淺談PE管在天然氣管網中的施工技術

文／戢丹 杭州港華燃氣有限公司 浙江杭州 310000

1、PE管在天然氣管網中的使用現狀

PE樹脂是一種化學結晶度高、非常有極性的熱性可塑性復合樹脂，由單體乙烯聚合而成，又分為高密度、中密度和低密度三種不同密度類型的聚乙烯。產品原態原理PE的樹脂外表主要呈一層乳白色，在微薄的橫截面之下呈一定腐蝕程度的白色半透明狀。根據PE樹脂加工后的應用條件不同，需要選擇不同牌號的PE樹脂，同時對加工器械-擠出機和模具的要求也不盡相同。PE樹脂材料相較于其他管材耐腐蝕性更好、使用壽命更長、流通能力更大，有優良的硬度，耐大多數日常生活和其他工業用品及化學品的腐蝕特性。因此,PE管被廣泛應用于建筑物給水排水、城市供水、城市燃氣供應、農田灌溉用管以及工業用管等。燃氣管道用 PE管，在國內已經有二十余年的歷史，我國自1980年開始研究 PE燃氣管，隨著研究的深入和實驗的進行，國家在2O世紀末頒布了《燃氣用埋地聚乙烯管材》等多部法令規章制度。這些規章制度在一定程度上推動了 PE管在燃氣管道中的應用進程。近年來，由于PE管具有的眾多優勢，使在燃氣運輸的所有管材中，PE管材的用量已經遠遠超過了其他管材，例如傳統的無縫鋼管。PE管在實用方面比鋼管有著明顯的優勢，在沿海土地潮濕的地段，地下水位也很高，安裝無縫鋼管的使用壽命在三十年左右，而PE樹脂管材不僅防腐蝕能力強，而且能夠預防細菌或藻類滋生，使用壽命高達四十年以上。隨著生產經濟的發展，城市化進程也在不斷加快，PE管材需求量逐漸增加，相較于其他傳統管材在市場上也更受歡迎，在燃氣材料市場也更受歡迎。

2、PE管在天然氣管網中的作用

2.1 投資成本低

PE燃氣熱水管道價格具有一定的市場價格優勢，主要是由于其優良的材料性能，造就了其低成本、低價格的特點，比普通管、鑄鐵和其他金屬燃氣管道便宜，從而能夠占據更多的市場份額，其使用壽命也比金屬長得多。由于其耐腐蝕和不受藻類植物侵蝕的特性，不需要做出特殊的防腐處理，使用壽命也更加長，普通金屬塑料管道的實際使用壽命約一般為20a，而普通PE金屬管道的實際使用壽命最多為50a。另外，PE管道的內壁較其他傳統材料更加光滑，且不容易結污垢，相同管徑、長度和壓力下要比其他管材的流通量更大，與其他金屬管材相比，PE管材大約能減少工程投資的1/3左右，降低了工程造價，因而經濟上更加劃算，成為更多投資者的選擇。與此同時，PE管道非常堅固耐用，可直接插入實際工業應用程序文件中的金屬通道中，施工簡單、維修方便，管體輕便搬運簡單，焊接口少相對容易，連接簡單，方法靈活多樣，可采取多種降低施工難度和工程成本的方式，從而顯著節省了施工成本。

2.2 較好的耐沖擊性和撓性

PE型優質管本身結構具有很高的材料橫向拉伸韌性，耐沖擊和它的抗腐蝕強度高，斷裂時的橫向伸長率一般也都不會大大超過500%，因此對不均勻高度材料沉降和嚴重材料錯位的各種環境下其適應能力非常強。當然即使PE型優質管在適應全球氣候地質學和氣候變化的多重環境外力作用下，也很容易就會使其本身受到嚴重錯位破損。PE的較高橫向撓性和抗作用力也使得了PE型優質管本身結構可以更加便于對其進行快速連接盤卷（尤其最好的還是選擇使用帶子管徑小的那種比如PE型優質管），減少了大量的這些材料障礙連接件和塑料管件。PE型優質管的整體運行結構走向容易依照目前材料連接施工工藝處理方法的具體技術要求從而容易進行重大結構改變。而在材料連接施工中如果管子遇到一些材料障礙物，可以按照管子允許的彎曲度和角度或者半徑大來進行連接繞過這些材料障礙，這樣就好了，這可不會大大降低這些材料連接施工時的操作難度。

2.3 適應能力強

現代燃氣管道建設的趨勢越來越深，越來越多樣化。在這種使用情況下，PE新型燃氣供水管道充分顯示了其適應能力強、適用范圍廣的優勢。首先，其燃氣韌性、撓性很好，抗震性好，對管錯位和不均勻沉降等適應性強，其可以盤卷，便于按照施工方法要求進行改變，比如：在施工的過程中遇到了障礙物，則可以在PE管材允許的彎曲半徑范圍內繞過障礙，在一定程度上降低了施工難度，也體現出了PE管材極高的適應性。PE新型燃氣供水管道在正常燃氣運行中的環境下對其適應性很強。其抗應力開裂性能良好，普通管道發生開裂，裂紋以很快的速度傳遞，瞬間整根管材都會被破壞，在實踐中發現PE管抗裂紋傳播的能力比其他管材要強。PE管的抗低溫能力也極強，其可在零下六十度內的環境安全使用，低溫脆化溫度極低，其耐磨性是鋼管的4倍。由于其強度較高，因此在復雜環境和地質中也可以在不造成中斷的情況下進行很強的彎曲，并且連接性很低，從而使復雜設計項目具有很高的適應性。

3、PE管在天然氣管網中的使用要求

3.1 管材的強度

管材的抗拉強度一般包括延伸率、屈服能力極限和流體抗拉運動強度幾個主要指標，取決于型鋼管材的主要材質。PE型鋼管材在堅韌抗拉性高強度、耐沖擊和高強度等多方面都明顯高于普通鋼管。

3.2 管材的抗腐蝕能力

燃氣燃料給水管材工程管道使用環境中的各種燃氣給水管材內部容易發生過度腐蝕性的問題雖然可以完全地被忽略，但室內外的各種燃氣管材給水工程管道很有可能會長期一段時間由于接觸惡劣的水大氣環境，容易直接導致管材出現內部過度腐蝕，這就是我們可以直接要求室內燃氣給水管材廠主要人員應該應當具有良好的燃氣管材管體抗腐蝕氧化處理技術能力。PE型的燃氣管材管體應該應當具有良好的可以抵抗各種不同化學物質腐蝕處理介質的抗侵蝕氧化處理技術能力，在各種燃氣管材管體PH 的腐蝕數值、溫度和室內空氣當中含氧量高的實際情況下都主要應該應當具有良好的管材抗腐蝕氧化處理技術能力，即使燃氣管材管體表面自然內部發生過度腐蝕從而受損，也很有可能會在惡劣大氣氧化常態下導致管材自然內部發生過度氧化從而難以恢復。

3.3 管材的斷裂韌性

管材脆性斷裂主要分為有嚴重斷裂韌性和管材高度斷裂脆性兩種，其中，韌性斷裂管材高度斷裂主要原因是由于裂紋橫向應力拉伸缺陷和由于管材過大強度橫向應力拉伸得過大應力缺陷作用下所導致的，脆性斷裂的具體形成及其原因主要包括有過大橫向應力、裂紋少等應力缺陷和嚴寒高冷低溫。PE典型類型塑料管材脆性斷裂后的橫向伸長彎曲率〉350，本身不一定完全存在過小應力大和裂紋少等應力缺陷，對嚴寒高冷低溫高熱環境下具有較強的冷熱抵抗性，有技術效率很好地完全避免了類型管材脆性斷裂后的缺陷大和問題多的情況發生。

4、PE管在天然氣管網中的使用案例

以哈爾濱市PE管城市燃氣管道應用選材及分析：

滕州華潤燃氣有限公司的氣源來自于國家西氣東輸工程冀寧，2008年1月七彩陽光城小區的通氣系統點火，標志著焦煤天然氣在北京城區的順利全部引入。隨后北京燃氣集團公司分別于2008和2009年對北京城區東部、北部、南部和北京鐵路以西五個區域分別進行了城區天然氣管道置換，完成了城區焦爐煤氣管道到城區天然氣的管道轉換。在城區天然氣管道置換的施工過程中，發現國內原有的地下水道管網為各種鑄鐵管和各種防腐不銹鋼管，因為其管材使用性質和管道使用壽命年限已久而亟待重新更換。通過參考國內大中城市成熟的地下施工管理先例，公司首次引進了PE線的管。2008年4月在北京鴻福花園和佳園市政小區的總體設計中我首次大量采用了PE管將其作為市政小區大型庭院地下管道，此后在國內市政小區中壓和其他小區中壓的低壓大型庭院地下管道的設計施工中我又開始大量采用PE線的管。與此同時燃氣公司已經開始對國內城區舊地下管網管道進行升級改造，用帶有PE線的管逐步完全替換國內原有的城區老舊地下管道。在城區新建地下小區的設計施工和舊地下管網進行改造的施工過程中，PE線在管道的總體設計、施工和后期維護逐步成熟。經過多年的設計施工和維護運行，取得了一些良好效果并已不斷摸索積累出一些新的相關施工經驗。

5、PE管在天然氣管網中的使用注意事項

第一，地下水和燃氣供水管道管線不得從高層建筑物和大型公共構筑物的下面進行穿越。PE管道的底基層到管道頂部的最小復蓋層必須由國家/地區明確指定：行車道下方的PE管道不能小于0.9m。PE排水管道應設在行人汽車道下方，不得直徑小于0.6m。位于機動車輛下方的PE線路不能鋪設在0.5m以下。PE水下高度不能小于0.8m。

第二，雖然PE姿態本身更為靈活，但當地形發生變化時，它可以在自然布線時彎曲。但是，如果PE姿勢變形超出限制，則可能會因蠕蟲而損壞。因此，在一個PE直線管道的實際允許布線施工過程中，折彎布線半徑一般不能遠遠小于管道公稱布線直徑的25倍。如果一個管段上方安裝有管件，則PE管道的實際允許公稱折彎布線半徑一般不能遠遠小于管道公稱布線直徑125。

第三，在處理管道時，不要在通道內放置剛性磚，必要時還要在上面放置0.15米厚的異構體或沙子。管道補充期間，管道周圍也不得出現剛性建筑物垃圾。如有必要，應在重新填充殘余垃圾之前，在管道頂部上方0.15米處用絕緣膠帶或沙子重新填充。

6、PE管在天然氣管網中使用過程中可能會遇到的問題以及解決方案

6.1 聚乙烯管道在城市燃氣工程應用中存在的問題

（1）容易遭到人為的破壞

目前我國城市社區燃氣維修工程所需要使用的城市聚乙烯燃氣管道大量的被偷盜破壞，聚乙烯燃氣管道被偷盜破壞的主要構成原因就是由于偷盜使用天然氣，由于城市聚乙烯燃氣管道的管體質量硬度相對于普通鋼管來說相對較低，由于管道硬度較小，偷盜中的施工人員就已經牢牢抓住了偷盜使用城市聚乙烯的這一主要技術缺點，對整個城市社區聚乙烯柴油燃氣維修管道全部停止進行偷盜施工或者破壞，偷盜或者使用城市天然氣。

（2）聚乙烯管道受溫度影響大，使用受限制

由于這些聚乙烯燃氣管道經常受到夏季溫度的變化影響很大，所以現在一般只能直接埋在地下才能使用或者在沒有紫外線被太陽遮擋的時候情況下才能使用，這也是由這些聚乙烯燃氣管道的使用管材材質決定的。目前，許多大型城市和一些地方因為它的一些地理特性而開始急需大量使用這些聚乙烯隧道管，但是由于這些大型城市本身就是具有夏季溫度較高的地理特征，而且城市經濟發達，人口密度較大，道路的管網密集，所以不是很適宜大量使用這些聚乙烯隧道管，對于這些大型城市來說，這無疑就會是一個很大的經濟損失。這樣一來就已經大大的程度限制了這些聚乙烯隧道管的實際適用范圍，這種適用限制對于目前我國的長期經濟社會發展已經產生了一定的不利影響，所以必須及時想出一些解決的對策措施來盡量降低這種損失。

6.2 面對聚乙烯管道應用問題所提出的措施

（1）建立有效的監督管理機制

對一個聚乙烯燃氣管道的安全破壞處理來采取偷使用天然氣的違法行為，有關政府部門認為應該及時采取有效的整治措施可以來有效避免這種突發情況的再次發生，建立安全監督檢查管理機制，這就是一個很好的整治舉措。工程施工管理部門同時應該與相關政府部門聯合研究制定這一管理制度，在每一個每條聚乙烯燃氣管道線所經過的每個城市、鄉鎮、村莊應該建立一個相關的安全監督檢查管理人員隊伍，讓這些負責人每天對每個聚乙烯燃氣管道所經過的每條線路情況進行實時監督、巡查，這樣我們會不斷加大相關人力的力量投入，但是同時相比于經常都會發生的各種突發狀況，這種人力損失就很小。

（2）在聚乙烯管道表面進行制冷加工

在前文中已經提到由于我國聚乙烯燃氣管道一般只能在空氣溫度低或者只有紫外線被完全遮擋的那種情況下它才可以被正常使用，大大的大幅降低了我國聚乙烯燃氣管道的實際使用率，這對于目前我國的一些燃氣供熱工程來說將來會是一個巨大的經濟損失。但是，如果對我國聚乙烯燃氣管道的一些表面實施進行一些這種制冷的技術措施，就一樣可以對這些技術限制不予理睬，不管在我國氣溫高還是在氣溫低的任何地方都一樣可以正常使用。那么，怎么樣能夠來對其他的表面實施進行這種制冷的一些技術限制措施呢？目前我國有關專業技術人員還在深入研究進行實驗中。如果這項技術措施真的能夠研究實現出來并真的應用于我國聚乙烯燃氣管道及其燃氣供熱工程中，將來就會大幅擴大我國聚乙烯燃氣管道的主要應用領域范圍，大量的材料取代一些材料質量比較高，施工時間所需要的大量消耗人力物力，勞動強度極高的新型管材，從而能夠奏效的降低我國施工燃氣工程的技術成本，節省許多不被認為浪費的人力資源，挽回大量的經濟損失。

結語：

綜上所述，PE管由于其耐腐蝕、適應性強等優良性能以及其材料本身特點，其優越性是顯而易見的，被全國許多大中城市在城市供水、供燃氣方面采用，也被用作許多農業用途，其效果普遍良好，為大多數人所青睞。聚乙烯（PE）排水管材料是國家建設部企業推廣項目使用的新生產材料、新生產工藝，施工時只要仔細研究落實每一個環節施工管理環節，按客戶要求按期施工，定能真正達到客戶滿意的施工效果。