PE燃气管道、PE球阀在燃气工程中的推广应用

    1 前言
    世界上经济发达国家从上世纪40年代末已开始研究聚乙烯燃气管，并应用在燃气工程中；1953年，美国煤气协会输配委员会组织了标准委员会，着重进行塑料合成材料方面的研究，到1956年开始使用聚乙烯管材，从60年代起相继在燃气输配系统中应用聚乙烯管道；且使用比例逐步扩大。美国在1983年埋设的燃气管道中聚乙烯管道占到了88.6%。目前，国际上欧、美、日等发达国家和地区已全部采用聚乙烯燃气管道。
    我国是从80年代初期开始聚乙烯燃气管的研究工作，我国最早使用聚乙烯管输送城镇燃气是在上海。1995年，国家技术监督局、建设部分别颁发了聚乙烯燃气管材、管件的国家标准和工程技术的行业规程，标志着我国对聚乙烯燃气管道的应用走上了规范化的道路。预计到2003年，庭院低压燃气管网的敷设聚乙烯管道可占到90%以上。
    2 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道发展优势特性
    2.1 物理性能
    由于PE管的线膨胀系数比金属管高十几倍，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限制，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断裂。因此PE管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，允许弯曲半径不应小于15倍的公称直径。
    PE管有良好抗应力开裂的快速传递能力，根据中国标准GB15558.1规定抗应力开裂慢速增长的标准测试方法给样品施加4.0MPa环向应力，在170h内，样品不出现破坏。
    2.2 防耐腐蚀性
    聚乙烯有良好的耐酸碱性能，有良好的耐腐蚀性、耐化学性，以抵抗燃气中的冷凝液、有机加臭剂和外部环境中的化学物质对管道的影响，并且由于其体积固有电阻率较大且性能稳定，不存在电化学腐蚀的。
    2.3 安装维护方便
    聚乙烯管材有利于以后的事故抢修和维护，由于聚乙烯管具有良好的柔韧性，在实际工程中对运行压力低于0.1MPa的燃气管道采用球袋阻气，高于0.01MPa的管道采用夹扁机具进行阻气，虽然夹扁不能完全切断气流，特别是63以上的管道，可基本断气，由于夹扁操作是用来抢修或以接新管线为目的，这种操作持续时间一般不长，对聚乙烯管道在短时间内进行压扁操作，当应力撤去后，聚乙烯燃气管道本身应能基本恢复其原来形状。
    2.4 价格便宜
    聚乙烯燃气管经济性能优于钢管，其工程费用约为钢管的80%。虽然各地区各项PE管工程的设计、采购、施工、运行压力等环节各有不同，但实践和经济性能比较证明PE管明显优于钢管。如果再考虑使用寿命（PE管的使用寿命为50年，钢管的使用寿命按国家计委煤气设施折旧费年限定为18年）。那么，PE管的工程造价不及钢管的一半，所以，聚乙烯燃气管的综合经济性能是远远优于钢管的。
    通过以上分析，聚乙烯燃气管道以其具不需防腐、可顺着深沟蜿蜒敷设，且具有抗震、抗沉降、易绕过障碍物、施工安装方便、良好的经济性，使用寿命长等优异性能得到了广泛的应用。用钢管需防腐，施工时需焊接，安装地形不能深沟蜿蜒敷设，穿越成本高，钢管寿命25年左右，在压力允许的范围内，城镇燃气设计规范GB5028-2006第6.3.1条规定中压和低压管道宜采用聚乙烯管，所以城镇燃气管网设计尽量选用聚乙烯燃气管道。
    3 PE燃气管道部件PE球阀在实践中的应用
    金属球阀特点，需要钢塑转换接头，法兰，螺栓垫片，需要防腐，定期检查，阀井投资大，连接处容易生锈，失去气体的严密性，使用寿命3至5年，金属球阀与PE管压力不匹配，而PE球阀不需要钢塑转换接头，法兰，螺栓垫片，不需要防腐，不定期检查，阀井投资小，可直埋，连接处不容易生锈，不会失去气体的严密性，PE球阀与PE管压力匹配，现在的市场上PE球阀与金属球阀价格相比，要高30-40%，但是金属球阀使用寿命3至5年，就要更换且容易泄漏，而PE球阀寿命是50年，按用寿命相对来说，PE球阀的经济性更好。
    本公司由于早期使用的是金属球阀，随着时间的推移，连接处生锈，有部分管道发生堵塞，有部分管道发生泄漏，造成输差及压力损失非常大，公司为了减少输差气损及泄漏事故的发生，均将金属球阀换成了PE球阀，运行效果良好，气损及泄漏得到有效的控制。由以上分析及实际运行，可以得出：PE球阀在PE管中的应用是值得推广普及的。
    4 PE燃气管道部件：钢塑转换接头在工程中的应用    
    工程中钢管与PE管连接处通常采用钢塑法兰和钢制法兰进行过渡连接。法兰式钢塑转换实际上是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。所有金属部分如螺栓等进行有效防腐后可直接埋地，最好是做一法兰井，便于检查，但是，法兰与罗栓防腐困难，此处锈蚀严重，容易在此处产生漏气现象，由于此处管材材质不同，热膨胀系数差较大，易产生应力集中造成管道损坏，产生燃气泄漏现象
    为了解决上述问题，我公司在实践中推广应用了一体式钢塑转换接头，其优点一是在出厂时即为一体化连接从根本上解决了防腐难的问题，二是本身的制造优点也解决了应力集中问题，钢塑转换接头虽比钢塑法兰接头及法兰的价格上高一些，但从防腐和安装费用及常年维护费用等方面考虑，整体费用还是较低的。
    以上分析及实际运行，钢塑转换在工程施工中的应用具有提高施工效率和运行安全性的优势，特别是附桥铺设时附桥管道采用钢管，在钢管两端采用钢塑转换连接PE管，与原来PE管加钢套管形式相比减少了附桥的PE管成本，并不易泄漏，钢塑转换还运用在PE管与出地面的楼栋调压器钢管连接，钢塑转换应普遍推广应用。
    5 结束语
    总之，PE（聚乙烯）管做为一种新型的燃气材料，就其性能而言，较钢管有许多无法比拟的优点，不需防腐施工，性能的可靠，安装方便，较低价格，使用寿命长。目前，PE管、PE球阀、钢塑转换接头在燃气系统中运用越来越多，成为世界上许多国家大城市的燃气输配管网用的最广泛的管材。燃气用埋地聚乙烯（PE）管材、管件的推广应用为代表，且具有超过传统的金属管道及部件的势头。
    参考文献
    [1]中华人民共和国建设部.城镇燃气设计规范，GB50028[S].中国建筑工业出版社2006.11.1
    [2]高立新.燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统（第1部分：管材）GB15558[S].北京.2003.
    [3]方縮瑜.供燃气（给水）用埋地聚乙烯管道[M].中国建筑工业出版社1997.9.
    [4]李公藩.燃气工程便携手册[M].机械工业出版社2002.7.