聚乙烯燃气管道施工质量控制要点及管控措施

2021-10-27李曼曼陈庆玺马旭卿雷素敏邸鑫

劳动保护 2021年9期

李曼曼，陈庆玺，马旭卿，雷素敏，邸鑫

（1.北京市燃气集团研究院，北京 100011；2.北京市燃气集团有限责任公司，北京 100011）

0引言

聚乙烯管道在燃气行业的应用越来越广泛。特别是随着电气化铁路、地铁等地下工程的日益增多，杂散电流对埋地钢质管道的腐蚀愈加严重。在某些杂散电流腐蚀严重的区域，甚至出现过投运仅一年的钢管即发生腐蚀穿孔的情况。这无疑给燃气运营企业带来了巨大的压力。在这种情况下，聚乙烯管道凭借其耐腐蚀、使用寿命长的特性，能有效保护燃气管网的安全、长期运行，成为很多燃气企业的首选。

1 施工质量对燃气管道安全运行的影响

聚乙烯燃气管道系统的长期使用寿命主要取决于施工质量的优劣。近年来，由于施工质量问题导致的聚乙烯燃气管道事故时有发生，如回填土中有石块导致管道在服役过程中发生裂纹扩展导致开裂漏气，焊接操作不规范或设备故障导致运行一段时间后焊口发生开裂等。需要注意的是，这些事故并非是立即发生的，通常会在聚乙烯燃气管道运行一段时间之后才暴露出来。

案例1，某燃气公司在巡检时发现燃气泄漏，开挖后发现一热熔接头断开，断开的热熔接头断面光滑，明显呈脆性破坏。经调查分析，判断该接头可能存在冷焊缺陷和焊接面污染。据了解，该接头已经服役2年多。

案例2，某燃气公司投运1年多的聚乙烯管道电熔弯头管件，由于焊接面污染导致未熔合缺陷，致使管道运行一段时间后从管件中完全脱落，如图1所示。

图1 管道脱落后的电熔弯头管件

除以上两起案例外，由于原材料不合格导致管道变色、出现毛细孔并最终发生泄漏的事故屡见不鲜。由此可见，保证聚乙烯管道系统的完整性和安全运行，重点在于施工建设期的质量管控。

2 聚乙烯管道施工质量控制关键点和管控措施

聚乙烯管道系统的施工质量管控主要包括材料（主要指聚乙烯管道、管件、阀门等产品）、人员、设备、管道系统的设计、施工、验收等环节，每个环节对于整个聚乙烯管道系统的完整性都至关重要，任一环节出现问题都会导致系统出现问题。

2.1 材料的质量管控

材料是聚乙烯管道系统的基础组成部分，材料的质量直接影响整个管道系统的质量和运行安全。根据美国塑料管材数据协会（PPDC）的统计，聚乙烯管道失效事件中，因材料缺陷导致的失效比例高达18.8%[1]。因此，采取严格的管控措施来确保材料的性能和质量，是关乎聚乙烯管道系统质量最关键的一环。

由于我国燃气企业并不具备对材料内在质量进行检测的能力和条件，可以采取的管控措施包括以下3个方面。

2.1.1建立供应商评审和管理机制

建立合格供应商评审和管理机制是一个有效的管控措施。对生产企业的资质、质量管理体系、生产能力、生产工艺、生产设备、测试仪器、管理以及人员素质等进行考察，保证供应商具有一定经济实力、生产设施先进、齐全，具备良好经营理念，能够长期合作[2]。

2.1.2检查材料的质保文件，外观、尺寸、生产日期、包装等

对材料的出厂检验报告、合格证、使用说明书及其他技术文件进行检查，确保材料的性能指标符合要求。材料的外观、尺寸对于聚乙烯管道系统设计选型以及施工现场组装、配合至关重要，生产日期直接关系到产品的储存和周转时间，管件包装能有效保护管件表面洁净，这些都是需要关注的质量控制关键点，来料验收时可按一定比例对上述项目进行抽查，并填写来料检验记录单。

2.1.3按计划采购材料，并根据工程量调拨给施工单位

燃气企业直接采购，保证供应渠道，也可以减少中间环节；按计划采购可减少材料库存积压，加快材料周转。有条件的可以驻厂监造，对生产过程进行检查。

除了在采购环节加强质量控制，也要注意搬运过程中对产品进行保护，避免造成表面划伤、污损，甚至变形，给聚乙烯管道的安全长期运行埋下隐患。对于仓库储存的聚乙烯产品，需要对储存条件进行检查，注意分区码放，先进先出。

2.2焊机的质量管控

聚乙烯管道施工中所用设备主要是焊机。焊机用于连接聚乙烯燃气管道，焊机的质量直接影响到聚乙烯管道系统的焊接质量。焊机并非由燃气企业采购。由于市面上的焊机品牌鱼龙混杂，性能参差不齐，如果不加以控制，难以保证施工中所采用的焊机性能符合要求。燃气企业在进行质量管控时，可以采取以下3个管控措施。

2.2.1对焊机统一进行编号并注册备案

为了控制焊机的供应渠道和产品质量，燃气企业可以规定工程中使用焊机的品牌，统一编号注册备案。注册备案的信息至少包括焊机编号、品牌、类型、校准日期、有效期、校准第三方的名称等。

2.2.2采用全自动焊机

与手动焊机相比，全自动焊机能够最大限度地减少人为因素对焊接过程的影响，并且能够自动记录焊接数据，实现焊接数据的可追溯性。

2.2.3定期校准，及时检修

全自动焊机在使用过程中，可能会出现温度漂移、压力过高、输出参数不准确等问题，进而影响焊接质量。定期校准是保证焊机性能不可或缺的重要措施。另外，焊机出现异常及时检修。

其他专用工器具建立台账，做好维护和保养。

2.3人员管理

聚乙烯燃气管道施工涉及的人员包括施工人员（含焊接操作人员）、监理人员、工程管理人员等，人员各自负责的工作内容和任务应划分清晰。其中，焊接操作人员的专业素质、操作水平和责任心是影响工程质量的主要因素。对于焊接操作人员的管理，燃气企业应通过对相关人员的资质进行核查，注册备案，并组织考核、培训来进行。

2.4施工过程的质量管控

施工是真正的操作环节，进入施工阶段，即全面接受材料、设备性能和人员素质，施工过程规范与否成为直接影响整个聚乙烯管道工程质量的主导因素。施工阶段的质量管控高度依赖现场人员，信息化手段已经逐渐成为发展趋势。施工过程可以划分为4个环节：开工前检查、土方工程、管道连接、管道敷设。

2.4.1开工前检查

开工前的检查是为了做好施工的准备工作，确保施工人员、设备、环境条件等符合施工要求，如核实施工人员、焊接设备是否经过注册备案，焊工是否持证上岗，材料是否备齐、对材料进行进场检查等。可以采取的管控措施包括以下3方面。

1）监理人员检查焊工证件、核查焊机信息，并填写检查记录单。

2）施工人员逐一对管材、管件、阀门进行外观质量检查，监理人员抽查，并填写检查记录单。要特别注意管材表面划伤深度应不超过管材壁厚的10%。因施工需要在施工现场临时存放材料时，监理人员对存放条件进行检查，并填写检查记录单，要特别注意管材两端封堵、管件包装完好，遮挡紫外线。

3）当环境条件不适宜施工时，监理人员应对施工现场采取的保护措施进行检查。

2.4.2土方工程

监理人员对沟槽开挖和回填的质量进行抽查，重点关注沟底是否有石块或砖块等尖锐物体，是否有积水，回填土是否是素土或砂土，以及回填土的夯实情况，并填写检查记录单。

2.4.3管道连接

管道连接是聚乙烯管道施工最核心、最关键的环节。笔者通过调研了解到，除了第三方破坏，焊接接头漏气已经成为聚乙烯燃气管道的主要事故类型之一。

事实上，完好的焊接接头拉伸强度可以超过母材。但在实际施工过程中，由于同时受到环境、人员、设备等多种因素的影响，焊接接头难免会产生冷焊、未熔合、孔洞等缺陷。带有缺陷的焊接接头在一定应力的作用下可能会失效导致漏气，使得焊接接头成为整个聚乙烯管道系统中的薄弱环节。因此，管道连接操作的规范性是施工质量管控的重中之重。

管道连接主要有两种方式：电熔连接和热熔连接。对于电熔连接管道的质量管控，重点关注管材是否垂直切割，管端是否清洁，氧化皮是否刮除到位、刮除后是否采取保护措施、待焊管段是否对正、焊接过程是否正常、焊接完毕是否自然冷却、外观检查是否合格。特别是待焊接管端外表面的处理和保护，工程中发生过由于焊接面存在污染或氧化皮刮除不干净导致焊接面未熔合，造成接头在服役过程中漏气的情况。

对于热熔连接管道的质量管控，重点关注加热板是否清洁干净、管端是否铣削到位、端面是否平整、待焊管段是否对正、错边量是否满足要求、焊接过程是否正常、焊接完毕是否达到规定的冷却时间（含保压冷却和无压冷却）、外观检查是否合格。

针对施工现场的管道连接操作，可以采取的管控措施包括以下两方面：

1）监理人员按一定比例抽查焊接过程并进行接头外观检查，填写检查记录单。

2）将焊接数据上传至焊接数据分析管理系统。全自动焊机的优势在于自动保存焊接数据，一方面可以通过焊接数据（如焊接时间、焊接温度，焊机编号、焊接人员编号、焊接时间等）判断焊接过程是否正常；另一方面，也实现了对人员和设备的管理。

2.4.4管道敷设

管道敷设质量会影响聚乙烯管道在实际运行中所受的附加应力，位置埋深对于预防施工破坏至关重要。因此，在施工过程中，施工人员逐项对管道外观、示踪线敷设、沟底情况、管位、埋深及安全间距进行检查，拍照，并填写检查记录单。

回填前对管道进行明沟实测，同时注意记录关键部位，如焊口、三通、钢塑转换、阀门等的位置信息，可采用北斗定位系统采集坐标。