前言
我們知道,城鎮燃氣輸配系統是由各種管道連接起來的,不同的壓力級制對應著不同的管道材質。今天,小編就來帶大家認識下城鎮燃氣管道系統中的“常客”——聚乙烯PE管。
一、聚乙烯PE管的分類
聚乙烯PE管材是由聚乙烯混配料通過擠出成型工藝生產的管材,如圖1。它被廣泛運用于給水、燃氣等行業,根據混配料等級的不同(PE≤63已基本淘汰),可分為PE80、PE100兩種。其中:PE80級的MRS(最小要求強度)為8MPa,PE100為10MPa;根據壁厚的不同可分為SDR11,SDR17,其中:SDR11為厚壁,SDR17為薄壁。
根據上述的類別,按照混配料等級及壁厚的不同,PE管可分為PE80 SDR11/PE80 SDR17/PE100 SDR11/PE100 SDR17四種類型。
圖1聚乙烯PE管(黃色線條為燃氣,藍色為給水)
二、聚乙烯PE管的工作壓力
作為城鎮燃氣輸配系統中常見的管材,PE管由于具備良好的防腐性能及柔性等優點,在燃氣行業中得到了廣泛地運用。但相比較鋼管來講,其強度較低,不能承受較高的壓力等級,根據《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63-2008中表4.1.3的規定,不同類型的PE管在輸送天然氣時所能承受的最大工作壓力見表1:
表1 輸送天然氣的PE管承受的最大工作壓力(單位:MPa)
從上表可以看出,根據不同的混配料等級及壁厚的組合,所能承受的最大工作壓力也有所不同。其中,PE100 SDR11級的PE管能承受的工作壓力最大,為0.7MPa,PE80 SDR17能承受的工作壓力最小,為0.3MPa。
由于PE管道對工作溫度較為敏感,因此上面提到的最大允許工作壓力還會受環境溫度的影響而減小。一般在-20℃-20℃,我們認為溫度對PE管的工作壓力無影響;當環境溫度高于20℃時,那么各種型號的PE管所能承受的最大工作壓力均要進行折減,折減的系數如表2:
表2 工作溫度對管道工作壓力的折減系數
注:表中的工作溫度是指管道工作環境最高月平均溫度。
三、聚乙烯PE管的使用范圍
1、P≤0.4MPa
根據現行《城鎮燃氣設計規范》GB50028中6.3.1的規定:中、低壓燃氣管道宜采用聚乙烯管,次高壓及以上管道應采用鋼管。根據此條規定,聚乙烯PE管在城鎮燃氣輸配系統中只能運用于中、低壓系統,不能使用于更高的壓力級制。
2、埋地
根據《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63-2008中1.0.3條的規定:聚乙烯管道嚴禁用于建筑物內地上燃氣管道和建筑物外架空燃氣管道。根據此條規定,聚乙烯PE管只能用于埋地,不能架空!
四、聚乙烯PE管的連
根據現行《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63中1.0.3條的規定:聚乙烯管材、管件的連接應采用熱熔對接連接或電熔連接;聚乙烯管道與金屬管道的連接應采用法蘭連接或鋼塑轉換接頭連接。
針對公稱直徑≥90mm,推薦采用熱熔連接,如圖2;公稱直徑<90mm,宜采用電熔連接,如圖3。值得注意的是,所有直徑的PE管均可采用電熔連接。
圖2 熱熔連接(對接焊)
圖3 電熔連接(電熔焊)
五、聚乙烯PE管的選擇
由于PE80級混配料在耐快速裂紋擴展(RCP)方面的性能不及PE100,隨著聚乙烯PE管制管工藝的不斷提高,目前市面上大都采用PE100級混配料作為PE管的生產原料;而壁厚方面兩種等級的均有供應。
結合市面上的供貨條件及各大型燃氣供應單位的意見,本著經濟、安全、適用的選取原則,在聚乙烯PE管的選擇上,我們推薦如下:
1)公稱直徑>110mm,推薦采用PE100 SDR17級;
2)公稱直徑≤110mm,推薦采用PE100 SDR11級;
3)穿越特殊地段(或采用非開挖技術),應采用PE100 SDR11級;
4)公稱直徑>250mm,推薦采用鋼管。
六、聚乙烯PE管的一點爭議
聚乙烯PE管由于具有良好的防腐性,使用壽命長,施工方便等許多優點,近幾年來,在城鎮中、低壓埋地燃氣管道系統中,深受廣大燃氣經營單位的青睞。但如我們前面所提到的,由于強度方面的限制,在次高壓的系統中則不能使用。不過關于這個問題存在一點爭議。
我們知道,由于PE100 SDR11級管材的最高工作壓力能達到0.7MPa,理論上可適用于次高壓B級(運行壓力≤0.7MPa)。同時,《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63中4.3.9條提到:在次高壓、中壓聚乙烯燃氣管道和鋼骨架聚乙烯復合管道上,應設置分段閥門,并宜在閥門兩側設置放散管。此條款提到的“次高壓聚乙烯燃氣管道”的說法,與現行《城鎮燃氣設計規范》GB50028中6.3.2條規定的“次高壓燃氣管道應采用鋼管”矛盾,且本條為強條。出現這種情況,我們認為行業標準CJJ63中的表述欠妥,因為次高壓燃氣管道的壓力范圍應在0.4~1.6MPa之間,而PE100 SDR11級聚乙烯PE管道理論上只能適用于運行壓力≤0.7MPa的次高壓B級系統,且國家標準GB50028中明確規定了次高壓燃氣管道應采用鋼管,編委會在行業標準的編撰中應以國家標準為編制依據,進而提出更高的技術要求,而非出現此種矛盾的說法。
在燃氣設計服務過程中,我們注意到,部分燃氣經營單位基于CJJ63中的表述,在次高壓燃氣管道B級系統中采用了PE管,忽略了GB50028中的強條限制。事實上,在次高壓B級輸配系統中還可能存在以下兩種情況,不容忽視:
1)當處于用氣低峰,管道運行壓力偏高(或前端配氣站調壓器穩壓性能不好,出口壓力可能高于調節壓力),管內系統有可能超過最大工作壓力,導致管道超壓運行;
2)PE管長期處于最大工作壓力邊界下工作,可能會對管材的質量造成破壞,降低管道的使用壽命,甚至導致更大的事故發生,進而影響整個輸配系統的安全運行。
七、結語
基于上述的分析,我們呼吁廣大業主,在建設過程中,應當遵循國家標準的強制條文,在次高壓系統采用強度更高的鋼管,嚴禁采用聚乙烯PE管或鋼管架聚乙烯管等管材,切勿因貪圖一時的便捷,而留下更大的安全隱患。
此外,我們也建議編委會在修編《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63時,注意一些表述的切實性,統一性,以便更好地為廣大行業人士提供指導!
【文章轉自:燃氣爆炸】
四川省成都市武侯區世紀城路198號