燃气聚乙烯管的应用

李志军

（北京优奈特燃气工程技术有限公司，北京100000）

1 引言

聚乙烯管道的施工，需要有效的质量管理体系和质量控制体系，聚乙烯管道焊接接口质量至今没有一种方便、可靠的无损探测手段。尽管在美国已经推出了非破坏性检测设备——聚乙烯管道焊接接口的超声波检查系统，但目前难以推广。在法国、日本等国家，乃至世界各国，对聚乙烯管道焊接接口的质量仍然靠对焊接过程的品质管理来解决。因此，应用聚乙烯管替换或修复现有输配系统钢质燃气管道，加强原材料的质量检验和施工过程质量控制是保证聚乙烯管道施工成品质量的关键，在聚乙烯管的应用中起决定性作用。

塑料管在很多方面优于金属管。耐腐蚀、重量轻、使用寿命长，管道内壁光滑、阻力小、不易积垢和堵塞，材料的延展率大，能吸收介质的冲击，不受地基下沉的影响。管材制作工艺简单、成本低、管子可制成较长的长度，易弯曲使用，节省管件，同时提高管路的气密性，减少输送介质的漏损。外径小于75mm 的，可盘绕成圈供应，运输方便。易切割，易焊接，维修、带气作业操作方便，不需做防腐处理，施工简便，费用低。聚乙烯管具有良好柔韧性，可压缩复原，管道在沟内可蜿蜒敷设。

2 聚乙烯管道的施工与质量管理

2.1 聚乙烯管道的连接方式

根据CJJ 63—2008《聚乙烯燃气管道工程技术规程》，聚乙烯管道的接口一般分为可拆与不可拆接口；不可拆接口分为焊接、热熔接口；热熔接口又分为热熔对接、热熔承插和热熔鞍型连接接口。北京市燃气集团公司输配管网中聚乙烯管道的接口采用热熔接口（管径＞200mm）或电容套筒熔接（管径＜110mm）[1]。

对接熔接是用加热板和热管端，施压使同管径聚乙烯管道熔化接合。对接熔接方法简单，操作较易掌握，熔圈比较直观，外观易检查。但有时会出现“假焊现象”，这样会缩短管线的使用寿命，给以后的燃气管线泄漏留下隐患。不同级别、不同牌号、外径相同但壁厚不同的管材或管件采用对接连接，由于原料的熔体流动速率不同、密度不同，冷却时收缩不一致而会产生较大的内应力，易导致断裂，因此必须采用电熔连接。

套接熔接是同时加热接管外部表面和套管内部表面，达到熔融状态时，把接管管端插入套管中至接头冷却为止，套接熔接以电熔套接为主。电熔套接是用电热丝加热，使塑料管熔化接合。操作简单，使用工具少，操作技术容易掌握。熔接质量可靠，接口不易漏气。但使用管件多，比对接熔接成本高。在中医大学低压燃气管线改造工程中，为了保证工程质量，北京市燃气集团公司工程管理部门要求所有聚乙烯管道焊接接口采用电熔套接。

鞍式熔接是同时加热接管外部表面和支管外部表面，使其达到熔接温度，将支管置于接管上，保持位置不变，施加压力直到接头冷却为止。此种熔接适用聚乙烯管道上连接分支三通和打孔三通等鞍式管件。鞍式熔接连接的质量不易控制，且接头处的残余应力较大，在燃气工程中已很少使用。

2.2 聚乙烯管道的施工

2.2.1 土方工程

管沟宽度据埋深定，应尽可能小，通常为管材公称直径加0.5m。沟底如遇到有废旧构筑物、硬石、木头、垃圾等杂物时，必须清除，然后铺1 层厚度不小于0.15m 的砂土或素土整平夯实。

2.2.2 敷管

管材和管件在使用前应进行严格的检查。检查管材存放年限及环境对管材的影响程度是否满足设计使用要求，管壁是否均匀，椭圆度是否符合要求，管材上是否有划痕，划痕深度不得超过壁厚的10%等。

卷绕的聚乙烯燃气管道在改变方向时可利用管材的柔性借转角度，但借转角度一般应小于45°。大管径聚乙烯燃气管道在沟槽内不易敷成蜿蜒状。要特别注意在完成最终连接回填前要使管材冷却到土壤温度。在敷管过程中，如暂时中断工作，应在管顶履盖至少0.15m 厚回填土。无论何时管子的开端都必须临时热熔封堵。

聚乙烯燃气管道在熔接时应注意以下几点：

1）被熔接的聚乙烯管道的材料、管径、壁厚及椭圆度要符合标准，否则不予熔接；

2）聚乙烯管道焊接时应选用主体注塑成型管件；

3）在环境温度低于要求温度(一般为-5℃)时，熔接部分要进行加热处理；

4）在整个熔接过程中，不允许聚乙烯管道受任何外力影响；

5）熔接完毕，要检查熔接部分的温度是否冷却到环境温度，达到规定的冷却时间后方可切断电源，撤去夹具。电熔熔接要达到规定的冷却时间后先切断电源，然后撤去夹具。

在聚乙烯管道连接完毕后，应全面检查接口是否合格。对接熔接时，应检查熔圈无间断、变形、缝隙等缺陷。熔圈的高度与宽度应符合要求并且均匀。对于套接熔接的接口，显示孔溢出料完全凸出管件外表面且均匀则为合格。

2.2.3 回填

聚乙烯燃气管道敷设完成并合格后，可进行回填。回填时,首先将松软土回填到管道上，将管体压住，在两侧同时回填，回填时应当保证所下管线四周受力均匀。在气温较高的季节施工，应使管道冷却到土壤温度方可回填。撼砂或其他作业时，严禁使用尖锐利器具，以免损伤管道。为加强对管道的保护，随聚乙烯燃气管道走向，分别设置电子标识、地面标识和警示保护板，警示保护板正上方印有醒目的标记或说明，管道及警示保护板间距0.3～0.5m。

2.3 聚乙烯燃气管道的冬季施工

当环境温度低于-5℃时的施工称之为冬季施工。通常应避免冬季施工。当施工现场环境温度低于-20℃时，除抢险外，不允许进行聚乙烯管道施工。冬季施工中，必须采取加热保温的方法。塑料管熔接处的表面温度必须高于5℃，而最高温度不大于50℃，并保持10min，使聚乙烯管道内外壁温度趋于均匀，方可熔接。

2.3.1 加热保温方式

1）电加热带加热保温；

2）喷灯加热空气；

3）电暖风式采用其他对流，传导辐射等方式加热管材管件。

2.3.2 管端加热长度

1）对接熔接时，要4 倍管径长度；

2）电熔套接时，要2 倍管径长度；

3）鞍式熔接时，鞍座连接处4 倍管径长度。

聚乙烯管道夹扁断气时，在夹管处两侧各2 倍直径长度，同一处不得夹2 次以上。

2.4 聚乙烯管道的穿越工程

聚乙烯管道在穿越铁路、公路、电车轨道时，穿越方式一般为套管、涵洞、管沟。聚乙烯塑料管原则上不允许穿越热力地沟。极特殊情况，穿越地沟段塑料管改为钢管，并加钢套管。钢套管要超出地沟外墙1.0m，套管与地沟侧墙必须封堵严密。燃气管要比钢套管长，套管内的燃气管不允许有焊口，距地沟侧壁1.2m 以内不应有焊口、熔口。

2.5 聚乙烯燃气管道试验与验收

根据CJJ 33—2005、J404—2005《城镇燃气输配工程施工及验收规范》，聚乙烯燃气管道系统安装完成，外观检查合格后，聚乙烯燃气管道与钢管一样，要依次进行管线吹扫、强度试验、严密性试验。管线吹扫可分段进行，一般每次吹扫管线的长度不宜超过500m，吹扫气体流速要大于20m/s，且不宜大于40m/s。试验介质一般为空气，有条件时也可采用惰性气体[2]。聚乙烯管道吹扫时会产生静电，这种静电的积聚会对人或设备仪器造成伤害，所以应采取如下措施：

1）吹扫口采用4m 以上钢管，钢管上设置吹扫阀门；

2）该钢管保持接地，其接地电阻小于10Ω。

2.6 质量管理

聚乙烯燃气管道工程质量管理，贯穿于管材、管件由生产到安装使用的整个过程，材料的选用、管件管材的质量检查、储运装卸过程监督管理、焊接过程的控制、管道的安装施工以及质量检测等，都需要有专人负责，北京市燃气集团对所有聚乙烯燃气管道施工单位技术人员进行了培训，通过培训考核，提高生产人员、施工人员对产品性能的认识，提高他们的质量意识，熟练掌握并正确执行生产施工工艺规程，提高作业能力，考核合格后方能持证上岗操作，对操作过程进行纪录，对结果进行考评。

3 聚乙烯燃气管道的不足

1）强度比金属低。这使其在运输、下管过程中易于划伤，其他工程在建设过程中，如打眼、钻孔、挖土方等工程，尤其是非开挖技术的使用极易破坏塑料管，造成漏气。在笔者公司负责的中憬豪庭天然气工程外线施工中，由于回填土没有严格按照操作规程施工，致使在工程强度试验时压力不能稳定，而又没有简便的检漏仪器，重新挖开检测时发现管线上有一支铁钉，扎破管线。

2）对接熔接的接口，只能检查外观，接口内部尚无方便、可靠的无损探测检查方法，所以出现“假焊”也检查不出。且对接接口易出现“假焊”现象，接口易断裂，造成煤气泄漏。

3）聚乙烯塑料管与钢管的连接处所采用的钢-塑转换接头，连接点极易脱落，造成漏气。

4）焊接采用对接焊接，质量难以控制，多采用套接管件，提高了工程成本。

5）聚乙烯塑料管受温度影响较大，温度过高聚乙烯塑料管会软化，耐压强度降低；温度过低会变脆，受撞击时容易产生裂纹。使用环境温度不能超过40℃，与供暖管道同方向敷设或交叉时，必须保证聚乙烯塑料管周边温度不能超过40℃。

6）储存时避免阳光直晒，储存时间不得太久，受大气中紫外线与氧气的影响，容易老化。

4 结语

聚乙烯管道焊接口质量，至今没有一种方便、可靠的无损探测手段，随着超声波技术的发展，美国、德国、韩国等国家相继有相应的设备问世，推出了非破坏性检测设备——聚乙烯管道焊接接口的超声波检查系统，大多仍在实验室研发阶段，需要大量的实际实验数据来对比焊接质量，没有钢管探伤技术那么成熟，而且比较昂贵，目前难以广泛使用，需要加快更新改进。

就总体而言，聚乙烯燃气塑料管还是优于金属管的。其优势如下：

1）不用做防腐，耐腐蚀、重量轻、使用寿命长；

2）聚乙烯燃气管道光滑，阻力小，不易积垢和堵塞；

3）热绝缘性好，延伸率大，较适应道路下沉和地震的影响；

4）管道制做简单，成本低，可制成很长的长度；

5）运输方便，可盘绕成圈，搬运方便；

6）管材严密性好，减少介质泄漏；

7）施工操作简便，劳动强度小，施工速度快。

鉴于以上原因，应推广使用聚乙烯燃气塑料管，在现有输配管网腐蚀老化的情况下，改用聚乙烯燃气塑料管，可以避免钢管的电化学腐蚀，延长输配管网的使用寿命。