非金属压力管道元件标准体系现状分析与对策

李茂东， 吴文栋， 辛明亮， 尹香槟， 黄国家

(广州特种承压设备检测研究院，广州 510663)

0 前言

压力管道元件是组成压力管道系统的各种部件的统称，其产品质量是压力管道安全运行的基础。根据国家《特种设备目录》，非金属压力管道元件主要包括非金属材料管、非金属管件和非金属阀门、非金属波纹膨胀节、非金属密封元件和非金属法兰等品种，常见的非金属管道元件有聚乙烯管道(管材、管件和阀门)、金属增强型聚乙烯复合管、非金属与非金属复合管、非金属膨胀节以及非金属法兰、垫片等。目前，国家对大部分非金属压力管道元件实行型式试验和制造许可相结合制度。近年来，随着科技的发展和原料、制造技术的进步，我国非金属压力管道元件产品性能不断提高，加上具有寿命长、耐腐蚀、加工工艺和安装方便等优点，其在石油、化工、城市燃气输送等工程领域的应用越来越广泛，随之标准体系也逐步建立和完善。

非金属压力管道元件主要应用在承压、传输易燃易爆或腐蚀介质环境，它们的质量安全直接关系到设备或系统的安全运行和人民生命财产安全。标准是经济活动和社会发展的技术支撑，标准决定质量[1]。行业标准化水平决定着整个行业和产业的技术安全水平。本文在对我国非金属压力管道元件标准体系现状以及国际行业标准体系差异分析的基础上，分析了我国标准体系目前存在的主要问题，进而提出了未来我国非金属压力管道标准体系建设的对策和思路。

1 我国非金属压力管道元件标准体系现状

根据国家《特种设备安全法》，非金属压力管道元件属于特种设备的范畴，与其他产品不同，其标准体系由特种设备安全技术规范和技术标准共同构成。我国非金属压力管道元件技术标准包括通用基础标准(含原材料标准)、产品标准、质量评价标准、施工和焊接作业标准、检测与合格评定标准等，基本涵盖整个非金属压力管道元件整个生命周期。

1.1 安全技术规范

与非金属压力管道元件相关的特种设备安全技术规范见表1。安全技术规范是我国政府对特种设备安全监察全方位、全过程的基本安全要求和管理要求，由国家质检总局特种设备安全监察局颁布，是我国特种设备质量安全管理独具特色的一个方面，具有强制性、规范统一性。与下面介绍的技术标准相比，安全技术规范不涉及技术细节，会引用一些技术标准，尽管它们不属于标准层次范围，但是高于技术标准的一个层次[2]，属于强制执行的要求。目前涉及到非金属压力管道的安全技术规范只是覆盖了常用的聚乙烯燃气管道的设计、制造、型式试验、定期检验、焊接、使用管理以及单位的资质管理等内容，没有涉及其他类型的管道及安全附件。随着非金属管道应用的普及，规范也定期进行修订和完善，但仍旧有很多不完善和操作性不强的地方，比如TSG D7004—2010因国内开展聚乙烯燃气管道定检时间短，缺乏技术积累，只是对其非金属管道作出了原则性规定，可操作性差。TSG D7002—2006引用的多个技术标准已经作废或者变更，难以指导实践。这些都给非金属压力管道元件的日常监管和安全评价带来了不利影响。

1.2 技术标准

我国从事非金属压力管道元件标准管理的标委会包括全国非金属化工设备标准化委员会(SAC/TC162)、全国塑料制品标准化委员会(SAC/TC48)、全国塑料标准化委员会(SAC/TC15)、全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)、全国锅炉压力容器标准化技术委员会(SAC/TC262)、石油管材专业标准化技术委员会、全国管路附件标准化技术委员会和住房和城乡建设部建筑给排水标准标准化技术委员会和燃气标准化技术委员会等[3-4]。国外虽无专门的非金属压力管道元件的标准化管理委员会，但涉及到的非金属压力管道方面标准还是比较齐全的，分散到各个相关的标准体系中。我国一部分非金属压力管道元件标准都是参照国外标准，也自主研制了部分标准。

表1 我国涉及非金属压力管道元件的安全技术规范Tab.1 Safety technical specifications for components of non-metallic pressure piping in China

非金属压力管道元件通用基础标准如表2所示。我国的标准包括管道术语与定义、尺寸与压力、材料级别与命名、管道系统强度设计、管材管件制备等方面的通用标准。通用基础标准除了专用料标准外全部为国家标准，除了它的术语和定义标准无对应的国际标准外，制定的其余标准全部都参考了ISO国际标准，而由我国自主研制标准是对整个标准体系的补充。

表2 非金属压力管道元件通用基础方面的标准Tab.2 Standard for general basic aspects of non-metallic pressure piping components

如表3所示，我国非金属压力管道元件产品标准基本覆盖了目前广泛用于燃气输送、石油化工介质传输的聚乙烯管材、管件和阀门、钢塑转换管件、铝塑复合压力管、钢骨架聚乙烯塑料复合管及管件、膨胀节等产品，包括国家标准、石油行业标准、化工行业标准和城建行业标准等。这其中GB/T 15558.1、GB/T 15558.2、GB/T 18997.1等都被安全技术规范《压力管道元件型式试验规则》(TSG D7002—2006)引用。

表3 我国常见的非金属压力管道元件产品标准Tab.3 Common product standards of non metallic pressure piping components in China

表3 我国常见的非金属压力管道元件产品标准(续)Tab.3 Common product standards of non-metallic pressure piping components in China

如表4所示，我国非金属压力管道元件产品性能评价标准覆盖了产品的尺寸测量、力学性能(包括静液压强度、拉伸性能和耐裂纹扩展等)、物理性能(包括熔体质量流动速率、热稳定性和纵向回缩率等)、焊接性能(包括拉伸性能、剥离性能和静液压强度等)等方面。

表4 我国主要的非金属压力管道元件产品质量评价标准Tab.4 Main quality evaluation standards of non-metallic pressure piping components in China

表4 我国主要的非金属压力管道元件产品质量评价标准(续)Tab.4 Main quality evaluation standards of non-metallic pressure piping components in China

技术标准是法规、规范体系的技术支撑，涉及产品和技术的方方面面。这些技术标准一旦被安全技术规范所引用，就具有与安全技术规范同等的效力，具有强制属性。我国非金属压力管道元件的产品标准、性能评价标准则相对复杂，不仅归口的标委会多，而且参照的国家标准也广泛，除了ISO标准外，还包括美国ASTM、API标准、德国DVS标准，但总体上还是以ISO标准为主。这些标准中也有一些我国自已研制的产品标准和检测标准，比如CJ/T 125、GB/T 15700、GB/T 29461等。

我国非金属压力管道产品的种类和品种较多，目前每个产品都有相对应的产品标准，部分产品标准经过了3、4次的修订。但是也有的产品自颁布实施后，一直未进行修订，比如GB/T 18997.1—2003、GB/T 18997.2—2003和CJ/T 182—2003等，这与这些产品应用较少有关。

性能评价方法标准几乎为采用相应的国标标准，除部分产品的部分性能测试外，基本涉及了常见产品的绝大部分性能的测试方法，满足了产品性能分析与判定测试需求。然而我国方法标准的更新和修订工作相对较迟缓，部分对应的国际标准已更新多年，比如GB/T 18252—2008对应的ISO 9080：2003的最新版本为2012年版，GB/T 8804.3—2003对应的/ISO 6259-3：1997的最新版本为2015年版。

为满足非金属压力管道元件的施工需求以及在役管道安全性能评价，我国也颁布实施了相关的施工、焊接标准和在役管道无损检测标准，具体如表5所示。这类标准除少部分采用国际标准外，大部分均为自行研制，尤其是施工和无损检测方面，既是对近年来我国聚乙烯燃气管道施工技术的经验总结和无损检测技术的研发成果的应用，也是对管道施工质量与在役管道安全性能评价的重视和关注。

表5 非金属压力管道施工、焊接与检验标准Tab.5 Construction and welding standards of non-metallic pressure piping

2 国外非金属压力管道元件标准体系现状分析

国际上非金属压力管道标准体系主要包括国际标准化组织(ISO)标准、美国材料与试验协会(ASTM)标准、美国机械工程师协会(ASME)标准、欧洲(EN)标准、美国石油学会(API)以及英国转化欧洲标准(BS EN)、德国转化欧洲标准(DIN EN)等发达国家的标准体系，代表了国际最先进的技术标准。标准体系由基础标准、产品标准、试验方法标准等构成。ISO/TC138是流体输送用塑料管材、管件及阀门技术委员会，是国际标准化组织的一个专业技术委员会。ISO/TC138目前有包括中国在内的31个正式成员和30个观察员，秘书处设在日本。ISO/TC138下设7个分技术委员会，其中涉及非金属压力管道元件的是SC3 工业用塑料管材及管件委员会、SC4 气体燃料供应用塑料管材及管件委员会、SC5 塑料管材管件及阀门一般性能试验方法委员会、SC6 各种用途的增强塑料管材及管件委员会和SC7 热塑性塑料阀门及辅助件委员会。

ISO非金属压力管道元件标准体系基本形成了比较固定的“标准七部分”模式，即总则、管材、管件、阀门及辅助设备、系统的适用性、施工安装规范、合格评定指南。这基本上涉及了管道元件各个环节，包括每种材料制作的产品(管材、管件和阀门等)的性能要求、构成管道系统所需满足的特殊要求、现场安装需遵循的安装规范以及质量评价方法。这样的标准架构以材料为划分原则，充分考虑到材料的各自特性，同时不同材料的产品标准体系可以相互对照，从而形成结构清晰、内容明确的标准体系。

欧洲EN标准和英国、德国的标准体系与ISO标准体系模式基本相同，只是一些性能指标和方法有差异。美国则是采用政府强制法规与民间推荐性标准相结合的法规标准体系。从表4和表5可见，我国大部分非金属压力管道元件方法标准都采用了ISO标准。如表6所示，列出了部分国外非ISO非金属压力管道方面的标准。

表6 国外发达国家(地区)非金属压力管道元件相关标准Tab.6 Standards for non-metallic pressure piping components in developed countries (regions)

与我国相比，国外发达国家的非金属压力管道标准体系主要具有2个方面的特色，一是全面系统。除了关注管道从设计到使用报废整个生命周期环节外，还包括管道完整性管理、风险分析评价、基于安全可靠的设计、基于风险的检验、失效模式等方面的标准，形成了一个完整的系统，更具有可操作性。二是与时俱进。标准制修订紧密结合当前的技术水平、最新研究成果和实际情况，着重体现安全原则，程序简单，周期短，能够及时指导实践。建立标准研制过程监督机制，标准制修订过程公开透明，标准服务体系完善。

3 我国非金属压力管道元件标准体系存在的问题

标准体系的完善程度标志着产品的研究深入程度和应用技术水平。通用基础方面的标准是产品分类、设计的基础；原材料方面的标准是支撑产品性能的前提；产品性能方面标准是明确产品性能和满足工程使用需要的依据；施工、焊接和检验评价标准是管道工程应用的指导规范；检测和合格评定方面标准是有效评判各方面是否达到预期的手段。

当前，我国非金属压力管道元件较多的标准都是参考了ISO国际标准制定的，具有一定的国际通用性。但是，由于我国产品制造技术和标准管理体制方面的原因，产品标准划分不够统一、制修订不够及时，相对于国际标准体系，我国标准体系存在的突出问题包括3个方面：

一是没有建立全国统一完善的标准体系。目前，我国还没有建立一个完整、系统的非金属压力管道元件标准体系框架，导致标准的立项研制缺乏计划性、科学性，没有根据市场状况和行业需求合理安排标准制修订计划，一些标准被动跟随国际标准变化修订情况突出，这也导致标准总体水平不够高。标准归口管理机构较多，不同标准化管理委员会归口的标准相对独立，相互之间协调推进机制不完善，造成目前非金属管道标准体系中存在互相冲突、互相交叉等问题，这给标准的实施和执行造成了一定困难，尤其是与当前国家大力推行的“一带一路”战略不相适应。比如全国塑料制品标准化委员会(SAC/TC48) 归口的《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统 第1部分：管材》(GB/T 15558.1—2015)中对聚乙烯燃气管道混配料性能的指标规定与全国塑料标准化委员会石化塑料树脂产品分技术委员会(SAC/TC15/SC1)《燃气管道系统用聚乙烯(PE)专用料》(SH/T 1768—2009)就有较多不同，国标中混配料的80 ℃长期静液压强度曲线不允许在5 000 h前(t<5 000 h)出现拐点的要求和耐慢速裂纹增长的性能要求不小500 h等与SH/T 1768—2009完全不一致。再比如SAC/TC48归口的有聚乙烯系统熔接设备的两个国家标准(GB/T 20674.1～2—2006)，但全国非金属化工设备标准化委员会(SAC/TC162)归口管理还有两个行业标准《塑料焊接机具 热熔焊机》(HGT 5100—2016)和《 塑料焊接机具 电熔焊机》(HGT 5101—2016)，内容大体重复。此外，一些非金属管道元件性能检测方法标准采用一般塑料性能检测的通用方法，也存在不适用问题。

二是标准规范老化问题比较突出。《压力管道元件型式试验规则》和《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》都是2006年颁布的，里面较多内容已经不适应目前非金属压力管道市场和技术现状，有些非金属压力管道元件产品也未纳入型式试验范围，存在监管盲区，急需进行修订完善。一些标准指标与国际最新标准差距较大，部分采用国际标准的没有即使与国际标准同步更新，滞后时间长，有的采标标准未考虑我国的适用性问题，这些都不利于我国技术和产品国际化，也是我国在该领域国际上标准话语权处于较低地位的原因之一。比如，《热塑性塑料 维卡软化温度(VST)的测定》(GB/T 1633—2000)的等同采用版本为ISO 306∶1994，但目前最新版本已为ISO 306∶2013版本了。《流体输送用热塑性塑料管材耐快速裂纹扩展(RCP)的测定 小尺寸稳态试态(S4试验)》(GB/T 19280—2003)等同的采用版本为ISO 13477∶1997，但目前已是ISO 13477∶2008版本了；《塑料 非泡沫塑料密度的测定 第1部分 浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》(GB/T 1033.1—2008)等同采用版本为ISO 1183-1∶2004，但目前已是ISO 1183-1∶2012版本了。我国存在这种状况的这类标准比较多，有的标准近10多年没有按照最新版的国际标准进行修订了。我国自己制定的标准有的也长时间没有进行修订，导致应用时存在诸多不适用问题。比如《城镇燃气输配工程施工及验收规范》(CJJ 33—2005)、《热塑性塑料管材、管件及阀门通用术语及其定义》(GB/T 19278—2003)等。再有《铝塑复合压力管 第1部分 铝管搭接焊式铝塑管》(GB/T 18997.1—2003)和《铝塑复合压力管 第2部分 铝管对接焊式铝塑管》(GB/T 18997.2—2003)这2个标准对应的产品国内已经没有企业生产了，已经没有存在的必要了。

三是关键标准存在缺失和不适用问题。目前我国非金属压力管道元件标准体系中，大部分产品标准缺少系统的适用性和合格评定指南等方面的标准；系统、完整的非金属压力管道寿命评估也还没有建立起来；检验检测标准中缺少在役管道(阀门等附件)定期检验方面的标准或规范，尤其是焊接接头无损检测标准的适用性还不强[5]。某些产品的专项性能检测缺少相应的专门的试验方法标准。在聚乙烯燃气阀门性能标准缺少扭矩试验、止动强度测试和耐弯曲、冲击、温度变化的密封与操作性能等的检测方法标准，目前只是以产品标准附录的形式，但不全面和具体，缺乏可操作性。一些先进的国际标准比如《塑料管与管件.聚乙烯(PE)鞍状熔接接头减聚力试验.撕裂试验检测的熔接接头延展性的评估》(ISO 13956—2010)、《聚乙烯管道系统应变硬化模量与慢速裂纹扩展关系的测定》(BS ISO 18488:2015)等仍没有被我国采标，在我国仍处于空白状态。

4 加快推进我国非金属压力管道元件标准体系建设的对策措施

标准体系建设是综合的系统工程。我国非金属压力管道元件标准体系的建设应按照目标明确、全面成套、层次分明、划分清晰、使用方便的原则进行，形成一个科学、系统、开放的整体[6]。推进标准体系建设就要全面落实新修订的《标准化法》和国务院《深化标准化工作改革方案》，紧密结合国际标准发展动态和我国产业的技术现状，从专业维度、时间维度和目标维度去综合考虑。推进我国非金属压力管道元件标准体系建设应着重从以下3个方面入手。

首先，加强标准与国际接轨，提高标准的国际化水平。一方面，积极参与标准化组织ISO/TC138国际标准化活动，争取承担ISO技术机构和领导职务，主导或参与国际标准制修订工作，把我国先进的技术和经验体现在国际标准中，改变目前被动采标的现状。在标准体系结构与技术上，应参考ISO标准体系，贯彻安全原则和节能环保理念，按照引进、消化、吸收的思路，逐步调整在结构上保持与国际标准的一致性。同时推动与主要贸易国之间的标准互认，提高在该领域国际上标准的话语权。另一方面，各标委会密切关注所涉及产品的国外标准最新动态，对出现更新或新出的标准(包括草案)，及时组织相关的行业专家进行研讨，确定是否需要启动国内标准的制修订工作。

其次，加快紧缺、老化标准的研制和更新力度。在追踪国外标准更新动态的基础上，加大科研投入，开展不开挖再用检验检测技术、无损检测技术、安全评定技术研究，结合我国标准实施情况以及产品应用技术的实践经验，提出适合我国的新技术、新工艺和新方法，切实地解决目前我国相关法规规范和标准中存在的部分技术要求规定不明、相关标准间冲突和标准对新的应用环境的不良适应等问题。一方面，建议尽快重新修订《压力管道元件型式试验规则》(TSG D7002—2006)等国家安全技术规范，调整规范覆盖范围与实际接轨。另一方面，清理2010年及之前颁布实施目前仍旧有效的标准、废止部分冲突和重复的标准。标委会要做好标准制、修订计划，加快紧缺标准的申报、立项速度，比如应尽快开展聚乙烯燃气管道热熔连接接头的缺陷分类、检测评价、耐慢速裂纹扩展、管道完整性管理、寿命评估、动态监测等方面标准的研制和立项，以及GB/T 20674.1～2—2006、GB/T 15558.2～3等标准的修订，提高标准的有效供给，不断完善我国非金属压力管道元件标准体系，为国内行业产业的发展提供技术支撑。

第三，建立统一的标准归口管理机构，建立沟通协调长效机制。首先是参考国外标准体系的制定原则，逐步建立以产品使用材料特性为基本分类原则的标准体系，国家标准化管理机构应通过管理手段协调不同行业中涉及同一材料产品标准的制修订问题，对非金属压力管道元件标准的归口机构进行统一整合，把该领域分散在各个行业的标准管理统一到一个标委会进行管理，形成统一规范的标准管理机制；组织行业专家编制我国非金属压力管道元件标准体系建设路线图，建立标准制修订工作规划。其次是建立标准实施生命周期监督评价机制。建立管道相关的基础性数据系统(包括材料数据、失效数据、地质环境数据、检验监测数据)，结合标准应用情况，定期评价标准状态和水平，为标准修订提供支撑。第三是发挥市场主题在标准研制实施中的主导作用。对于行业急需但难以及时立项的标准，鼓励在行业内先行制定团体标准，待成熟后再转化为国家或行业标准。分类、清理行业产品标准，把一些开放的产品标准逐步调整为团体标准交给社会统一管理。