城镇埋地聚乙烯燃气管道全面检验技术及其应用

严俊伟 陈 伟 王友义 陈 长 王亚东

（1.浙江省特种设备科学研究院；2.浙江省特种设备安全检测技术研究重点实验室）

城镇埋地聚乙烯（PE）燃气管道（一般指中压燃气管道） 在特种设备目录里被划分为公用管道， 公用管道全面检验主要参照TSG D7004—2010 《压力管道定期检验规则——公用管道》的相关要求， 但该标准里只涉及PE 燃气管道的部分内容，而有关检验规则尚缺。

葛玉雄阐述参照检规的常规检测的同时，提到管道定位和埋深方法、割管检查和性能测试［1］；倪曦阐述了英国雷迪公司LD9000 型探地雷达的检测方法及其工程应用情况［2］；闵宇谦等结合某市燃气管道的全面检验案例， 着重探讨PE 管道的全面检验方法、检验周期等问题［3］；李智等介绍了 《在用聚乙烯燃气埋地管道定期检验规则》的编制背景，并说明其主要内容［4］；李达儒探究了PE 燃气管道全面检验的必要性，提出PE 燃气管道全面检验的策略［5］；陈仲波阐述了PE 燃气管道基于风险的检验与评价体系，并在实际工程中有较好的应用效果［6］。

笔者在现有的检验检测技术基础上，增加了声波定位技术、 管材性能分析和风险评估项目，以完善检验技术，排除安全隐患。

1 全面检验技术

1.1 资料审查

城镇埋地PE 燃气管道涉及的里程数较大，且敷设环境特殊，管网错综复杂，针对管网的文字记录资料极为重要。 从设计、施工、验收直至运行这一管道寿命周期内会有大量的图纸、记录及报告等资料产生，其中审查的重点应放在安全管理资料、技术档案资料和运行状况资料［7］。

1.2 宏观审查

1.2.1 泄漏检查

城镇埋地PE 燃气管道泄漏的首要影响因素是第三方施工，其次是焊接接头、管道连接的阀门及调压装置等。 由于天然气泄漏之后可在狭小的空间集聚并能发生爆炸，所以必须检测泄漏气体可能扩散到的地沟、 窨井及地下建筑物等地方。 常用的检测方法有利用燃气测爆仪、声学泄漏检测等。

1.2.2 管道位置与走向检查

城镇埋地PE 燃气管道位置与走向应清楚明确，但在实际检验检测过程中很难实现。CJJ 33—2005《城镇燃气输配工程施工及验收规范》规定PE 燃气管道敷设时， 应在管顶同时随管道走向敷设示踪线［8］。在实际检测中发现，某些城镇埋地PE 燃气管道未敷设示踪线；某些有示踪线，但检测距离不够长。 目前，在用管道位置与走向的检测技术见表1。其中，声波定位技术能较好地判断出PE 管道水平位置， 但不具备对管道埋深检测的能力。 因此，对燃气管道维护和检测缺少行之有效的措施， 建议城镇埋地PE 燃气管道应在施工过程中按要求安装示踪线和地面标志，若经济允许时最好安装电子标签， 同时规范验收和监督。

表1 管道位置与走向的检测技术

1.2.3 管道沿线地表环境调查

城镇埋地PE 燃气管道沿线地表环境主要检查与其他建（构）筑物或者管道的间距、占压、管道裸露及土壤扰动情况等，此项调查结合管位探测仪能较好地判断占压情况。

1.2.4 阀门（井）检查

城镇埋地PE 燃气管道阀门 （井） 的数量较多，阀门井内不得积水、塌陷，不得有妨碍阀门操作的堆积物［9］。

1.3 开挖检查

城镇埋地PE 燃气管道的开挖检查， 应选择钢塑接头转换、 经第三方破坏曾经有过泄漏、基础沉降及占压等风险较大的位置。 最低检测比例为每千米0.3 处， 还可根据实际检测结果调整比例。

开挖检查的项目包含：

a. 管道泄漏检测；

b. 开挖点GPS 定位记录；

c. 管道上方警示带；

d. 随管道敷设示踪线；

e. 管道敷设周边土壤情况，是否存在尖锐碎石块、是否存在深植植物发达根系；

f. 管道埋深是否符合要求；

g. 管道附近有无与其他建（构）筑物或者管道间距不符的情况；

h. 管道表面状况，有无槽痕、凿痕或者凹痕等缺陷，管道有无老化降解（如表面粉化）等迹象；

i. 存在焊接接头时， 通过常规超声或超声相控阵检测焊缝质量；

j. 存在钢塑转换接头时，检查其质量状况。

1.4 管材性能试验

城镇埋地PE 燃气管道在良好环境下使用寿命可达50 年之久， 但在国内最长的使用时间为30 年左右，而且针对这种老旧管道能否继续使用或者剩余寿命有多久的研究都很少。 城镇埋地PE 燃气管道在制造验收阶段， 需要进行的性能试验包含管材的力学性能试验和物理性能试验。管材的力学性能试验有静液压强（HS）、纵向回缩率（%）、耐候性（仅适用于黑色管材）、耐快速裂纹扩展（RCP）和耐慢速裂纹增长5 项；管材的物理性能试验有热稳定性（氧化诱导时间）、熔体质量流动速率（MFR）和纵向回缩率3 项。 对在役城镇埋地PE 燃气管道通过上述性能试验能进一步明确其剩余寿命和安全状况。

1.5 风险评估

在研究分析国内外关于PE 燃气管道风险评价研究成果的基础上，结合多年来现场检验的经验积累， 建立PE 燃气管道模糊综合评价数学模型，利用等级参数评判方法确定风险值。 根据计算结果将PE 燃气管道风险划分低风险区、 中风险、中高风险和高风险区，并将安全预警理论与风险矩阵法相结合来确定管道的安全预警等级，在此基础上编制适用于埋地燃气管道风险评价的评价体系软件。

2 应用实例

某城镇埋地PE 燃气管道的相关参数为：设计压力0.40MPa， 运行压力0.34MPa， 设计材料PE80/SDR11，管道直径为63、110、160、200、250、315mm，该区块管网总长118km，服役时间20 年左右。

2.1 资料审查

经审查， 该管道安全管理资料比较齐全，包括安全管理制度、操作规程、上岗证、应急预案和演练计划；技术档案资料通过梳理设计、安装、竣工资料和定期检验报告，制作每条管道参数特性表并形成管网参数特性表台账，其中发现少部分管道缺少竣工资料， 大部分未进行年度检查；运行状况资料缺少日常巡检记录、轻微故障与事故记录。

2.2 宏观检查

全面检验过程中发现，该管网某小区调压箱的阀门处存在燃气泄漏，管线进某小区路面标识损坏，燃气管道上方附近有深根植物，采用APL进行燃气管道定位后发现有占压现象，阀门井有积水和杂物。

2.3 开挖检测

按照最低比例要求进行开挖检测。 开挖现场一的管道周围存在少量根系（图1），无明显影响，管道顺气流顶部12 点方向有凹痕， 尺寸大约为10mm×10mm， 凹痕附近测厚结果5.9～6.0mm，无异常，管道距住宅构建物190～230mm。 开挖现场二的管道周边存在深根植物且位于管道正上方，管道周边发现较粗根系（图2），管道气流方向12点方向有槽痕，尺寸大约为20mm×1mm，槽痕附近测厚6.0～6.1mm，无异常，且钢塑转换处也无异常和泄漏。 这两处开挖后都发现有警示带，但无示踪线。

2.4 管材性能试验和风险评估

选取规格为De90 SDR11 PE80 管材进行性能试验，其外观、颜色、外径、壁厚、不圆度、氧化诱导时间、管材断裂伸长率、管材熔体质量流动速率、挤压剥离试验和静液压试验均符合相关要求，但其中氧化诱导时间接近临界值，说明该管道有老化降解的倾向。

图1 开挖现场一

图2 开挖现场二

将管网中的某段管道进行风险评估，由失效可能性、失效后果和相对风险值可评定等级为Ⅲ（中高风险），评级结果如图3 所示。 通过每一段管道的风险评估，将风险值与管道GPS 卫星图相结合，可绘制整个管网的风险示意图。

图3 管道风险评级结果

2.5 提出建议

针对城镇埋地PE 燃气管道全面检验过程提出以下建议：

a. 涉及管道的相关资料应将纸质和电子版妥善存档；

b. 按照相应标准规范进行年度检查和定期检验；

c. 严格制定填写记录制度，并对从业人员进行培训；

d. 对于燃气泄漏应引起高度重视，对此种类似年限和工况的阀门应进行逐一排查，并加强巡检力度；

e. 对燃气上方的一般深根植物应移除，保护树种或者高大树木应联系林业局进行移栽或者砍伐；

f. 针对燃气管道占压应与当地社区和政府相关部门进行积极主动协调拆除，若无法拆除应进行有效的监控措施。

3 结束语

城镇埋地PE 燃气管道在国内存量巨大，且敷设处于城市人口密集区域、管道周边交叉施工复杂， 这就对管道安全可靠运行有一定的要求，其中开展管网定期检验检测是保证管网安全运行的必要措施。 鉴于现有的检验检测方法和设备不完善的情况，增加声波定位技术、管材性能分析和风险评估项目能更好地反馈管网问题，同时能对以后国家层面出台详细可靠的检验检测标准提供相关参考。