬壓力管道元件相關標準Tab.6 Standards for non-metallic pressure piping components in developed countries (regions)

與我國相比，國外發達國家的非金屬壓力管道標準體系主要具有2個方面的特色，一是全面系統。除了關注管道從設計到使用報廢整個生命周期環節外，還包括管道完整性管理、風險分析評價、基于安全可靠的設計、基于風險的檢驗、失效模式等方面的標準，形成了一個完整的系統，更具有可操作性。二是與時俱進。標準制修訂緊密結合當前的技術水平、最新研究成果和實際情況，著重體現安全原則，程序簡單，周期短，能夠及時指導實踐。建立標準研制過程監督機制，標準制修訂過程公開透明，標準服務體系完善。

3 我國非金屬壓力管道元件標準體系存在的問題

標準體系的完善程度標志著產品的研究深入程度和應用技術水平。通用基礎方面的標準是產品分類、設計的基礎；原材料方面的標準是支撐產品性能的前提；產品性能方面標準是明確產品性能和滿足工程使用需要的依據；施工、焊接和檢驗評價標準是管道工程應用的指導規范；檢測和合格評定方面標準是有效評判各方面是否達到預期的手段。

當前，我國非金屬壓力管道元件較多的標準都是參考了ISO國際標準制定的，具有一定的國際通用性。但是，由于我國產品制造技術和標準管理體制方面的原因，產品標準劃分不夠統一、制修訂不夠及時，相對于國際標準體系，我國標準體系存在的突出問題包括3個方面：

一是沒有建立全國統一完善的標準體系。目前，我國還沒有建立一個完整、系統的非金屬壓力管道元件標準體系框架，導致標準的立項研制缺乏計劃性、科學性，沒有根據市場狀況和行業需求合理安排標準制修訂計劃，一些標準被動跟隨國際標準變化修訂情況突出，這也導致標準總體水平不夠高。標準歸口管理機構較多，不同標準化管理委員會歸口的標準相對獨立，相互之間協調推進機制不完善，造成目前非金屬管道標準體系中存在互相沖突、互相交叉等問題，這給標準的實施和執行造成了一定困難，尤其是與當前國家大力推行的“一帶一路”戰略不相適應。比如全國塑料制品標準化委員會(SAC/TC48) 歸口的《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統 第1部分：管材》(GB/T 15558.1—2015)中對聚乙烯燃氣管道混配料性能的指標規定與全國塑料標準化委員會石化塑料樹脂產品分技術委員會(SAC/TC15/SC1)《燃氣管道系統用聚乙烯(PE)專用料》(SH/T 1768—2009)就有較多不同，國標中混配料的80 ℃長期靜液壓強度曲線不允許在5 000 h前(t<5 000 h)出現拐點的要求和耐慢速裂紋增長的性能要求不小500 h等與SH/T 1768—2009完全不一致。再比如SAC/TC48歸口的有聚乙烯系統熔接設備的兩個國家標準(GB/T 20674.1～2—2006)，但全國非金屬化工設備標準化委員會(SAC/TC162)歸口管理還有兩個行業標準《塑料焊接機具 熱熔焊機》(HGT 5100—2016)和《 塑料焊接機具 電熔焊機》(HGT 5101—2016)，內容大體重復。此外，一些非金屬管道元件性能檢測方法標準采用一般塑料性能檢測的通用方法，也存在不適用問題。

二是標準規范老化問題比較突出。《壓力管道元件型式試驗規則》和《燃氣用聚乙烯管道焊接技術規則》都是2006年頒布的，里面較多內容已經不適應目前非金屬壓力管道市場和技術現狀，有些非金屬壓力管道元件產品也未納入型式試驗范圍，存在監管盲區，急需進行修訂完善。一些標準指標與國際最新標準差距較大，部分采用國際標準的沒有即使與國際標準同步更新，滯后時間長，有的采標標準未考慮我國的適用性問題，這些都不利于我國技術和產品國際化，也是我國在該領域國際上標準話語權處于較低地位的原因之一。比如，《熱塑性塑料 維卡軟化溫度(VST)的測定》(GB/T 1633—2000)的等同采用版本為ISO 306∶1994，但目前最新版本已為ISO 306∶2013版本了。《流體輸送用熱塑性塑料管材耐快速裂紋擴展(RCP)的測定 小尺寸穩態試態(S4試驗)》(GB/T 19280—2003)等同的采用版本為ISO 13477∶1997，但目前已是ISO 13477∶2008版本了；《塑料 非泡沫塑料密度的測定 第1部分 浸漬法、液體比重瓶法和滴定法》(GB/T 1033.1—2008)等同采用版本為ISO 1183-1∶2004，但目前已是ISO 1183-1∶2012版本了。我國存在這種狀況的這類標準比較多，有的標準近10多年沒有按照最新版的國際標準進行修訂了。我國自己制定的標準有的也長時間沒有進行修訂，導致應用時存在諸多不適用問題。比如《城鎮燃氣輸配工程施工及驗收規范》(CJJ 33—2005)、《熱塑性塑料管材、管件及閥門通用術語及其定義》(GB/T 19278—2003)等。再有《鋁塑復合壓力管 第1部分 鋁管搭接焊式鋁塑管》(GB/T 18997.1—2003)和《鋁塑復合壓力管 第2部分 鋁管對接焊式鋁塑管》(GB/T 18997.2—2003)這2個標準對應的產品國內已經沒有企業生產了，已經沒有存在的必要了。

三是關鍵標準存在缺失和不適用問題。目前我國非金屬壓力管道元件標準體系中，大部分產品標準缺少系統的適用性和合格評定指南等方面的標準；系統、完整的非金屬壓力管道壽命評估也還沒有建立起來；檢驗檢測標準中缺少在役管道(閥門等附件)定期檢驗方面的標準或規范，尤其是焊接接頭無損檢測標準的適用性還不強[5]。某些產品的專項性能檢測缺少相應的專門的試驗方法標準。在聚乙烯燃氣閥門性能標準缺少扭矩試驗、止動強度測試和耐彎曲、沖擊、溫度變化的密封與操作性能等的檢測方法標準，目前只是以產品標準附錄的形式，但不全面和具體，缺乏可操作性。一些先進的國際標準比如《塑料管與管件.聚乙烯(PE)鞍狀熔接接頭減聚力試驗.撕裂試驗檢測的熔接接頭延展性的評估》(ISO 13956—2010)、《聚乙烯管道系統應變硬化模量與慢速裂紋擴展關系的測定》(BS ISO 18488:2015)等仍沒有被我國采標，在我國仍處于空白狀態。

4 加快推進我國非金屬壓力管道元件標準體系建設的對策措施

標準體系建設是綜合的系統工程。我國非金屬壓力管道元件標準體系的建設應按照目標明確、全面成套、層次分明、劃分清晰、使用方便的原則進行，形成一個科學、系統、開放的整體[6]。推進標準體系建設就要全面落實新修訂的《標準化法》和國務院《深化標準化工作改革方案》，緊密結合國際標準發展動態和我國產業的技術現狀，從專業維度、時間維度和目標維度去綜合考慮。推進我國非金屬壓力管道元件標準體系建設應著重從以下3個方面入手。

首先，加強標準與國際接軌，提高標準的國際化水平。一方面，積極參與標準化組織ISO/TC138國際標準化活動，爭取承擔ISO技術機構和領導職務，主導或參與國際標準制修訂工作，把我國先進的技術和經驗體現在國際標準中，改變目前被動采標的現狀。在標準體系結構與技術上，應參考ISO標準體系，貫徹安全原則和節能環保理念，按照引進、消化、吸收的思路，逐步調整在結構上保持與國際標準的一致性。同時推動與主要貿易國之間的標準互認，提高在該領域國際上標準的話語權。另一方面，各標委會密切關注所涉及產品的國外標準最新動態，對出現更新或新出的標準(包括草案)，及時組織相關的行業專家進行研討，確定是否需要啟動國內標準的制修訂工作。

其次，加快緊缺、老化標準的研制和更新力度。在追蹤國外標準更新動態的基礎上，加大科研投入，開展不開挖再用檢驗檢測技術、無損檢測技術、安全評定技術研究，結合我國標準實施情況以及產品應用技術的實踐經驗，提出適合我國的新技術、新工藝和新方法，切實地解決目前我國相關法規規范和標準中存在的部分技術要求規定不明、相關標準間沖突和標準對新的應用環境的不良適應等問題。一方面，建議盡快重新修訂《壓力管道元件型式試驗規則》(TSG D7002—2006)等國家安全技術規范，調整規范覆蓋范圍與實際接軌。另一方面，清理2010年及之前頒布實施目前仍舊有效的標準、廢止部分沖突和重復的標準。標委會要做好標準制、修訂計劃，加快緊缺標準的申報、立項速度，比如應盡快開展聚乙烯燃氣管道熱熔連接接頭的缺陷分類、檢測評價、耐慢速裂紋擴展、管道完整性管理、壽命評估、動態監測等方面標準的研制和立項，以及GB/T 20674.1～2—2006、GB/T 15558.2～3等標準的修訂，提高標準的有效供給，不斷完善我國非金屬壓力管道元件標準體系，為國內行業產業的發展提供技術支撐。

第三，建立統一的標準歸口管理機構，建立溝通協調長效機制。首先是參考國外標準體系的制定原則，逐步建立以產品使用材料特性為基本分類原則的標準體系，國家標準化管理機構應通過管理手段協調不同行業中涉及同一材料產品標準的制修訂問題，對非金屬壓力管道元件標準的歸口機構進行統一整合，把該領域分散在各個行業的標準管理統一到一個標委會進行管理，形成統一規范的標準管理機制；組織行業專家編制我國非金屬壓力管道元件標準體系建設路線圖，建立標準制修訂工作規劃。其次是建立標準實施生命周期監督評價機制。建立管道相關的基礎性數據系統(包括材料數據、失效數據、地質環境數據、檢驗監測數據)，結合標準應用情況，定期評價標準狀態和水平，為標準修訂提供支撐。第三是發揮市場主題在標準研制實施中的主導作用。對于行業急需但難以及時立項的標準，鼓勵在行業內先行制定團體標準，待成熟后再轉化為國家或行業標準。分類、清理行業產品標準，把一些開放的產品標準逐步調整為團體標準交給社會統一管理。