城市埋地PE 燃氣管道全面檢驗方法及應用探討

魏東

（上海派普諾管道檢測科技發展有限公司，上海 201800）

在用的城市埋地PE 燃氣管道是含有壓力的管道，即為特種設備，需要定期進行檢驗，根據檢驗結論決定使用情況，對檢驗時發現的問題及處理結果給出下次的定期檢驗日期。依據定期檢驗規則和標準對埋地PE 燃氣管道進行全面檢驗，對受檢管道進行資料審查和現場調查后采用合適的全面檢驗方法，有效的對PE 燃氣管道進行定位、熔接接頭的無損檢測、PE 管道的性能試驗等。從而進行隱患排查及時處理，保障PE 燃氣管道的安全運行。

1 PE 燃氣管道全面檢驗綜述

1.1 漏點排查困難

城市埋地PE 燃氣管道一般由PE 管材、管件、閥門及附件組成。對埋地PE 管道進行地面泄漏檢查時，由于燃氣本身質量較輕，從漏點處噴出后會向上升起、竄出地面。但也會從管道回填土壤相對較疏松的縫隙中亂竄，有一定概率會流動到附近的燃氣閥井、地下存在的建筑物、地溝、綠化帶等。所以當檢測出氣體泄漏時，較難準確判斷泄漏點。

1.2 定位探測困難

對埋地PE 燃氣管道進行管道位置與走向、埋深定位時，常見有使用電磁法接入示蹤線進行定位，但由于示蹤線經第三方施工、開挖檢測造成未有效電氣連接或部分管道埋地敷設時未設置示蹤線，對管道定位造成困難。使用弱磁感應法、探地雷達法對無示蹤線埋地PE 燃氣管道進行定位時，由于城市內地下管網較復雜，受檢管道規格及埋深多樣化，污水管道內沼氣干擾、通訊電纜磁場干擾、管道上方地面環境復雜等，同樣對管道定位造成困難。

1.3 失效機理不明

PE 燃氣管道雖然有不錯的柔韌性、可焊接性和耐腐蝕性等性能，但是也會隨著溫度的變化而改變性能。市政熱力管道和PE 燃氣管道的凈距不應小于表1、表2 的規定。當PE 管道與陽光中的紫外線接觸時，會對PE 管道產生氧化作用，造成老化現象。對于采用有合格出廠的質量證明的PE 管件、閥門、管材及附屬設備，遇到不正確的操作施工、不完善的運行保養、復雜的管道敷設環境等，也會造成失效。

表1 PE 燃氣管道與熱力管道之間的水平凈距

表2 PE 燃氣管道與熱力管道之間的垂直凈距

2 采取的技術措施

2.1 管道探測定位

采用弱磁感應法通過使用非金屬埋地管道探測儀對管道位置與走向、埋深進行檢驗。弱磁感應法技術原理：PE 燃氣管道中的甲烷，其氫原子核中的質子由于本身在不停的自旋，且帶有正電荷，故產生微弱的磁性，采用弱磁感應探測儀將這種微弱的磁性放大，使用者再通過兩只手持金屬天線的手柄，進行單方向的移動產生靜電，與大地磁場產生相互作用，金屬桿隨之擺動，以此確定管道位置及走向。

2.2 泄漏檢查

采用氣體檢測儀對閥井內進行泄漏檢查。針對燃氣管道、被土掩埋的閥井、熔接接口（含鋼塑轉換接口）的泄漏，在大致確定可能會發生泄漏的范圍內進行地面上的泄漏檢測和地面多次鉆孔泄漏檢測，對泄漏點周圍存在的其他井進行氣體分析，觀察附近土壤地表面有無異樣，必要時進行開挖驗證，以此確定漏氣點。如表3 所示。

表3 泄漏檢測方法

2.3 PE 燃氣管道焊接接頭無損檢測

2.3.1 常見焊接接頭的種類

PE 管件在與閥門、管材相連接時常采用電熔或熱熔的焊接方式，鋼質管道與PE 管道相連接時常采用法蘭連接和鋼塑轉換接頭連接方式。

2.3.2 常見焊接接頭缺陷類型

電熔接頭的缺陷一般有過焊、冷焊、夾雜、孔洞、管材承插不到位、電阻絲錯位。進行電熔接頭的宏觀檢查時，應觀察外觀是否完整無缺、有無變形、熔接表面有無熔融物流出、承插口是否與管材同軸。

熱熔接頭的缺陷一般有裂紋、未熔合、夾雜、孔洞等。進行熱熔接頭的宏觀檢查時，應觀察熱熔接頭的外觀形狀是否符合要求、卷邊的中心高度K 值＞0 還是≤0、錯邊量是否大于管道壁厚的10%、卷邊的寬度是否過寬和過窄、卷邊切除后背完試驗是否開裂。圖1 為卷邊的中心高度K 值，圖2 為背彎試驗開裂。

圖1 卷邊的中心高度K 值

圖2 背完試驗開裂

2.3.3 焊接接頭相控陣檢測

使用超聲相控陣檢測電熔接頭時，觀察超聲圖像內特征線、電阻絲、管材內壁信號呈現的狀況進行無損檢測。使用超聲相控陣檢測熱熔接頭時，觀察超聲圖像內外表面信號呈現的狀況進行無損檢測。

2.4 PE 燃氣管及焊接接頭理化性能檢測

對PE 管道性能進行試驗時，包含耐慢速裂紋裂紋增長、靜液壓強度、斷裂伸長率、氧化誘導時間，其中氧化誘導需要從管道外表面取樣，后三項需要截取合適長度的管道本體。現場檢測一般很難取到合適長度的管道本體，主要以氧化誘導試驗為主，根據差示掃描量熱議（DSC）儀器試驗后顯示的氧化誘導時間曲線圖計算出氧化誘導時間是否大于20 分鐘，以此判斷管道是否存在老化現象。圖3 為氧化誘導時間曲線圖。

圖3 氧化誘導時間曲線圖

2.5 PE 燃氣管道的風險評估

參照DB31/T 1162-2019《燃氣聚乙烯管道定期檢驗技術規則》中半定量風險評估方法對PE 燃氣管道進行風險評估。首先對受檢管道的區段進行劃分，然后對每一區段失效后果C、失效可能性S 進行相應的評分，根據風險值計算公式計算出風險值R，埋地PE 燃氣管道的風險等級劃分按風險絕對等級進行，風險絕對等級劃分按GB/T27512-2014《埋地鋼質管道風險評估方法》的規定評估PE 燃氣管道絕對風險等級（低風險、中等風險、較高險、高風險）。

3 工程實踐

3.1 項目概述

2020 年在上海市張江片區進行了上海燃氣浦東銷售有限公司中壓埋地PE 燃氣管道全面檢驗項目，受檢PE 管道長度約46 公里，設計壓力為0.4Mpa，運行壓力0.1Mpa，管道規格為DN250/200/160/110（SDR11），管道材質為PE80。管道投用時間為2003 年至2012 年，管道一般在非機動車道、綠化帶下。受檢管道為首次全面檢驗，管道沿線無地面標識，示蹤系統未進行有效電氣連接。

3.2 檢驗技術應用

采用上述檢驗檢測方法，已完成該項目內管道全線的走向及位置、埋深檢測，對管道的沿線地表環境進行調查，對受檢管道的地面標志進行檢查，對全線找到的閥門井進行了泄漏檢測及閥井井蓋、鋼質燃氣閥門、法蘭、補償器完好性進行了檢查。對選取合適的開挖點進行了開挖檢測，包括管體狀況檢驗、焊縫無損檢測、管道性能試驗，對管道全線進行了風險評估。

具體：采用弱磁感應法定位管道時，先對管道的位置進行初步判斷，也可通過閥門井位置確定管道檢測時起點位置。打開非金屬埋地管道探測儀，兩只手持金屬天線的手柄垂直于管道方向行走探測，當兩個金屬天線產生反應并改變方向到交叉平行的狀態時，金屬天線的下面就是管道的位置，此時再通過原地踏步至天線恢復到張開狀態，記錄原地踏步的次數。以此方法定位管道直通、三通、彎頭及埋深檢測。采用氣體檢測儀和肥皂水噴涂進行閥門井內漏點排查，通過儀器初步檢測出氣體泄漏量、氣體組成成分，再對采用鋼質閥門、法蘭、補償器、管道進行肥皂水噴涂，產生氣泡處即為泄漏點。根據超聲波原理使用超聲相控陣對電熔接頭、熱熔接頭分別進行了無損檢測。先使用探頭通過相控陣對含有金屬絲電熔套筒上方及熱熔接頭旁發射超聲波，再通過探頭接收反射波，最后在相控陣上顯示器上呈現具體參數及圖像，進行缺陷判定。對管道外表面通過專用刮刀進行定量取樣，進行氧化誘導時間性能試驗。通過資料審查、現場檢驗收集到的數據對管道全線進行風險評估等級確定，分別對管道失效后果、失效可能性進行評分。

3.3 檢驗結果分析

檢測過程中發現7 處閥門井存在泄漏，并已進行修復。泄漏原因為放散閥法蘭松動、注油閥絲口有破損。對于可能存在泄漏的PE 管道焊接接頭或管道本體泄漏的問題，除了開挖驗證或鉆孔測漏外暫時還沒有能準確確認位置的檢測手段。

檢測過程中發現1 處構筑物占壓管道、1 處管道裸漏，并給與移除構筑物及對露管處進行整改的建議。管道使用時間較長，管道無地面標識，存在建筑物或構筑物占壓管道現象比較常見。露管處為閥門末端，位于綠化帶，露管原因可能為第三方施工動土活動、土壤存在松動及滑坡造成。

管道性能試驗中發現1 處坑內管道存在老化現象。原因可能為管道使用壽命較長、管道出廠時存在缺陷、管道敷設時施工過程中未做好保護措施。

本次選取9 處進行開挖檢測，未發現明顯焊接接頭及管道本體缺陷，城市內開挖選點較為困難，受檢管道多數位于交通比較繁忙路段。

4 結論

本文基于城市埋地PE 燃氣管道全面檢驗過程中遇到的管道探測定位、漏點排查、失效機理等問題，根據現有全面檢驗相關標準及規程展開分析，采取上述的技術措施，解決遇到的技術難點，完成全面檢驗的要求，準確、有效的檢測出發現的隱患，并給與客觀、合理的建議及解決辦法，方便于日后對城市埋地PE 燃氣管道檢驗檢測的相關工作。近年來，隨著燃氣事故發生造成的損失，人們開始重視燃氣管道的檢驗檢測工作，PE 燃氣管道廣泛運用到城市建設中，如何更好的安全運行，顯得尤為重要。