城市埋地PE 燃气管道全面检验方法及应用探讨

魏东

（上海派普诺管道检测科技发展有限公司，上海 201800）

在用的城市埋地PE 燃气管道是含有压力的管道，即为特种设备，需要定期进行检验，根据检验结论决定使用情况，对检验时发现的问题及处理结果给出下次的定期检验日期。依据定期检验规则和标准对埋地PE 燃气管道进行全面检验，对受检管道进行资料审查和现场调查后采用合适的全面检验方法，有效的对PE 燃气管道进行定位、熔接接头的无损检测、PE 管道的性能试验等。从而进行隐患排查及时处理，保障PE 燃气管道的安全运行。

1 PE 燃气管道全面检验综述

1.1 漏点排查困难

城市埋地PE 燃气管道一般由PE 管材、管件、阀门及附件组成。对埋地PE 管道进行地面泄漏检查时，由于燃气本身质量较轻，从漏点处喷出后会向上升起、窜出地面。但也会从管道回填土壤相对较疏松的缝隙中乱窜，有一定概率会流动到附近的燃气阀井、地下存在的建筑物、地沟、绿化带等。所以当检测出气体泄漏时，较难准确判断泄漏点。

1.2 定位探测困难

对埋地PE 燃气管道进行管道位置与走向、埋深定位时，常见有使用电磁法接入示踪线进行定位，但由于示踪线经第三方施工、开挖检测造成未有效电气连接或部分管道埋地敷设时未设置示踪线，对管道定位造成困难。使用弱磁感应法、探地雷达法对无示踪线埋地PE 燃气管道进行定位时，由于城市内地下管网较复杂，受检管道规格及埋深多样化，污水管道内沼气干扰、通讯电缆磁场干扰、管道上方地面环境复杂等，同样对管道定位造成困难。

1.3 失效机理不明

PE 燃气管道虽然有不错的柔韧性、可焊接性和耐腐蚀性等性能，但是也会随着温度的变化而改变性能。市政热力管道和PE 燃气管道的净距不应小于表1、表2 的规定。当PE 管道与阳光中的紫外线接触时，会对PE 管道产生氧化作用，造成老化现象。对于采用有合格出厂的质量证明的PE 管件、阀门、管材及附属设备，遇到不正确的操作施工、不完善的运行保养、复杂的管道敷设环境等，也会造成失效。

表1 PE 燃气管道与热力管道之间的水平净距

表2 PE 燃气管道与热力管道之间的垂直净距

2 采取的技术措施

2.1 管道探测定位

采用弱磁感应法通过使用非金属埋地管道探测仪对管道位置与走向、埋深进行检验。弱磁感应法技术原理：PE 燃气管道中的甲烷，其氢原子核中的质子由于本身在不停的自旋，且带有正电荷，故产生微弱的磁性，采用弱磁感应探测仪将这种微弱的磁性放大，使用者再通过两只手持金属天线的手柄，进行单方向的移动产生静电，与大地磁场产生相互作用，金属杆随之摆动，以此确定管道位置及走向。

2.2 泄漏检查

采用气体检测仪对阀井内进行泄漏检查。针对燃气管道、被土掩埋的阀井、熔接接口（含钢塑转换接口）的泄漏，在大致确定可能会发生泄漏的范围内进行地面上的泄漏检测和地面多次钻孔泄漏检测，对泄漏点周围存在的其他井进行气体分析，观察附近土壤地表面有无异样，必要时进行开挖验证，以此确定漏气点。如表3 所示。

表3 泄漏检测方法

2.3 PE 燃气管道焊接接头无损检测

2.3.1 常见焊接接头的种类

PE 管件在与阀门、管材相连接时常采用电熔或热熔的焊接方式，钢质管道与PE 管道相连接时常采用法兰连接和钢塑转换接头连接方式。

2.3.2 常见焊接接头缺陷类型

电熔接头的缺陷一般有过焊、冷焊、夹杂、孔洞、管材承插不到位、电阻丝错位。进行电熔接头的宏观检查时，应观察外观是否完整无缺、有无变形、熔接表面有无熔融物流出、承插口是否与管材同轴。

热熔接头的缺陷一般有裂纹、未熔合、夹杂、孔洞等。进行热熔接头的宏观检查时，应观察热熔接头的外观形状是否符合要求、卷边的中心高度K 值＞0 还是≤0、错边量是否大于管道壁厚的10%、卷边的宽度是否过宽和过窄、卷边切除后背完试验是否开裂。图1 为卷边的中心高度K 值，图2 为背弯试验开裂。

图1 卷边的中心高度K 值

图2 背完试验开裂

2.3.3 焊接接头相控阵检测

使用超声相控阵检测电熔接头时，观察超声图像内特征线、电阻丝、管材内壁信号呈现的状况进行无损检测。使用超声相控阵检测热熔接头时，观察超声图像内外表面信号呈现的状况进行无损检测。

2.4 PE 燃气管及焊接接头理化性能检测

对PE 管道性能进行试验时，包含耐慢速裂纹裂纹增长、静液压强度、断裂伸长率、氧化诱导时间，其中氧化诱导需要从管道外表面取样，后三项需要截取合适长度的管道本体。现场检测一般很难取到合适长度的管道本体，主要以氧化诱导试验为主，根据差示扫描量热议（DSC）仪器试验后显示的氧化诱导时间曲线图计算出氧化诱导时间是否大于20 分钟，以此判断管道是否存在老化现象。图3 为氧化诱导时间曲线图。

图3 氧化诱导时间曲线图

2.5 PE 燃气管道的风险评估

参照DB31/T 1162-2019《燃气聚乙烯管道定期检验技术规则》中半定量风险评估方法对PE 燃气管道进行风险评估。首先对受检管道的区段进行划分，然后对每一区段失效后果C、失效可能性S 进行相应的评分，根据风险值计算公式计算出风险值R，埋地PE 燃气管道的风险等级划分按风险绝对等级进行，风险绝对等级划分按GB/T27512-2014《埋地钢质管道风险评估方法》的规定评估PE 燃气管道绝对风险等级（低风险、中等风险、较高险、高风险）。

3 工程实践

3.1 项目概述

2020 年在上海市张江片区进行了上海燃气浦东销售有限公司中压埋地PE 燃气管道全面检验项目，受检PE 管道长度约46 公里，设计压力为0.4Mpa，运行压力0.1Mpa，管道规格为DN250/200/160/110（SDR11），管道材质为PE80。管道投用时间为2003 年至2012 年，管道一般在非机动车道、绿化带下。受检管道为首次全面检验，管道沿线无地面标识，示踪系统未进行有效电气连接。

3.2 检验技术应用

采用上述检验检测方法，已完成该项目内管道全线的走向及位置、埋深检测，对管道的沿线地表环境进行调查，对受检管道的地面标志进行检查，对全线找到的阀门井进行了泄漏检测及阀井井盖、钢质燃气阀门、法兰、补偿器完好性进行了检查。对选取合适的开挖点进行了开挖检测，包括管体状况检验、焊缝无损检测、管道性能试验，对管道全线进行了风险评估。

具体：采用弱磁感应法定位管道时，先对管道的位置进行初步判断，也可通过阀门井位置确定管道检测时起点位置。打开非金属埋地管道探测仪，两只手持金属天线的手柄垂直于管道方向行走探测，当两个金属天线产生反应并改变方向到交叉平行的状态时，金属天线的下面就是管道的位置，此时再通过原地踏步至天线恢复到张开状态，记录原地踏步的次数。以此方法定位管道直通、三通、弯头及埋深检测。采用气体检测仪和肥皂水喷涂进行阀门井内漏点排查，通过仪器初步检测出气体泄漏量、气体组成成分，再对采用钢质阀门、法兰、补偿器、管道进行肥皂水喷涂，产生气泡处即为泄漏点。根据超声波原理使用超声相控阵对电熔接头、热熔接头分别进行了无损检测。先使用探头通过相控阵对含有金属丝电熔套筒上方及热熔接头旁发射超声波，再通过探头接收反射波，最后在相控阵上显示器上呈现具体参数及图像，进行缺陷判定。对管道外表面通过专用刮刀进行定量取样，进行氧化诱导时间性能试验。通过资料审查、现场检验收集到的数据对管道全线进行风险评估等级确定，分别对管道失效后果、失效可能性进行评分。

3.3 检验结果分析

检测过程中发现7 处阀门井存在泄漏，并已进行修复。泄漏原因为放散阀法兰松动、注油阀丝口有破损。对于可能存在泄漏的PE 管道焊接接头或管道本体泄漏的问题，除了开挖验证或钻孔测漏外暂时还没有能准确确认位置的检测手段。

检测过程中发现1 处构筑物占压管道、1 处管道裸漏，并给与移除构筑物及对露管处进行整改的建议。管道使用时间较长，管道无地面标识，存在建筑物或构筑物占压管道现象比较常见。露管处为阀门末端，位于绿化带，露管原因可能为第三方施工动土活动、土壤存在松动及滑坡造成。

管道性能试验中发现1 处坑内管道存在老化现象。原因可能为管道使用寿命较长、管道出厂时存在缺陷、管道敷设时施工过程中未做好保护措施。

本次选取9 处进行开挖检测，未发现明显焊接接头及管道本体缺陷，城市内开挖选点较为困难，受检管道多数位于交通比较繁忙路段。

4 结论

本文基于城市埋地PE 燃气管道全面检验过程中遇到的管道探测定位、漏点排查、失效机理等问题，根据现有全面检验相关标准及规程展开分析，采取上述的技术措施，解决遇到的技术难点，完成全面检验的要求，准确、有效的检测出发现的隐患，并给与客观、合理的建议及解决办法，方便于日后对城市埋地PE 燃气管道检验检测的相关工作。近年来，随着燃气事故发生造成的损失，人们开始重视燃气管道的检验检测工作，PE 燃气管道广泛运用到城市建设中，如何更好的安全运行，显得尤为重要。