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浅谈PE管在管道燃气工程中的应用

文章出处:www.sdpegd.com 责任编辑:浅谈PE管在管道燃 人气: 发表时间:2016-07-14 08:26
 二十世纪五十年代到七十代,PE63开始用作压力管道的材料,并用于较大管径的管道工程。二十世纪八十年代初到九十代,在PE63的基础上成功研发了PE80,较好地满足输气管道特性要求。西方发达国家在管道燃气工程上大批量采用了PE燃气管,如法国1970年开始使用PE管,从1980年以后除2MPa城市干线外,PE管在燃气输配管网的建设中完全取代了钢管。英国从1969也开始使用PE燃气管。二十世纪八十年代末研制出用双峰共聚工艺生产的PE100材料,这一PE100材料的出现,使大口径管的使用具有很大优势。

  我国从二十世纪八十年代初期开始PE燃气管的研究工作,1982年在上海PE燃气管输送人工煤气得到应用。1995年国家技术监督局发布了《燃气用埋地聚乙烯管材》GB15558.1-1995、《燃气用埋地聚乙烯管件》GB15558.2-1995以及建设部颁发的《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-95。国家质量监督检验检疫总局于2003年发布《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统

  第一部分:管材》GB15558.1-2003代替GB15558.1-1995;2005年发布了《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统

  第二部分:管件》GB15558.2-2005,并废止GB15558.2-1995;2006年颁布了《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》TSG

  D2002-2006。2006年7月由建设部科技发展促进中心主编《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-200X报批稿等。以上一系列实践、研究、标准规程制订、更新,对聚乙烯燃气管的发展奠定了坚实有力的基础,也为聚乙烯燃气管道在管道燃气工程中的应用确定了理论依据和设计、施工标准。

  一、聚乙烯燃气管原料分类及管材特点

  1、PE管原料分类:

  PE习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯(LDPE及LLDPE)管(密度为0.900-0.930g/cm3),中密度聚乙烯(MDPE)管(密度为0.930-0.940g/cm3)和高密度聚乙烯(HDPE)管(密度为0.940-0.965g/cm3)。

  根据PE管的长期静液压强度(MRS),国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。

  2、PE燃气管材的特点:

  PE燃气管道具有耐低温,韧性好,刚柔相济。PE管的主要优点体现如下:

  (1)耐腐蚀。无电化学腐蚀,不需要防腐层。

  (2)不泄漏。PE管道主要采用熔接连接(热熔连接或电熔连接),本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性,实现了接头与管材的一体化。因此与橡胶圈类接头或其他机械接头相比,不存在因接头扭曲造成泄漏的危险。

  (3)高韧性。

  (4)PE管具有优良的挠性。

  (5)良好的快速裂纹传递抵抗能力。

  (6)PE管道使用寿命长,可达50年以上。

  (7)PE管道重量轻。

  二、台州市椒江城市燃气管网及地理环境

  椒江燃气管网始于1997年在椒江梦都花园实施管道燃气工程,首次采用PE燃气管,输送介质为气态液化石油气,经十多年的发展,现日用气量为12吨液化石油气。市政燃气管网、庭院中压燃气管网的设计压力为0.4MPa,输送气态液化石油气的工作压力为0.07MPa,待天然气进入台州后,其工作压力为小于0.4MPa;庭院低压燃气管网的设计压力为4900Pa,输送气态液化石油气的工作压力为3.2KPa;居民供气采用低压和中压进户二种方式,公建、工业用户供气方式也有中压和低压。市政燃气管网、庭院中压燃气管网总管道长度达207Km,PE燃气管道占98%,钢管只占2%左右(跨桥燃气管道)。覆盖椒江城区135个住宅小区38000户居民和70多家商业、工业用气。

  椒江地处台州湾口,属温黄平原,区内地面高程在海拔2.85~3.23米之间(黄海高程),是一个靠海城市;区域属亚热带季风气候区,气候温暖湿润,常年雨量充沛,年平均降雨量为1467.2mm;历年最高潮位

  7.90m,历年平均潮位2.31m,地下水位较高,土壤盐碱性高,腐蚀性严重,地下管道交错复杂,规划管位布置紧张等地理环境特性。

  三、台州市椒江城市燃气管道选材及分析

  (一)运行能力

  根椐GB15558.1、GB15558.2管材管件标准、CJJ63-95技术规程、GB50028-2006设计规范以及沿海的地理环境等综合因素,选用燃气PE管是最合适。

  与燃气PE管道配套的管件(PE套筒、PE弯头、PE三通、PE马鞍三通、PE封堵鞍型、PE凝水缸、钢塑转换接头、PE管帽)和PE阀门等品种规格齐全。

  燃气PE管内壁粗糙度小,其粗糙度为0.01mm,而钢管内壁粗糙度为0.2mm,这样从流体输送能力上应该比钢管大得多,输送管线长度要远得多。另外,虽CJJ63-95技术规程2.2.3规定燃气流速不宜大于5m/s,但国外PE管的使用流速均在10m/s,有关文献报道目前国外燃气PE管运行流速在20m/S以上也在正常运行。特别是CJJ63技术规程报批稿上显示“PE燃气管流速不宜大于20m/s”,这充分说明了流体输送能力上应该比钢管大。

  因此,选用燃气PE管在运行能力上是非常有潜力。

  (二)燃气工程施工

  (1)安装工艺简单,易操作。

  PE管道的连接方式有二种,一是电熔连接,一般适用在管径小于De110;二是热熔连接,一般适用于管径不小于De110,在对接中无需套筒管件。以上二种连接操作方法在短期培训就能掌握,焊接质量也能保证,施工进度也快。另外,在已运行的燃气管网中可以带气开三通作业,这一工序,采用钢管作为燃气管道是无法实现的。

  (2)防腐处理

  PE管是一种塑料制品,有很强的耐腐蚀性,埋在地下寿命长。特别指出有许多种埋地钢管防腐技术方法中就有采用PE材料作为防腐层,据有关文献介绍国外PE埋地使用了60年后,挖出来重新焊接,其焊接及本体质量同样能达到PE管规定的质量指标要求;PE管无需做防腐处理。而钢管一般上设计寿命为20年。

  (3)工程适应性强

  市政工程和住宅小区庭院里的各专业管道多,管位紧张,在这种复杂的施工环境中,它有一种柔韧性,能在许可的曲率半径下可自然弯曲规避,蜿蜒敷设安装。

  (4)投资成本低

  ①管材的价格比目前常用的燃气钢管的优势是众所周知,小管径PE管道一般采用电熔连接,PE管件价格高;对大管径的PE管,其价格要比钢管高,但可采用热熔连接,节省管件费用,而且寿命长、无需防腐,其综合价仍比钢管投资低。

  ②因PE管有柔韧性强,完全可以在地面上预制好,再放入管沟,不需做工作坑,故PE管施工管沟的土方量比钢管施工管沟的土方量小一些。

  ③中压钢质燃气管道在安装焊接过中必须经无损探伤等一笔可贵的费用,检测程序也比较复杂;而PE燃气管检测程序、检测方法和手段简单有效,检测费很小。

  总之,燃气PE管材料和安装费用较钢管优势。

  (三)运行管理及维修抢险

  在正常情况下,PE燃气管道比钢质燃气管道的寿命长,但聚乙烯管道受外力破坏(特别是尖利物体碰撞时,易被击穿),造成管道燃气泄漏。近几年建设加快,在各种工程施工中把埋地燃气管挖断、挖破的事故时有发生,导致燃气泄漏,因此我公司制定了在不停气的情况下的如下几种抢修方法:①对于管道局部小孔洞状泄漏,先封严泄漏点,再采用电熔鞍型管件挡住破损点,利用PE管材的热塑性使鞍型管件与管道管壁熔为一体,从而达到修复的目的。②当De90以下的管道发生较大的破损时,可利用管道本身的柔软性,在破损处两端用专用夹管器将管道夹扁来气源切断,更换破损管道,在管道两端用电容套筒焊接进行修复。③对于De90以上的管道的破损,可使用PE管道封堵机,基本配置由阀箱、钻孔机、封堵机和堵头组成。阀箱功能为定位和作为操作平台,用于工序间的转换及提供必需的旁路通道口;钻孔机功能是带压钻孔;封堵机功能是在维护抢修时封堵施工管段的两端;堵头机功能是在完成维护抢修施工后,对钻孔处进行密封处理。

  为了确保燃气管网运行中避免事故发生,可采用以下安全措施:①设置燃气管道标志;②设置燃气管道金属示踪线;③优先选用消防色(黄色)PE管。我们公司选用黑色带黄线条的PE管。

  PE燃气管道运行时应加强巡查,巡查的重点应放在对管道附近其他工程施工的监管上,在管道沿线设立电子巡查装置,建立巡查档案,使巡查档案率达到100%;配备必要的地面燃气检测装置,定期对管线上方路面进行燃气泄漏检测。加强聚乙烯燃气管道附件设施的维护和管理。聚乙烯燃气阀门应定期检查,定期进行启闭操作;PE凝水缸定期排放积水;电熔马鞍定期检查密封圈,发现老化或损坏应及时更换等等,建立一个完善的运行管理方案,确保燃气运行安全。

  四、结语

  综上所述,PE燃气管道具有性能优异,施工简单,运行可靠,维修方便,使用寿命长,投资成本低等优点,以及有一套完善的运行管理方案,完全可实现燃气管网安全运行,因此PE燃气管道在市政燃气管网和住宅小区庭院管网应用前景十分广阔,值得我们管道燃气行业推广应用。

  参考文献

  ①GB50028-2006《城镇燃气设计规范》

  ②GB15558.1-2003《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第1部分:管材》

  ③GB15558.2-2005《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统第2部分:管件》

  ④CJJ63-95《聚乙烯燃气管工程技术规程》

  ⑤CJJ63-200X《聚乙烯燃气管工程技术规程》报批稿

  ⑥TSGD2002-2006《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》

  ⑦由中国城市燃气协会编《城镇燃气聚乙烯(PE)输配系统》

  ⑧《浙江燃气》2007年第一期《浅淡聚乙烯燃气管道的施工和运行管理》
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