一、前言
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在燃氣輸配設計中,城市燃氣管道有鋼管、鑄鐵管等多種。但隨著(zhù)時(shí)間的推移,金屬管材耐腐蝕性差、成本高、運輸安裝不便的缺點(diǎn)逐漸顯露出來(lái),于是人們已把眼光投向了塑料管材。
聚乙烯管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PE管)是新一代的燃氣輸送管,它是以聚乙烯為主要原料,經(jīng)擠壓成型的管材,它與傳統的金屬管相比,具有耐腐蝕;重量輕,密度僅是鋼材的l/8;使用壽命長(cháng),可達到50年;強度高、韌性好,可經(jīng)受地層變化而不斷裂;施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),是燃氣管道更新?lián)Q代的新產(chǎn)品。?
我國雖然在燃氣用埋地PE管道行業(yè)中起步較晚,但有著(zhù)強勁的發(fā)展勢頭。在1995年,國家技術(shù)監督局、建設部分別頒發(fā)了聚乙烯燃氣管材、管件的國家標準和工程技術(shù)的行業(yè)規程,標志著(zhù)我國對聚乙烯燃氣管道的應用走上了規范化的道路。目前燃氣PE管已廣泛應用于燃氣中低壓管網(wǎng)。
二、PE燃氣管道的施工特點(diǎn)
1?安裝、維護簡(jiǎn)便,易操作
PE管道的連接方式有二種,?
一是電熔連接,一般適用在管徑小于De110;?
二是熱熔連接,一般適用于管徑不小于De110,在對接中無(wú)需套筒管件。?以上二種連接操作方法在短期培訓就能掌握,焊接質(zhì)量也能保證,施工進(jìn)度也快。另外,在已運行的燃氣管網(wǎng)中可以帶氣開(kāi)三通作業(yè),這一工序,采用鋼管作為燃氣管道是無(wú)法實(shí)現的。?
PE管材自身重量較輕,不需起重吊裝設備,搬運及向溝槽下管較方便。PE管焊接只要電熱熔焊機,設備輕便,自動(dòng)化程度高,不需人工焊接,安裝施工方便,強度小,效率高。燃氣用埋地PE管道主要是采用熱熔連接或電熔連接,其接口強度一般高于管材本身的強度。所以,與橡膠圈類(lèi)接頭或其它機械類(lèi)接頭相比,不存在因接頭扭曲造成泄露的危險。PE管具有優(yōu)良的撓性,極大地增強了該材料對管道工程的價(jià)值。因聚乙烯的撓性使管徑較小(一般不大于D100)的聚乙烯燃氣管道可以盤(pán)卷供貨,這樣就在施工中節省了很多管件,同時(shí)也避免了接口泄露的可能性;用于不開(kāi)槽施工,聚乙烯然氣管道的走向容易按照施工方法的要求進(jìn)行改變,使其可在施工前改變管材的形狀,插入舊管材后恢復其原來(lái)的大小和尺寸。?
PE管維修方便,在管道上可以不停氣開(kāi)孔或維修,在這方面都有很成熟的技術(shù)。聚乙烯管材有利于以后的事故搶修和維護,由于聚乙烯管具有良好的柔韌性,在實(shí)際工程中對運行壓力低于0.1MPa的燃氣管道采用夾扁機具進(jìn)行阻氣,在搶修和接新管線(xiàn)的過(guò)程中,不存在明火現象,降低了燃氣系統帶氣作業(yè)的危險性;由于夾扁操作是用來(lái)?yè)屝藁蛞越有鹿芫€(xiàn)為目的的,從而這種操作持續時(shí)間不長(cháng)。
所以,對聚乙烯管道在短時(shí)間內進(jìn)行壓扁操作,當應力撤去后,聚乙烯燃氣管道本身應能基本恢復其原來(lái)形狀。?
在非開(kāi)挖管道施工方面PE管有很大的優(yōu)越性。在城區進(jìn)行燃氣管道施工時(shí)穿越道路和建筑物的情況非常多。在采用非開(kāi)挖技術(shù)時(shí),由于PE管有比較大的擾度,焊接速度快,施工方便。?
2?防腐處理?
PE管是聚乙烯的高分子聚合物,化學(xué)性能穩定,受土壤中化學(xué)物質(zhì)、雜散電流的腐蝕作用小,有良好的耐酸堿性能,因此聚乙烯燃氣管在敷設時(shí)不需要做防腐處理,其使用壽命長(cháng)達50年。特別指出有許多種埋地鋼管防腐技術(shù)方法中就有采用PE材料作為防腐層,據有關(guān)文獻介紹國外PE埋地使用了60年后,挖出來(lái)重新焊接,其焊接及本體質(zhì)量同樣能達到PE管規定的質(zhì)量指標要求;PE管無(wú)需做防腐處理。而鋼管一般上設計壽命為20年。
3?工程適應性強?
市政工程和住宅小區庭院里的各專(zhuān)業(yè)管道多,管位緊張,在這種復雜的施工環(huán)境中,?PE管材柔韌性、撓性好:當管基稍有下沉時(shí)不易折壞;可以利用PE管的柔性,蜿蜒狀敷設或隨地形彎曲敷設,施工中借轉角度大,在允許彎曲半徑內易繞過(guò)障礙物,減少接頭的數量,降低了施工難度。?
4?投資成本低?
城市燃氣輸配管網(wǎng)是城市燃氣工程的重要組成部分,燃氣管網(wǎng)造價(jià)占燃氣工程總造價(jià)的比例很大(約40%),因此研究燃氣管網(wǎng)的經(jīng)濟造價(jià)和經(jīng)濟運行有著(zhù)十分重要的意義。對PE燃氣管道與鋼管的經(jīng)濟性能比較如下:?
(1)管材的價(jià)格比目前常用的燃氣鋼管的優(yōu)勢是眾所周知,DN200以下的管道,PE管比鋼管便宜;小管徑PE管道一般采用電熔連接,PE管件價(jià)格高;對于大大管徑的PE管,由于壁厚較厚,其價(jià)格較鋼管高,但可采用熱熔連接,節省管件費用,而且壽命長(cháng)(PE管的使用壽命為50年,鋼管的使用壽命按國家計委煤氣設施折舊費年限定為18年)、無(wú)需防腐,其綜合價(jià)仍比鋼管投資低。?
(2)因PE管有柔韌性強,完全可以在地面上預制好,再放入管溝,不需做工作坑,故PE管施工管溝的土方量比鋼管施工管溝的土方量小一些。?
(3)中壓鋼質(zhì)燃氣管道在安裝焊接過(guò)中必須經(jīng)無(wú)損探傷等一筆可貴的費用,檢測程序也比較復雜;而PE燃氣管檢測程序、檢測方法和手段簡(jiǎn)單有效,檢測費很小。
總之,燃氣PE管材料和安裝費用較鋼管具備明顯優(yōu)勢,?PE燃氣管的綜合經(jīng)濟性能是遠遠優(yōu)于鋼管的。?
三、PE燃氣管道的施工要求
由于燃氣PE管具備許多優(yōu)點(diǎn),我公司在天然氣新管網(wǎng)的敷設和舊管網(wǎng)的改造中大量采用PE管,經(jīng)過(guò)多年的PE管施工積累了一些技術(shù)和施工經(jīng)驗,施工人員也由原來(lái)的怕施工PE管變?yōu)楝F在的喜歡施工PE管。
1?溝槽
我公司目前氣源為天然氣,因此溝槽開(kāi)挖要求控制好坡度,若超挖或換土時(shí),回土須夯實(shí),以防管道下沉造成反坡積水,溝槽的水準測量符合設計要求后方可下管。?
2?PE管的連接?
連接采用熱熔連接和電熔連接:?
(1)熱熔連接:熱熔連接前后,連接工具加熱板的兩個(gè)加熱面上的污物應用潔凈紗布擦凈,以防影響熱效率和接頭質(zhì)量。連接時(shí)的加熱時(shí)間、加熱溫度、保壓壓力、冷卻時(shí)間應符合管材、管件生產(chǎn)廠(chǎng)家的規定,保壓冷卻期間不得移動(dòng)和施加外力,否則會(huì )使還沒(méi)有達到最大耐壓強度的接頭不能形成均勻的凸緣,影響接頭均勻受壓。對接兩端要銷(xiāo)銑,使兩端面的垂直接合良好,保證不錯邊。否則接觸面積減少,強度減弱。?
(2)電熔連接:電熔連接時(shí)應保證電熔工具連接正確,通電電流、通電時(shí)間的設置應符合電熔配件要求。電熔承插面要求潔凈,銷(xiāo)銑兩端面垂直接合要好,用刀刮除電熔面的氧化層,并使電熔面打毛,增加接觸面。管道插入前要標志好插入長(cháng)度位置,保證足夠長(cháng)度,保證電熔連接面積,增強連接接頭的質(zhì)量。?
鞍型電熔連接同樣要清除表面,并要求上緊管道平整固定螺絲,使接觸面吻合。
3?回填?
燃氣PE管強度和剛度沒(méi)有鋼管高,管道周?chē)坏糜写u、石塊等尖硬雜物,但現在舊城改造地下尖硬物較多,因此下管前需要鋪沙,回填時(shí)先鋪一層沙,以保證管道安全。
4?帶氣作業(yè)?
對于De110以上的PE管接直管或開(kāi)三通,可根據氣源情況(單雙氣源),選擇PE管專(zhuān)用夾具,夾斷氣源后再用電熔套筒連接。若每次管端頭采用法蘭頭封堵時(shí),直接管時(shí)可不停氣采用法蘭頭連接。在De110以上的PE管上開(kāi)小于De63的支管時(shí),采用電熔鞍形三通,不需停氣,在管道上安裝好鞍形三通后用刀具在原管上開(kāi)口通氣。
四、燃氣PE管在應用中的缺點(diǎn)和注意點(diǎn)
1?PE管機械強度較低、容易受到人為的損壞?
PE管由于硬度不如鋼管,在受到堅硬物的沖擊時(shí)很容易被打穿孔。為了保護PE管道免遭人為的破壞,在PE管道敷設時(shí),一般在PE管的上方加設紅磚和警示帶,再就是加強管道的巡查。當燃氣PE管先期施工或埋設深度較淺時(shí),在小區其它配套管網(wǎng)施工或道路施工過(guò)程中,燃氣PE管易被鑿通,造成燃氣泄漏。為避免類(lèi)似事情發(fā)生,應對已施工的燃氣PE加強監護或在其它配套管網(wǎng)后施工,并保證足夠埋設深度。?
2?PE管對熱穩定性較為敏感?
PE管在較高溫度下其耐壓強度會(huì )降低;溫度過(guò)低將導致其變脆。因此,目前PE管一般使用壓力在0.1~0.4MPa。由于PE管易氧化,易彎曲,對溫度敏感,對于管材的存放、搬運、運輸、存放期限及施工等有一定的要求。PE管施工設備多,對施工設備依賴(lài)性大;對外界環(huán)境要求高,寒冷天氣和大風(fēng)下雨環(huán)境下不便施工,須采取保護措施。?
3?PE管管材沒(méi)有導電性?
這給PE管道的探測定位帶來(lái)很大的不便,針對這一點(diǎn),在工程中要嚴格竣工資料的審核,務(wù)必要做到圖實(shí)相符;在投運以后的管道,如果管道附近的建構筑發(fā)生變化,對原有的竣工圖紙要及時(shí)更新,確保能及時(shí)的掌握地下天然氣管道的確切資料,從而為管道的運行管理打下良好的基礎。
4?PE管管件的配套問(wèn)題?
由于PE管的化學(xué)性能的限制,它不能在地面上使用(不能作明管使用),PE水井體積龐大,在小區管網(wǎng)配套中施工不方便。PE管配件價(jià)格高。?
五、結束語(yǔ)
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燃氣管網(wǎng)的管材隨著(zhù)材料科學(xué)的進(jìn)步而不斷更新?,由當初的灰口鑄鐵管 、鉛口鑄鐵管、機械接口鑄鐵管、球墨鑄鐵管到目前普遍使用的鋼管?,以及具有國際先進(jìn)水平的PE管。綜上所述,雖然PE管仍存在一些缺點(diǎn),但與金屬管道相比,PE燃氣管道具有性能優(yōu)異,施工簡(jiǎn)單,運行可靠,維修方便,使用壽命長(cháng),投資成本低等優(yōu)點(diǎn),以及有一套完善的運行管理方案,完全可實(shí)現燃氣管網(wǎng)安全運行,因此PE燃氣管道在城市燃氣輸配管網(wǎng)應用前景十分廣闊,值得我們管道燃氣行業(yè)大力推廣應用。13年的實(shí)踐證明燃氣PE管在鎮江市城市燃氣輸配管網(wǎng)中的應用對降低燃氣工程的造價(jià),提高燃氣管網(wǎng)的輸配能力,確保管網(wǎng)有安全運行具有現實(shí)意義。隨著(zhù)我國天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,燃氣PE管運用技術(shù)和施工技術(shù)的日趨成熟,燃氣PE管在鎮江市城市燃氣輸配管網(wǎng)工程中所占的比例將越來(lái)越大。