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PE管在深圳城市地下燃气管网改造的应用

广东大鹏LNG的进口,标志着深圳市开始进入天然气置换液化石油气的时代。置换过程需要对管网进行检修,而深圳市特区内正在运行的地下燃气管网在早期建设中大多采用了钢管,其中已有部分钢管老化或带隐患运行或泄漏,对其进行修复[1]和替换势在必行。为了保证城市燃气安全要求及配合天然气置换的顺利进行,深圳市主要采用了PE管对钢管直接进行更换。

1 深圳市常用的PE管类型

PE管又称聚乙烯管,是以聚乙烯为原料生产的管道输配系统,是建设部“八五”和《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展规划纲要》重点推广运用的节能节材产品和塑料管道。

PE管[2]习惯上按照密度分为低密度聚乙烯(LDPE)管、线型低密度聚乙烯(LLDPE)管、中密度聚乙烯(MDPE)管和高密度聚乙烯(HDPE)管。由于材料的不断进步,根据发展阶段和性能的不同,产生了材料的等级分化,密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能,因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度 (MRS)对管材及其原料进行分类和命名。长期静液压强度是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力,国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。

深圳市普遍采用PE80和PE100两种类型的PE管。PE80的MRS值为8MPa,其树脂共聚单体含量比较高,具有较高的长期静液压强度和耐环境应力开裂性能。PE100的MRS值为10MPa,其树脂具有双峰型分子分布、己烯共聚物,具有较高的密度和刚度,很强的蠕变抵抗能力,在提高长期静液压强度的同时,也提高了耐慢速裂纹增长和耐快速开裂扩展性能。SDR11系列的天然气管道中,PE80和PE100的最大允许工作压力分别为0.4MPa和 0.5MPa;SDR17.6系列的天然气管道中,PE80和PE100的最大允许工作压力分别为0.2MPa和0.3MPa。深圳市PE管在DN110 及以下的采用SDR11系列,即普通系列,DN160以上采用SDR17.6系列。

2 PE管的特性[3-4]

PE管是目前国际上应用最为成熟的塑料压力管道之一,在性能试验和实际应用中都得到了可靠的验证。尽管PE管的耐热、耐压等性能劣于钢管,但它在防腐、施工和抗地质的强烈变化等方面仍具有明显的优势,主要表现在:

3 PE管的应用技术

3.1 PE管的连接

PE管的应用技术主要体现在相应的施工技术,在PE管施工中连接技术是其安装工程质量的关键。PE管在深圳市燃气管网的施工中主要采用热熔连接和电熔连接。电熔连接是将所需连接的两管端插入埋有电热丝的套管中,将电热丝通以电流,将要连接的管材管件加热至熔化温度固定至接口冷却,从而形成严密牢固的接头;热熔连接是将与管轴垂直的两对应端面与加热板接触至熔化温度,将两熔化口压紧连接。深圳市PE管在DN110及以下的采用电熔连接,DN160以上采用热熔连接。

3.2 PE管的施工[5-6]

首先确定管位,然后按图纸定桩、放线。放线时保证管位开挖不偏移,开挖后要求形成的沟槽底部应平整密实。若沟底遇有废旧构筑物、硬石、木头和垃圾等杂物,则必须清除,然后敷一层厚度为10cm的砂土或素土,并整平夯实。深圳市规定路面新修的三年内不能开挖,因此在对三年内的新修路面进行燃气需要使用定向钻技术、顶管技术等进行敷设。

PE管施工应先进行材料检验,然后焊接PE管,将管下沟并连通,再对管道进行吹扫、强度及气密性试验,最后回填夯实。

在材料检验过程中,管材、管件应具有质量检验部门的产品质量检验报告和生产厂的合格证。对管材、管件进行外观及几何尺寸检查,检查管材、管件内外表面是否清洁光滑,是否有沟槽、划伤、凹陷、杂质和颜色不均等。PE管的焊接过程中必须记录焊接参数,并对焊缝自检,合格后方可进入下一焊缝焊接。

燃气管道的吹扫介质为压缩空气,吹扫风速不得小于20m/s,需进行多次吹扫,确定吹出气流中无赃物时为合格。强度及气密试验试验介质为压缩空气,介质温度不超过40℃为宜。深圳市地下管网改造建设中,PE管的强度试验压力为设计压力的1.5倍,稳压1小时后观察压力;气密试验压力为设计压力的1.15 倍,稳压24小时后确定压力降满足要求为合格。管沟进行回填时,填细砂至管顶10cm,再分层回填杂砂石40cm,最后对路面进行夯实。

4 PE管应用的前景

在深圳市地下燃气管网改造工程中,PE管的特性决定了采用PE管直接更换存在问题或有隐患的钢管是可行的,并且有利于地下燃气管网建设与维护。PE管在深圳市燃气管网的应用非常广泛,技术比较成熟,在我国燃气行业的发展具有十分广阔的前景。