聚乙烯(PE)燃气管道设计中注意的若干问题 聚乙烯燃气管道
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发布时间：2023-06-21 12:26
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时间：2023-06-21 13:44
PE（聚乙烯）管做为一种新型的燃气材料。就其性能而言，具有良好的可焊接性、热稳定情、柔韧性与严密性，易施工，面腐蚀，内壁当量绝对粗糙度仅为钢管的十分之一，使用寿命长（50年）等钢管无法比拟的优点。目前，PE管在燃气系统中运用越来越多。在实际工程中，PE管和钢管的设计也存在着很大差别。本文就庭院低压PE管网设计中遇到的若干具体问题进行探讨，谈谈我们的经验和体会，供同行参考。
1 PE管壁厚及材质系列的选择
根据PE管的长期静液压强度（MRS），燃气用PE管材质分PE80及PE100两种，PE100较PE80具有更好的快慢速裂纹抵抗能力及刚度，改善了刮痕敏感度，因此采用PE100制管在相同使用压力下，可减少壁厚或在相同壁厚下提高使用压力，壁厚等级分SDR11和SDR17.6两种，11和17.6指管材管径和壁厚比，不同材质及壁厚等级PE管适用最高压力见下表：
2 PE管工艺计算
PE管工艺计算基本和钢管一致，但需注意燃气最大流速问题，PE管中容易在弯头、三通等处因摩擦产生静电集结发生电火花，因此《聚乙烯燃气管道工程技术规程》中规定燃气量大流速不易走超过20 m/s。
3 PE管道的布置
PE管管道的布置应符合GB 50028-2006和CJJ63-2008的规定。由于庭院管网错综复杂，受地形*布置有困难时，应采取有效的防护措施。如PE管和水管之间的垂直净距不能符合规定时，用40 mm厚的水泥板分割燃气管与水管。特别提出的是PE管与热力管道之间水平净距和垂直净距不够时，尤其是对于直埋而保温差的热力管道更要注意，土壤温度宜在40℃以下，应采取有效的隔热防护措施。如加设混凝土套管，必要时套管内填充绝热材料等。而当PE管必须穿越热力管沟时，常用50 mm～100 mm厚的隔热材料包裹管道再套上套管，套管两端封堵。CJJ63-2008中规定：PE管埋设在非车行道下时最小覆土厚度不得小于0.6 m。由于PE管强度小于钢管，对于先敷设PE管后施工庭院道路的小区，应考虑到外加载荷对PE管的影响。如在某小区的施工工地，非车行道下设计PE管覆土厚度0.6 m，完工时试压试验结果合格。后来新修小区道路时用压路机打夯，通气时进行复压，结果造成强度试验不合格。最终在三通连接处查找到漏气点，三通、钢塑过渡接头、是熔套筒等连接处是PE管系统中薄弱环节。因此敷设PE管道时应适当加大管道的覆土厚度，以保障安全。
如果所用燃气是湿燃气，PE管应埋设在土壤冰冻线以下，还要考虑在管道低位设置凝水缸。燃气管道坡向凝水缸的坡度不宜小于2%。
4 PE管弹性敷设
由于PE管的线膨胀系数比钢质管材高十几倍，根据PE管的柔性，可蛇形敷设或随地形敷设。但PE管的柔性有它自身的*，在弯曲后内侧出现压应力，外侧出现拉应力，长期在附加压力的作用下也会出现断裂。因此PE管弹性敷设的弯曲半径不应小于25倍的公称直径，但当弯曲管段上有承口管件时，允许弹性敷设弯曲半径不应小于125倍的公称直径。
5 引入管的设计
引入管的设计有三种方法。
1）钢塑过渡安装在地上，因地下全是PE系统，可避免地下金属腐蚀和减少因地面下陷对立管的不利影响，但是地上PE管部分必须使用套管保护。
2）PE引入管引入，接弯管式钢塑过渡接头，接头部分在土壤冰冻线以下，钢管须做防腐处理。这样做的前提是引入管和热力管道不能交错分布，避免和热力管垂直交叉，或采取相应措施，保证PE管和热力管之间的安全间距。
3）钢管引入，也就是楼前干管是PE管，引入管三通后接直管式钢塑过渡接头，而后用钢管引入，钢管须做防腐处理，这是目前常用方法。
6 钢塑过渡接头的连接
钢塑过渡分为法兰式钢塑过渡和一体式钢塑过渡接头。
法兰式钢塑过渡实际上是PE法兰和钢法兰的组件。PE法兰通常采用注塑工艺制造，钢法兰一般采用镀锌或喷塑防腐，垫片一般采用丁腈橡胶垫片。采用法兰式钢塑过渡时，所有金属部分如螺栓等进行有效防腐后可直接埋地，根据目前使用情况统计，连接法兰处最容易出现腐蚀漏气事故，所以最好做法兰井，便于检查及维修。
钢塑过渡接头钢管段与钢管焊接时，严禁焊接高温传到PE端，使预应力释放产生泄露，在钢塑过渡段应采取降温措施。通常做法是用湿毛巾裹住钢塑过渡钢管端，焊接时在湿毛巾上不断加水冷却，降低温度，保证焊接质量。钢塑过渡接头连接后对接头进行防腐保护，可直接埋地。钢塑过渡是PE管道系统中强度较薄弱点之一，受外力的拉扭，容易出现漏气等事故，所以设计和安装时尽量采取钢塑过渡接头水平安装，减小应力保证安全。
7 电熔与热熔对接的选择
电熔连接是PE管连接的最佳方法之一。不仅操作方便，而且安全可靠，但电熔管件成本较高。电熔管件连接可用于不同级别PE管材和不同壁厚管材的连接。
热熔对接易用于壁厚6 mm以上管材的连接。因为对接壁厚太小的管材，管材的不圆度和中心线的错边会令焊接口的面积大大减少，影响焊接质量。热熔对接技术一般用于具有相近熔融指数的管材或管件，管材厚度亦相同。在设计中通常规定公称直径小于等于90 mm的PE管道采用电熔连接，公称直径大于90 mm的PE管道采用热熔连接。
8 示踪线的敷设
PE管是电不良导体，用传统的管线定位方法无法找到，用地面雷达可以找到，但造价太高，目前通常用金属示踪线随管敷设。示踪线应紧贴管道正上方敷设，间隔一定的间距用非导电材料与管道固定。示踪线应保持连续，接头应用工具夹紧，保证连接后导电性能不受影响。接头裸露处采用绝缘橡胶胶布缠绕，保证绝缘良好。示踪线的引出点应位于调压柜、调压箱或随引入管引出地面，引出的示踪线保留1 m～2 m。示踪线的长度应控制在一定范围之内，保证导电性能良好。示踪线宜选S≥25 mm2铜线。
参考文献
[1]城镇燃气设计规范[J].GB50028-2006.
[2]聚乙烯燃气管道工程技术规程[J].CJJ63-2008.
作者简介
张勇，工程师，从事城市燃气工程十余年，现任西宁中油城市燃气工程设计咨询有限公司总经理。
