浅谈PE管在天然气管网中的施工技术

文／戢丹 杭州港华燃气有限公司 浙江杭州 310000

1、PE管在天然气管网中的使用现状

PE树脂是一种化学结晶度高、非常有极性的热性可塑性复合树脂，由单体乙烯聚合而成，又分为高密度、中密度和低密度三种不同密度类型的聚乙烯。产品原态原理PE的树脂外表主要呈一层乳白色，在微薄的横截面之下呈一定腐蚀程度的白色半透明状。根据PE树脂加工后的应用条件不同，需要选择不同牌号的PE树脂，同时对加工器械-挤出机和模具的要求也不尽相同。PE树脂材料相较于其他管材耐腐蚀性更好、使用寿命更长、流通能力更大，有优良的硬度，耐大多数日常生活和其他工业用品及化学品的腐蚀特性。因此,PE管被广泛应用于建筑物给水排水、城市供水、城市燃气供应、农田灌溉用管以及工业用管等。燃气管道用 PE管，在国内已经有二十余年的历史，我国自1980年开始研究 PE燃气管，随着研究的深入和实验的进行，国家在2O世纪末颁布了《燃气用埋地聚乙烯管材》等多部法令规章制度。这些规章制度在一定程度上推动了 PE管在燃气管道中的应用进程。近年来，由于PE管具有的众多优势，使在燃气运输的所有管材中，PE管材的用量已经远远超过了其他管材，例如传统的无缝钢管。PE管在实用方面比钢管有着明显的优势，在沿海土地潮湿的地段，地下水位也很高，安装无缝钢管的使用寿命在三十年左右，而PE树脂管材不仅防腐蚀能力强，而且能够预防细菌或藻类滋生，使用寿命高达四十年以上。随着生产经济的发展，城市化进程也在不断加快，PE管材需求量逐渐增加，相较于其他传统管材在市场上也更受欢迎，在燃气材料市场也更受欢迎。

2、PE管在天然气管网中的作用

2.1 投资成本低

PE燃气热水管道价格具有一定的市场价格优势，主要是由于其优良的材料性能，造就了其低成本、低价格的特点，比普通管、铸铁和其他金属燃气管道便宜，从而能够占据更多的市场份额，其使用寿命也比金属长得多。由于其耐腐蚀和不受藻类植物侵蚀的特性，不需要做出特殊的防腐处理，使用寿命也更加长，普通金属塑料管道的实际使用寿命约一般为20a，而普通PE金属管道的实际使用寿命最多为50a。另外，PE管道的内壁较其他传统材料更加光滑，且不容易结污垢，相同管径、长度和压力下要比其他管材的流通量更大，与其他金属管材相比，PE管材大约能减少工程投资的1/3左右，降低了工程造价，因而经济上更加划算，成为更多投资者的选择。与此同时，PE管道非常坚固耐用，可直接插入实际工业应用程序文件中的金属通道中，施工简单、维修方便，管体轻便搬运简单，焊接口少相对容易，连接简单，方法灵活多样，可采取多种降低施工难度和工程成本的方式，从而显着节省了施工成本。

2.2 较好的耐冲击性和挠性

PE型优质管本身结构具有很高的材料横向拉伸韧性，耐冲击和它的抗腐蚀强度高，断裂时的横向伸长率一般也都不会大大超过500%，因此对不均匀高度材料沉降和严重材料错位的各种环境下其适应能力非常强。当然即使PE型优质管在适应全球气候地质学和气候变化的多重环境外力作用下，也很容易就会使其本身受到严重错位破损。PE的较高横向挠性和抗作用力也使得了PE型优质管本身结构可以更加便于对其进行快速连接盘卷（尤其最好的还是选择使用带子管径小的那种比如PE型优质管），减少了大量的这些材料障碍连接件和塑料管件。PE型优质管的整体运行结构走向容易依照目前材料连接施工工艺处理方法的具体技术要求从而容易进行重大结构改变。而在材料连接施工中如果管子遇到一些材料障碍物，可以按照管子允许的弯曲度和角度或者半径大来进行连接绕过这些材料障碍，这样就好了，这可不会大大降低这些材料连接施工时的操作难度。

2.3 适应能力强

现代燃气管道建设的趋势越来越深，越来越多样化。在这种使用情况下，PE新型燃气供水管道充分显示了其适应能力强、适用范围广的优势。首先，其燃气韧性、挠性很好，抗震性好，对管错位和不均匀沉降等适应性强，其可以盘卷，便于按照施工方法要求进行改变，比如：在施工的过程中遇到了障碍物，则可以在PE管材允许的弯曲半径范围内绕过障碍，在一定程度上降低了施工难度，也体现出了PE管材极高的适应性。PE新型燃气供水管道在正常燃气运行中的环境下对其适应性很强。其抗应力开裂性能良好，普通管道发生开裂，裂纹以很快的速度传递，瞬间整根管材都会被破坏，在实践中发现PE管抗裂纹传播的能力比其他管材要强。PE管的抗低温能力也极强，其可在零下六十度内的环境安全使用，低温脆化温度极低，其耐磨性是钢管的4倍。由于其强度较高，因此在复杂环境和地质中也可以在不造成中断的情况下进行很强的弯曲，并且连接性很低，从而使复杂设计项目具有很高的适应性。

3、PE管在天然气管网中的使用要求

3.1 管材的强度

管材的抗拉强度一般包括延伸率、屈服能力极限和流体抗拉运动强度几个主要指标，取决于型钢管材的主要材质。PE型钢管材在坚韧抗拉性高强度、耐冲击和高强度等多方面都明显高于普通钢管。

3.2 管材的抗腐蚀能力

燃气燃料给水管材工程管道使用环境中的各种燃气给水管材内部容易发生过度腐蚀性的问题虽然可以完全地被忽略，但室内外的各种燃气管材给水工程管道很有可能会长期一段时间由于接触恶劣的水大气环境，容易直接导致管材出现内部过度腐蚀，这就是我们可以直接要求室内燃气给水管材厂主要人员应该应当具有良好的燃气管材管体抗腐蚀氧化处理技术能力。PE型的燃气管材管体应该应当具有良好的可以抵抗各种不同化学物质腐蚀处理介质的抗侵蚀氧化处理技术能力，在各种燃气管材管体PH 的腐蚀数值、温度和室内空气当中含氧量高的实际情况下都主要应该应当具有良好的管材抗腐蚀氧化处理技术能力，即使燃气管材管体表面自然内部发生过度腐蚀从而受损，也很有可能会在恶劣大气氧化常态下导致管材自然内部发生过度氧化从而难以恢复。

3.3 管材的断裂韧性

管材脆性断裂主要分为有严重断裂韧性和管材高度断裂脆性两种，其中，韧性断裂管材高度断裂主要原因是由于裂纹横向应力拉伸缺陷和由于管材过大强度横向应力拉伸得过大应力缺陷作用下所导致的，脆性断裂的具体形成及其原因主要包括有过大横向应力、裂纹少等应力缺陷和严寒高冷低温。PE典型类型塑料管材脆性断裂后的横向伸长弯曲率〉350，本身不一定完全存在过小应力大和裂纹少等应力缺陷，对严寒高冷低温高热环境下具有较强的冷热抵抗性，有技术效率很好地完全避免了类型管材脆性断裂后的缺陷大和问题多的情况发生。

4、PE管在天然气管网中的使用案例

以哈尔滨市PE管城市燃气管道应用选材及分析：

滕州华润燃气有限公司的气源来自于国家西气东输工程冀宁，2008年1月七彩阳光城小区的通气系统点火，标志着焦煤天然气在北京城区的顺利全部引入。随后北京燃气集团公司分别于2008和2009年对北京城区东部、北部、南部和北京铁路以西五个区域分别进行了城区天然气管道置换，完成了城区焦炉煤气管道到城区天然气的管道转换。在城区天然气管道置换的施工过程中，发现国内原有的地下水道管网为各种铸铁管和各种防腐不锈钢管，因为其管材使用性质和管道使用寿命年限已久而亟待重新更换。通过参考国内大中城市成熟的地下施工管理先例，公司首次引进了PE线的管。2008年4月在北京鸿福花园和佳园市政小区的总体设计中我首次大量采用了PE管将其作为市政小区大型庭院地下管道，此后在国内市政小区中压和其他小区中压的低压大型庭院地下管道的设计施工中我又开始大量采用PE线的管。与此同时燃气公司已经开始对国内城区旧地下管网管道进行升级改造，用带有PE线的管逐步完全替换国内原有的城区老旧地下管道。在城区新建地下小区的设计施工和旧地下管网进行改造的施工过程中，PE线在管道的总体设计、施工和后期维护逐步成熟。经过多年的设计施工和维护运行，取得了一些良好效果并已不断摸索积累出一些新的相关施工经验。

5、PE管在天然气管网中的使用注意事项

第一，地下水和燃气供水管道管线不得从高层建筑物和大型公共构筑物的下面进行穿越。PE管道的底基层到管道顶部的最小复盖层必须由国家/地区明确指定：行车道下方的PE管道不能小于0.9m。PE排水管道应设在行人汽车道下方，不得直径小于0.6m。位于机动车辆下方的PE线路不能铺设在0.5m以下。PE水下高度不能小于0.8m。

第二，虽然PE姿态本身更为灵活，但当地形发生变化时，它可以在自然布线时弯曲。但是，如果PE姿势变形超出限制，则可能会因蠕虫而损坏。因此，在一个PE直线管道的实际允许布线施工过程中，折弯布线半径一般不能远远小于管道公称布线直径的25倍。如果一个管段上方安装有管件，则PE管道的实际允许公称折弯布线半径一般不能远远小于管道公称布线直径125。

第三，在处理管道时，不要在通道内放置刚性砖，必要时还要在上面放置0.15米厚的异构体或沙子。管道补充期间，管道周围也不得出现刚性建筑物垃圾。如有必要，应在重新填充残余垃圾之前，在管道顶部上方0.15米处用绝缘胶带或沙子重新填充。

6、PE管在天然气管网中使用过程中可能会遇到的问题以及解决方案

6.1 聚乙烯管道在城市燃气工程应用中存在的问题

（1）容易遭到人为的破坏

目前我国城市社区燃气维修工程所需要使用的城市聚乙烯燃气管道大量的被偷盗破坏，聚乙烯燃气管道被偷盗破坏的主要构成原因就是由于偷盗使用天然气，由于城市聚乙烯燃气管道的管体质量硬度相对于普通钢管来说相对较低，由于管道硬度较小，偷盗中的施工人员就已经牢牢抓住了偷盗使用城市聚乙烯的这一主要技术缺点，对整个城市社区聚乙烯柴油燃气维修管道全部停止进行偷盗施工或者破坏，偷盗或者使用城市天然气。

（2）聚乙烯管道受温度影响大，使用受限制

由于这些聚乙烯燃气管道经常受到夏季温度的变化影响很大，所以现在一般只能直接埋在地下才能使用或者在没有紫外线被太阳遮挡的时候情况下才能使用，这也是由这些聚乙烯燃气管道的使用管材材质决定的。目前，许多大型城市和一些地方因为它的一些地理特性而开始急需大量使用这些聚乙烯隧道管，但是由于这些大型城市本身就是具有夏季温度较高的地理特征，而且城市经济发达，人口密度较大，道路的管网密集，所以不是很适宜大量使用这些聚乙烯隧道管，对于这些大型城市来说，这无疑就会是一个很大的经济损失。这样一来就已经大大的程度限制了这些聚乙烯隧道管的实际适用范围，这种适用限制对于目前我国的长期经济社会发展已经产生了一定的不利影响，所以必须及时想出一些解决的对策措施来尽量降低这种损失。

6.2 面对聚乙烯管道应用问题所提出的措施

（1）建立有效的监督管理机制

对一个聚乙烯燃气管道的安全破坏处理来采取偷使用天然气的违法行为，有关政府部门认为应该及时采取有效的整治措施可以来有效避免这种突发情况的再次发生，建立安全监督检查管理机制，这就是一个很好的整治举措。工程施工管理部门同时应该与相关政府部门联合研究制定这一管理制度，在每一个每条聚乙烯燃气管道线所经过的每个城市、乡镇、村庄应该建立一个相关的安全监督检查管理人员队伍，让这些负责人每天对每个聚乙烯燃气管道所经过的每条线路情况进行实时监督、巡查，这样我们会不断加大相关人力的力量投入，但是同时相比于经常都会发生的各种突发状况，这种人力损失就很小。

（2）在聚乙烯管道表面进行制冷加工

在前文中已经提到由于我国聚乙烯燃气管道一般只能在空气温度低或者只有紫外线被完全遮挡的那种情况下它才可以被正常使用，大大的大幅降低了我国聚乙烯燃气管道的实际使用率，这对于目前我国的一些燃气供热工程来说将来会是一个巨大的经济损失。但是，如果对我国聚乙烯燃气管道的一些表面实施进行一些这种制冷的技术措施，就一样可以对这些技术限制不予理睬，不管在我国气温高还是在气温低的任何地方都一样可以正常使用。那么，怎么样能够来对其他的表面实施进行这种制冷的一些技术限制措施呢？目前我国有关专业技术人员还在深入研究进行实验中。如果这项技术措施真的能够研究实现出来并真的应用于我国聚乙烯燃气管道及其燃气供热工程中，将来就会大幅扩大我国聚乙烯燃气管道的主要应用领域范围，大量的材料取代一些材料质量比较高，施工时间所需要的大量消耗人力物力，劳动强度极高的新型管材，从而能够奏效的降低我国施工燃气工程的技术成本，节省许多不被认为浪费的人力资源，挽回大量的经济损失。

结语：

综上所述，PE管由于其耐腐蚀、适应性强等优良性能以及其材料本身特点，其优越性是显而易见的，被全国许多大中城市在城市供水、供燃气方面采用，也被用作许多农业用途，其效果普遍良好，为大多数人所青睐。聚乙烯（PE）排水管材料是国家建设部企业推广项目使用的新生产材料、新生产工艺，施工时只要仔细研究落实每一个环节施工管理环节，按客户要求按期施工，定能真正达到客户满意的施工效果。