聚乙烯燃气管道系统的可靠性研究

谢铖山

摘 要：聚乙烯是一种应用广泛的高分子化合物，因此，制成的燃气管道有着耐腐蚀、使用时间长等优势，同时，其漏损率较低，使安全性和经济性大幅度提高。然而在实际应用中，依然会发生一些安全事故，该文据此研究了聚乙烯燃气管道的相关问题并提出了一些解决措施。

关键词：聚乙烯 燃气管道系统 可靠性

中图分类号：TU996 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0044-02

聚乙烯燃气管道是目前我国应用最广泛的燃气管道，可靠性是指在一定环境条件及时间下，被测物体能够既定目标的能力，在聚乙烯燃气管道的应用上则是指管道在一定的外界环境条件如温度、湿度以及内部条件如周围压力等条件下能夠稳定运行并且持续不断地输送燃气的时间长短。该文分析了目前聚乙烯管道在国内及国际的使用情况，并对其可靠性进行分析，由此提出了一些提高聚乙烯燃气管道可靠性的方法。

1 聚乙烯燃气管道发展现状

1.1 聚乙烯管道市场状况

随着我国经济的发展和城镇化建设的加快，燃气管道也应用得越来越频繁，据相关统计资料显示，至2015年，我国燃气管道总长度约为10万公里。在所有材质的燃气管道中，目前我国关于聚乙烯燃气管道的管理效果和使用应该可以说是最为严格的。我国质检总局规定了聚乙烯管道的生产以及运输、销售、应用等相关要求，并存在一些认证的方式和制度。通常情况下，我国大部分燃气公司都会具体说明要求所使用的聚乙烯燃气管道、管件、阀门以及配套设施等。

1.2 国外聚乙烯管道发展状况

在美国，越来越多的聚乙烯燃气管道材料种类被应用到实际中，相关部门对于原有设计方案做出判定并加以改进，减少了聚乙烯的用量，还在一定程度上提高了输送燃气的性能，降低了能源消耗量，提高了经济效益。如何进行减少聚乙烯用量的方法，主要有以下几个方面组成：首先要进行认证，条件是假定聚乙烯燃气管道的使用年限为40年左右，破坏PETN不应低于500 h同时也进行抗RCP的性能测验。其次，在结合初步的试验结果，确定接下来实验的工艺条件，进行多次重复试验，最终在实际应用中优化实验结果，并最终确定最优实验组合。同时在实验中，就要求相关部门和单位必须研究建立新的评价体系。例如：对于在聚乙烯管道连接中应用极多的电熔套筒，应采用全面的性能评价体系，保证使用安全。还可以采用高新技术如超声波等检测管道的安全性。原理是利用声波的反射，观察管道内部是否存在缺陷。

2 聚乙烯燃气管道现存问题

2.1 聚乙烯材料质量不过关

目前来看，PE燃气管道的主要使用范围和体系为管材、管件以及阀门。我国对于聚乙烯燃气管道的相关要求已较规范，经第三方机构检验合格的PE燃气管道，是应符合国家相关标准的材料。然而，虽然目前我国生产聚乙烯燃气管道的厂家很多，但是市场上聚乙烯管道材料良莠不齐，并且在行业中并没有统一的生产工艺流程，厂家仅仅保证最终产品符合国家要求即可，这种体系上的缺陷使得产品在实际应用上可能会出现产品不符合具体使用情景的情况出现。不符合要求的PE燃气管道主要存在以下几个方面的问题：氧化诱导时间以及含水量等。聚乙烯材料的稳定性也需进一步提高，必须采用聚乙烯混配料，不能使用其他类型如给水管道的原材料。为保证聚乙烯燃气管道在施工后能达到100年使用时间，通常采用PE100-RC材料来提高管材抗慢速开裂（SCG）性能，这种材料可以保证在有外部划痕和局部应力集中时，具有更高的可靠性。

2.2 管道连接质量存在问题

连接性能的好坏决定了聚乙烯燃气管道的使用年限和安全性能，由于目前针对PE燃气管道连接的接头处产生的损坏状况的检验技术尚不完善，并且如果对其进行破坏性的检查，会降低施工效率，增加施工的时间和难度。所以，燃气管道的连接质量，对其性能起着关键作用，环境条件、施工方式以及设备种类都会影响PE燃气管道的连接效果。环境条件主要包括气候、温度、湿度、现场环境以及电压大小等。当环境条件比较恶劣如低温、低压、湿度较高以及较高电压时，就必须要对管道的连接采取一些保护措施和改进措施。施工方面包括聚乙烯燃气管道链接的流程顺序以及所用时间、各种技术参数的选择和设置，以及最终对于连接成果的评价体系等。

2.3 缺少对施工人员的现场管理

目前由于燃气管道铺设的工作难度相对不大，很多企业对于施工人员的专业素质要求并不高，这就使得在处理铺设聚乙烯燃气管道的过程中，遇到一些实际问题时，施工人员并不能立即反应并妥善处理，最终造成工程进度的滞后，以及人力物力的浪费等，并且工程的质量也无法得到保证。如果施工人员的专业水平不足，还有可能出现不按操作流程施工，只注重缩短施工时间而忽略施工的最终质量。为了保证工程能够如期完成，施工方将长度为8 m或12 m的燃气管道用长为6 m的货车运输，造成管道弯曲。在燃气管道出厂时，为防止外界杂质进入管道，通常在管道两端加有端盖。然而在施工中，由于缺少现场管理，常常会出现端盖掉落或破损的情况，使管道内出现砂砾等杂质，清理不及时，还会加速对管道的破坏。施工现场对管道随意堆放，使管道易受其他锋利物体划伤，降低管道质量，影响燃气管道安全。以上这些问题都会对施工的最终效果以及燃气管道的安全性造成严重影响。同时相关部门也要提高对施工质量的阶段性验收。

3 提高聚乙烯燃气管道可靠性的方法

3.1 提高材料的可靠性

材料的可靠性主要表现在管材、聚乙烯原料、接头等方面的可靠性上。由于聚乙烯燃气管道铺设过程中、周围环境因素难以控制，管道周围土壤中若存在一些尖锐物体或者空洞时，对管道材料的要求就比较严格，如果不加以控制，就会造成受力不均，使管道在实际应用中发生安全事故。此外，各个生产厂家还应注重聚乙烯燃气管道的生产技术标准，制定比较严格的企业标准，相关部门也应出台一系列检验标准，及认证审核等程序。这样才能有效提高聚乙烯燃气管道质量，提升行业规范性以及标准化的推进。

3.2 提高连接的可靠性

由于PE是一种高分子有机聚合物，因此，在输送石油气以及煤气等有机化合物多的气体时，会发生一系列的化学反应，使管道的抗腐蚀性能和抗压性能下降。为延长聚乙烯燃气管道的使用寿命，提高连接的可靠性，则要从以下几个方面入手：确定PE燃气管道工作的压力条件和环境温度条件，同时还要确定管道内流体的最大流速，当流速过大时，会使流体内夹带的物质在与管道内壁接触的过程中摩擦，从而带电吸附粉尘等，破坏内壁，使用时会造成安全隐患。最后施工结束，要在相应位置给出标识，使得后续的维修维护工作能够顺利开展。

3.3 提高运行的可靠性

运行的可靠性首先要在施工人员施工过程中，就要严格按照工艺流程进行管道的铺设，打好基础。施工结束后，主要从运行的管理以及技术上进行。管理上要通过企业本身以及第三方检验机构的鉴定结果同时生效，包括环境条件、介质种类、管壁压力等方面，要符合企业标准，最基本应符合国家标准。此外，还应使当地有关部门切实履行职责，保护生态环境，走可持续发展的道路，做好对聚乙烯燃气管道的日常维护工作，引进先进方法技术，优化运行方案。

4 结语

我国聚乙烯燃气管道的应用已有30多年的时间，聚乙烯燃气管道由于其独特优越的性能，目前已得到广泛应用。随着我国经济的不断发展，产业结构的进一步优化调整，燃气这种供能效果好、污染值低的能源必将得到进一步发展，因此，对于其管道的可靠性研究有着重要意义。

参考文献

[1] 李茂东，吴文栋，涂欣，等.聚乙烯燃气管道安全质量控制与城市公共安全[J].化工设备与管道，2013，50（4）：67-70.

[2] 罗彬，梁瑛，杨海翔.聚乙烯燃气管道系统的可靠性研究[J].煤气与热力，2011，31（8）：1-4.