城镇燃气PE管应用中相关问题的研究-城镇燃气聚乙烯管应用

书书书!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!燃气设备与材料城镇燃气聚乙烯管应用中相关问题研究李长缨!中国城市燃气协会北京!#$#%%摘%要!%就我国聚乙烯!&’#管在燃气行业应用中存在的问题和如何保障&’燃气管道的安全进行了分析$可靠的原料%合理的设计%合格的施工%严格的运行管理是保障&’燃气管道应用安全和健康发展的基础$建议尽快提高全行业对&’材料的认知水平加大市场监督力度以保证我国燃气行业应用&’材料的健康有序发展$%%关键词!%聚乙烯管&%燃气专用混配料&%施工质量&%安全中图分类号!()**+%%文献标识码!,%%文章编号!!-..!+!/0/-,./-+!#$%&’()!*+$),-%(.*/#0)122*0&$,0()(340,56$#-(*5,’5*)-02123456789:67%%1.#,%$&,#%(4;=?@;AB;C:BD:67:65@:E5D:6F@9;D49@;6;!&’:;:634:6;B;75B:6GHBD=956G4ID;6BH=;D4;B5F;D9&’75B:;5=;565@9J;GK(4;FH6G5D:6BF;6BH=:67D4;B5F;5@:E5D:656G4;5@D49G;L;@A;6DF&’:;5=;=;@:5?@;=5IA5D;=:5@$=;5B65?@;G;B:76$5EE;D5?@;E6BD=HED:656GBD=:ED;=5D:6A5657;A;6DK2D:BBH77;BD;GD45DD4;E76:D:L;@;L;@F&’A5D;=:5@:6D4;I4@;75B:6GHBD=9:B:A=L;G5BB65BBB:?@;$56GD4;A5=M;DBH;=L:B:6:B;6456E;GD;6BH=;D4;4;5@D4956G=G;=@9G;L;@A;6DF&’A5D;=:5@5@:E5D:6:634:6;B;75B:6GHBD=9K%%758(%9##%@9;D49@;6;!&’:;%%B;E:5@A:C;G:67=;G:;6DF=75B%%E6BD=HED:6NH5@:D9%B5F;D9!概述自/世纪O年代以来$聚乙烯&’材料以其优越的性价比$从众多的非金属管道材料中脱颖而出$受到世界各国燃气界的青睐&/$年全球的&’管材消耗量已经超过#.P!.D$而且每年不断递增$预计到/!年将达到.*0P!.D&近年来$共聚技术及双峰工艺的开发使&’材料性能得到明显提高$&’管已成功进入城市次高压燃气输配系统&发达国家中压燃气干管应用&’管材非常普遍$&’!已进入次高压管道应用领域&美国’英国’法国敷设的&’管道达到!P!.MA数量级$德国’荷兰’丹麦’加拿大’日本等国都大量使用&’燃气管$近年来每年敷设量占当年燃气管道敷设总量的*Q以上&国内埋地&’燃气管道的试验应用始于!*0/年$美国菲利普公司在上海曹阳三村试敷设了..A的&’管低压人工煤气管道$并在监测运行!!年后挖出测试其各项性能$结果令人满意&经过多年的试验应用和推广$国内&’管市场基本形成$国家相关部门相继制定’修订’颁布了&’燃气管道的标准规程$如现行的(燃气用埋地聚乙烯!&’管道系统第一部分#管材)!R,!$$$0K!*/#’(燃气用埋地聚乙烯!&’管道系统第二部分#管件)!R,!$$$0K/*/$’(城镇燃气输配工程施工及验收+/.,+第/0卷%第/期/0年/月煤气与热力RSTUV’S(W@K/0XK/Y;?K/0规范)!3ZZ##*/$’(聚乙烯燃气管道工程技术规程)!3ZZ+#**$以及其他包括&’阀门在内的产品标准’试验方法等$为&’燃气管道的大规模应用确立了理论依据$大大促进了&’燃气管道的推广应用&随着陕气进京’西气东输’川气出川等重大天然气工程的建成投产$自/世纪*年代中期至今$我国&’燃气管道应用量快速上升&据中国城市燃气协会对国内.O家燃气公司的调查$截至/#年底$共铺设&’燃气管道+./+MA$占全部燃气管网的/Q&/年*/#年我国每年铺设燃气管道的统计数据见表!&表!#$$$年#$$%年我国每年铺设燃气管道的统计数据年份&’管钢管长度[MA占当年管网比例[Q长度[MA占当年管网比例[Q/年%$$+!0/$$0//!年!!0*#$/!0.+$//年!+##!/#!$+*/#年!+/#.O!*/0$#%%&’管的推广应用不但改善了我国原有传统管道的产品结构$而且为我国燃气行业的迅猛发展起到了非常积极的作用&但在其推广应用的同时也出现了不少问题&目前$全国生产燃气用&’管材’管件’阀门等的厂家已由最初的约!家迅速发展到逾#家$为各地燃气公司的选购提供了更大的空间&但燃气用&’制品生产厂良莠不齐$有的工艺技术或设备能力不能满足生产燃气用&’制品的要求$更有的缺乏诚信$以非燃气专用料生产燃气用&’制品$以不正当的销售手段扰乱市场秩序$致使在招标采购中,优汰劣胜-的不正常现象时有发生$扰乱和威胁了&’燃气管道行业的健康发展$给城市燃气安全留下了严重隐患&另一方面$目前从事城市燃气行业的技术’管理和决策人员对&’材料特性认识不深$对&’制品的识别能力不强$在&’燃气系统设计’施工’运行’维护和管理等方面缺乏经验$参照和沿用过去所熟悉的钢管’铸铁管的技术和管理方式$这在很大程度上限制了&’管材优势的发挥&#&’管的技术进步和发展过程’!(在燃气行业应用&’管的发展历程中$人们逐渐认识和接受了&’管的优点$也发现了&’管在应用中出现的各种力学破坏问题$坚持不懈地解决这些力学破坏问题$推动了&’管的健康发展&全球&’管材的技术进步和发展过程主要经历了#个阶段&第一个发展阶段是开始采用&’管的初级阶段&在此阶段$由于认识水平和技术水平的限制$人们只关注&’管的耐压性能$应用中采用打压爆破和!4静液压试验的手段来监控&’管的性能$生产厂对原料选择有很大的自由度$&’管的长期强度性能无法保障&在第二个发展阶段$人们认识到&’管不仅应耐压$还应当具有足够长的使用寿命!一般为$年&耐裂纹慢速增长性能反映了&’管材的长期寿命$通过测定长期静液压强度可判断&’管耐裂纹慢速增长性能和长期使用的安全性&对该性能重要性的认识’控制检测和改进是&’管第二个发展阶段的特点&为达到管材长期静液压强度指标的要求$&’管生产厂只能选择燃气专用混配料生产&’管&&’0是该阶段的代表管材&对&’管耐快速裂纹扩展性能的认识和改进$使燃气用&’管进入到第三个发展阶段&耐快速裂纹扩展性能反映&’管在承压状态下抵抗机械冲击的能力$对此性能的研究和提高$使&’管在燃气上的应用不但要满足耐压和长使用寿命的要求$更要安全’可靠&&’!是该阶段的代表管材&目前$国际上&’管在燃气行业的应用已进入第三个发展阶段&我国在标准的制定和修订上参照2T\国际标准$国家标准(燃气用埋地聚乙烯!&’管道系统%第一部分#管材)!R,!$$$0K!*/#’(燃气用埋地聚乙烯!&’管道系统%第二部分#管件)!R,!$$$0K/*/$对燃气用&’管的两个重要性能***长期静液压强度和耐快速裂纹扩展性能均提出了与国际上一致的要求$并配有相应的检测方法标准$如R,[(!0/$/*/(塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定)&在我国燃气行业&’管的实际生产和工程实践中$对&’管材原料缺乏有效的监控和管理手段$市场的主流管材为中密度&’0$行业整体上对长期静液压强度和耐快速裂纹扩展性能没有足够的认识$发展水平还处于国际上第一阶段到第二阶段$且各地差异较大$与我国先进的&’管标准体系形成了强烈的反差$其应用安全性令人担忧&+#.,+IIIKI5D;=75B4;5DKEA李长缨)城镇燃气聚乙烯管应用中相关问题研究%第/0卷%第/期%燃气专用混配料’#(燃气输配系统的安全性是最基本的要求&燃气输配系统一旦出现泄漏’爆炸$将会造成灾难性后果$因此要求生产&’管材’管件的原料具有优良的强度’刚性’韧性和寿命&在我国$为保证&’管的使用安全$生产燃气用&’管材’管件必须使用燃气专用混配料&!%混配料&’在空气中温度达到$]分子结构就开始发生变化$因此需要在&’基础树脂中加入必要的抗氧剂’光稳定剂’着色剂等助剂$以改善&’树脂的性能$使其具备实用价值&这种加了必要的助剂且足够均匀分散的基础树脂称为混配料&助剂的作用效果除与种类有关外$还取决于助剂颗粒的大小’颗粒形状’含量以及分散均匀程度等&助剂在一定程度上可以改变管材的性能$但这些添加组分若分散不均将会导致管材耐候性下降$而过大的聚集体将在聚合物中成为应力集中点$成为引发裂纹慢性增长的裂纹源$影响&’管材的长期强度和寿命&%不得用,白^黑-方式生产燃气用&’管我国燃气用&’管的标准体系是参照2T\国际标准制定的$体现的是欧洲的生产技术和质量性能控制体系$相关生产设备’检测及质量控制技术也都是从欧洲引进的$而不是遵循美’日的生产技术和标准体系&但有的管材生产厂家不清楚产品质量性能和检测体系’生产设备性能’技术水平和标准体系的系统性及差异性$简单盲目地模仿美’日等国家用基础树脂和含有各种助剂的色母粒生产&’管的方式!简称,白^黑-方式$由于缺乏达到高效混合的特殊混合设备!如高效剪切混合机及其相应的技术支持$其制品的质量很难得到保证&燃气专用混配料有明确而严格的质量性能要求$技术含量高$用途专一$能够满足燃气系统对安全性能的要求&国标R,!$$$0K!*/#的强制性条款中明确要求生产燃气用&’管材必须使用混配料&可见$,白^黑-的管材生产方式对于安全性要求很高的燃气输配系统在我国不适用$也不被允许$生产燃气用&’管材’管件必须使用燃气专用混配料&#%原料的质量是&’管材质量的基础&’管的质量性能很大程度上取决于所用原料的质量性能&在实际应用中$不同牌号’不同生产厂家的混配料其性能差别很大$价格也差别较大&通过对原料性能的了解可以较为准确地推断出不同原料生产出的管道整体性能的优劣&我国生产燃气用&’管材’管件的原料使用情况不容乐观&有的以国产料替代进口料$有的以,白^黑,方式自行配制,混配料-$更有甚者以价格低廉的通用料和回收料来生产燃气用&’产品$大量不合格产品流入市场&针对燃气&’产品市场出现的此类问题$希望行业主管部门能够给予足够的重视和有效的监管&用户方也要积极行动起来$如调查了解供应商的诚信度和生产情况$请厂家提供原料采购合同及报关单等$必要时可以请原料厂家确认产品原料来源以及委托国内权威机构对关键性能进行检验&&&’燃气管道设计应注意的问题&K!充分发挥&’管的优良性能我国有些设计人员$在进行&’燃气管道设计时$往往忽视或未能真正理解&’管在管材性质上与钢管等金属管材的较大差别及其对设计思路的影响$习惯照搬钢管的设计方式$以满足设计规范的要求为唯一目标$造成设计水平不高$未能使&’管材的优势充分发挥$对其缺点也不能做到主动防范或回避&笔者认为首先应从管材性质上入手$扬长避短$建立有别于钢管的&’管道设计思路和理念&!%强度&钢管以塑性失效为强度设计依据$&’管是以爆破失效为依据$因此&’管对材料强度的利用程度更充分$强度失效的后果也更严重$对强度的影响因素应考虑得更充分&&’管的机械强度远低于钢管$应考虑防止机械破坏&%寿命&钢管易腐蚀$一般使用寿命为/_/$年%&’管耐腐蚀$使用寿命为$年甚至更长$决定&’管使用寿命的是耐裂纹慢速增长性能$该性能指标在原料的质量标准中已有要求$在设计中只要考虑控制造成原始裂纹的因素就可以了&#%柔韧性&&’管是柔性管$可弯曲敷设$抗沉降’抗震性能优异$在地质断裂带’地震多发区及可能出现非均匀性沉降的地段应首选&’管作为设计管材$提高燃气管网的安全系数和防灾害能力&$%内壁粗糙度&&’管是光滑管$&’管壁的+..,+第/0卷%第/期%煤气与热力IIIKI5D;=75B4;5DKEA绝对粗糙度比钢管小一个数量级$在相同管径下通过能力更大&%%温度影响&