聚乙烯燃气管道安全质量控制与城市公共安全

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

聚乙烯管道同金属管道相比，具有耐化学腐蚀、质轻、寿命长、易施工、抗冲击性和抗振性好、环保和易成型等优点 。统计数据表明，聚乙烯管道的漏损率不到十万分之二，远远低于球墨铸铁管的2%～3%，这大幅度提高了燃气管道的安全性和经济效益，因此已被世界各国公认为城市燃气输送管网的最佳选择。我国从 20世纪 80年代在燃气工程中全面应用聚乙烯管道。随着我国城市化进程的加快和对清洁能源配置比例的加大，聚乙烯管道在燃气输送上的应用必将越来越广泛，2010年，我国仅在聚乙烯燃气管工程中其应用量已突破 100×10 t。目前聚乙烯燃气管道主要应用于城镇中低压燃气管网，尤其在使用天然气的地区应用最为广泛，应用的规格主要为DN 20～315 DllTI。但是，由于我国聚乙烯管道用于输送燃气的时间较短，在聚乙烯燃气管材、管件生产和管道工程施工过程中，安全质量管理和控制不到位问题十分突出，加上成熟的聚乙烯管道质量检测技术发展的严重滞后，在不少城市燃气管网中埋地聚乙烯燃气管道的泄漏事故和质量安全事故时有发生，甚至还发生了爆炸事故，这给城市公共安全造成了严重的隐患。本文主要从管分析影响聚乙烯燃气管道安全质量的管道材料、焊接技术和质量管理等因素出发，提出了控制聚乙烯燃气管道质量、提高城市公共安全的具体措施。

1 聚乙烯燃气管道安全与城市公共安全公共安全是由政府和社会提供的预防各种重大事件、事故和危害的发生，保护人民生命生产财产安全，减少社会危害和经济损失的基础保障，是政府对加强社会管理和公哈务的重要内容。公共安全是-项充分体现人民利益高于-切的公益性事业，是人民安居乐业的基本保证，是全面建设械社会必须解决的重大战略问题。聚乙烯燃气管道属于特种设备之·。

特种设备安全是国家公共安全的重要组成部分，直接关系到人民群众生命财产安全和社会经济运行安全。

当前我国特种设备安全形势依然十分严峻，较大事故和相关重大事故仍旧多发频发。2010年全国耿生特种设备事故296起，直接经济损失 6 681万元。

聚乙烯燃气管道系统被称为现代城市的 生命线”。聚乙烯燃气管网分布在城市地下的角角落落，周边的人口、商业和企业众多。它的安全可靠运行直接影响人民生命财产安全以及和谐社会的构建。聚乙烯燃气管道发生事故后-般会引发火灾、爆炸、中毒等恶性事故，造成的经济损失惨重、社会影响恶劣、还存在严重的环境污染。这对人民生活质量的影响不仅是经济损失、生活不便和精神创伤，还连带产生社会的信任度、安全感的降低。我国埋于地下的聚乙烯燃气管道使用最长年限已达到20年，与金属管道不同，目前聚乙烯燃气管道无损检测技术还不成熟，难以用于现踌测，导致这些埋在地下的管道的安全收稿 日期：2013-04-20；修回日期 ：2013-05-15基金项目：国家质检总局科技计划项目 (2012QK071)。

作者简介：李茂东 (1972-)，男，辽宁建昌人，高级工程师。长期从事承压类特种设备检验检测、技术研究与失效分析鉴定工作。

l匕 工 设 置 与 管 叠 第50卷第4期质量难以进行正确评价，它们的安全可靠性和实际寿命现状存在较多问题。因此，聚乙烯燃气管道系统安全质量的优劣，直接关系到燃气管道的运输效果和使用寿命，直接或间接影响着城市的公共安全。

2 影响聚乙烯燃气管道安全质量的因素聚乙烯燃气管道系统的安全质量影响因素主要包括管道材料质量、管道连接质量和施工人员素质三个方面。

2.1 聚乙烯燃气管道材料质量聚乙烯燃气管道材料主要包括管材、管件和阀门。这三种材料国家已有相对应的产品质量标准和安全技术规范。因此，经过检验检测机构监督检验合格，应用在现场的管道材料性能指标应该完全满足要求。当前，用于燃气输送的管材主要是 PE80和 PE100等级的中或高密度聚乙烯。国内生产燃气用聚乙烯管道材料的厂家有近千家，已具有-定的规模，但是存在产品质量参差不齐、生产工艺不规范、市场恶性竞争等现象，这造成-些现场使用的管道材料存在以下问题：(1)管道材料的主要技术指标不符合要求存在的不符合要求的技术指标包括氧化诱导时间、熔体流动速率、含水量等，其主要原因是管材厂选用的原料聚乙烯混配料存在质量问题。部分企业存在为了节省生产成本使用共混料、不合格原料以及填充料、市池收废旧材料做原材料等问题，这间接造成了管材的力学性能指标也不合格 。有的企业为了使指标氧化诱导时间满足大于20 min的要求，盲目加入抗氧化剂，但这又影响管材的寿命。有的企业生产中碳黑含量超标或碳黑分散度超标；有的企业把用于输送污水或给水的材料用于燃气输送。

(2)管材出厂检验流于形式聚乙烯燃气管道管材出厂检验中-项重要的检验指标是静液压强度。-般静液压强度要求在三个条件下检测：20℃，100 h；80℃，165 h和80℃，1 000 h，且全部都应该合格。有的管材厂为缩短发货周期，仅在 80℃，165 h的试验条件下检测管材是否破裂和渗透，只要该检测条件下合格就认定管材静液压强度合格并出厂。但这种条件下合格的材料并不能完全保证在 80℃，1 000 h试验条件下达标。也有的企业在管材出厂前根本不进行检测而使用以前的材料数据作为检验合格结果。这些问题不仅出现在无许可证的企业，在取得许可证的企业也存在。

作为特种设备中的非金属压力管道元件，聚乙烯燃气管道材料 (管材、管件和阀门)的制造企业应该取得国家特种设备制造许可证，并且产品制造过程必须经过特种设备检验检测机构监督检验合格并出具监检证书。但是，目前管道工程中应用的-些材料的制造企业仍未取得制造许可证，尤其是管件和阀门的制造企业。

(3)现场材料管理混乱按照规定，管材、管件在搬运、装卸、吊装和运输时都有严格要求。而且-般管材从生产到使用存放时间不宜超过-年，管件不宜超过二年。超过上述期限时宜重新抽样，进行耐老化性能检验，合格后方可使用。但实际中很多管材生产商和施工单位在管材装卸和搬运等过程时未严格按照要求执行，有的还将过期且存在质量问题的管材用于施工现场，造成管道材料性能的下降，留下了很大的安全隐患。

2.2 聚乙烯燃气管道的连接质量聚乙烯管道连接技术的优劣直接关系到燃气管网安全运行和使用寿命。当前，聚乙烯燃气管道连接接头的无损检测技术还不成熟，现场施工对连接接头进行破坏性检验又存在较多不便 3]。因此，-旦管道连接成形，它连接质量的优劣就直接关系到管道的安全运行。影响聚乙烯管道连接质量的因素主要包括环境因素、施工工艺和焊接设备等。

(1)环境因素环境因素主要包括天气状况、现场条件、电源供应等。低温天气、风雨天气未采取保护措施、修正措施和围蔽措施，电源电压波动过大等造成焊机电压不稳定，这些都会影响管道的连接质量。

(2)施工工艺因素施工工艺因素主要包括未严格按照程序进行连接或各程序时间条件控制不准确、焊接参数设定或选择错误、连接方法选择错误、焊接工艺评定流于形式等 4。比如连接中密度PE80管材与高密度PE80管材时，错误地选用了热熔连接。施工单位不具备焊接工艺评定的能力，未做工艺评定就进行施工。电熔承插连接件未在同-轴线上就焊接，不同SDR系列管道元件直接采用热熔连接等。存在的这些问题与目前国内还没有规范性的热熔和电熔焊接作业导则有关。

(3)设备因素设备因素主要是焊机质量问题。2011年我们对2013年8月 李茂东，等.聚乙烯燃气管道安全质量控制与城市公共安全 ·69广州地区用于聚乙烯燃气管道连接的焊机检验中，焊机-次合格率不到50%，甚至出现送检的新出厂热熔焊机存在加热板温度均匀性严重超出国标允许范围的问题。焊接设备存在的主要问题包括：热熔焊机因焊机厂家采用的焊接标准不同造成执行的焊接参数存在较大差异、热熔焊机压力系统压力显示分度值大于 0.1 MPa且显示压力、实际压力和焊机要求的压力三者之间存在较大偏差；电熔焊机焊接电压受输入电压影响波动较大、焊机环境温度测量不准确以及环境温度补偿时间与环境温度变化不对应；焊机缺少必要的日常保养、未按规定-年进行-次校准和检定；有些半自动热熔焊机操作受人为因素影响较大；有些企业生产的焊机本身功能就欠缺，甚至用半自动焊机冒充全自动焊机，这个问题与目前国家标准中未对全自动热熔焊接性能指标作具体要求与规定有关。

2.3 现场施工人员管理统计数据表明，聚乙烯燃气管道连接接头质量缺陷有 80%以上是由于人为因素造成的[5。因此，现场施工人员的技术水平、责任心以及对他们的规范化管理很关键。目前现场施工人员方面存在的问题主要包括：施工人员未经培训考核合格持证就上岗；南方某市长期从事聚乙烯燃气管道施工的焊工有近300人，但持证上岗的不到 lO%；施工人员对管材、管件焊前处理不认真；焊工不遵守焊接工艺规程、野蛮施工、盲目追求进度而人为缩短焊接过程时间。还存在持证焊工超范围施焊现象，比如未取得热熔对接三通焊接和电熔鞍形试件焊接资质，但在现厨行该项目焊接作业。很多施工单位都挂靠在燃气集团但又不属于燃气集团，这给施工人员管理和技能考核带来-定的困难。此外，管道施工单位施工质量检验、监督、检测等环节人员的管理也十分重要。

3 提高聚乙烯燃气管道安全质量的途径和思考3.1 严格管道材料和焊接机具质量性能控制用于燃气管道施工的聚乙烯管道材料 (包括管材、管件和阀门)必须由具有国家质检总局颁发特种设备制造许可证的企业制造，并且经检验检测机构监督检验合格。管道材料混配料的供应商应提供每个牌号原料的定型检验报告，管道材料制造单位每年应对材料进行-次形式试验，且试验内容应包括耐快速裂纹扩展和耐慢速裂纹增长。所有进人施工现场用于焊接的管道材料不仅要求文件资料齐全、外观和尺寸等基本指标合格，还应经过第三方检验机构对每批材料按-定比例进行全指标质量抽检，达到从源头保证施焊材料质量合格的目的。此外，有关特种设备监管机构应建立聚乙烯燃气管道材料质量定期抽检和公布制度。

用于现场施焊的焊机每年必须经过第三方检验机构检定或校准并合格。热熔焊机采用的焊接参数应与管材或管件在该环境下的焊接参数保持-致。热熔焊接作业时，施工单位应提供管材或管件完整的焊接参数，而且采用的焊接参数应与安全技术规范《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》推荐的参数保持-致 l6。

电熔焊接电压、熔接时间、环境温度检测和环境温度补偿精度应在允许范围之内。

3.2 严格控制现场管道焊接质量聚乙烯管道连接性能是影响其结构完整性及持久强度的主要因素，直接关系到管道的可靠性和寿命，因此严格控制现场连接质量十分关键。

现撤境条件不满足焊接作业要求时不得进行焊接施工，风雨天气若施焊应进行必要的保护措施并调整施工工艺，保证焊接面不受污垢、杂质、低温的影响。每次收工时，管口应临时封堵，管道敷设时管顶覆盖土厚度、允许的弯曲半径、穿越要求等应满足国家标准规范要求，管道沟底不得有石块或其他坚硬锋利物。

管道现场施焊的焊工应进过培训并取得国家特种设备作业人员证并在许可的项目范围内施焊，未持证人员不得从事施焊作业。热熔、电熔按规定进行焊接工艺评定，焊接过程严格按照操作规程进行，不得采用热熔承插焊的连接方式。焊接过程对所有焊口状况进行记录并且外观质量 100%检查合格 ]。管道安装施工过程必须接受特种设备检验检测机构的监督检验并合格。

建立健全并落实管道施工单位管道焊接质量管理措施。监管机构或监理应加强对施工单位的焊接质量监督管理。每个工程均应抽查-定比例焊口进行外观检查和破坏性检验 [8]。外观检查比例不少于30%，且每个焊工数量不少于 9个。热熔连接破坏性试验应抽取 5%焊口且每个焊工数量不少于3个。电熔连接破坏性试验应抽取 3%焊口且每个焊工数量不少于 1个。

3.3 加强聚乙烯燃气管道质量安全的研究工作针对目前在用埋地聚乙烯燃气管道无法通过可靠的定期检验方法来评价其安全状况的现状，亟待开70 化 工 设 置 与 誓 道 第50卷第4期展针对聚乙烯管道高分子特性的在线无损检测技术、设备和标准的研发和应用，分析研究聚乙烯管道连接接头缺陷形式及类别，深人开展超声相控阵动态聚焦并结合B扫查成像技术并逐步应用在现掣接接头质量无损检测工作中。研究制定专门针对在用聚乙烯燃气管道质量安全的检验技术规范和缺陷的等级评价指标，全面开展在用聚乙烯燃气管道安全性能检测工作。

研究建立-个基于GIS的开放式城市聚乙烯燃气管道远程在线安全监控和风险评价管理系统，通过在线远程监测记录管道运行参数、故障，实时监控管道系统安全运行状况。

4 结束语保证燃气输送管道安全，防止和减少燃气安全事故，可以有效地保障公民生命财产安全和城市公共安全。据国家能源局统计，2011年我国天然气产量增长了16%。消费量同比增长约 20%。随着我国进入城镇化快速发展时期，燃气这种高热能、低污染的清洁能源消费尤其是居民消费将呈膨胀态势发展。在节能减排的大趋势下，未来燃气在我国能源消费结构中的比例将继续提高。从聚乙烯燃气管道材料管理控制、现掣接质量控制以及科研等方面，关注和重视聚乙烯燃气管道质量安全，保证其安全运行，对于保证城市公共安全，促进和谐社会建设具有重要意义。