在役城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿赖膶?shí)驗(yàn)研究

唐國(guó)平，蒙仲英，李偉

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院， 廣東 廣州 510000）

燃?xì)饩垡蚁≒E）管具有良好的耐腐蝕、撓韌性及焊接性等特性，因而在城鎮(zhèn)燃?xì)廨斔椭斜粡V泛應(yīng)用[1,2]。隨著PE管在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域的普及，其安全問(wèn)題面臨較大考驗(yàn)，尤其是隨著城鎮(zhèn)各類(lèi)管線(xiàn)的增多，燃?xì)庥肞E管所處環(huán)境日益惡劣，導(dǎo)致管材性能急劇惡化，在使用時(shí)間不斷延長(zhǎng)時(shí)，燃?xì)饩垡蚁┕艿赖氖Ц怕室矔?huì)逐漸上升[3]。

因此，對(duì)在役城鎮(zhèn)燃?xì)釶E管的管材性能進(jìn)行檢測(cè)顯得尤為重要[4]。本文根據(jù)PE管的不同損失機(jī)理和失效模式，結(jié)合在役城鎮(zhèn)燃?xì)釶E管道敷設(shè)環(huán)境，利用分街道分區(qū)段的模式對(duì)其實(shí)施割管實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而評(píng)估管材性能的優(yōu)劣，以期掌握燃?xì)夤芫W(wǎng)的安全狀況，并為在役城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿赖陌踩\(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 項(xiàng)目介紹

廣東某城鎮(zhèn)的埋地燃?xì)釶E管敷設(shè)于2008年，介質(zhì)為液化天然氣，運(yùn)營(yíng)壓力均為0.2MPa，共計(jì)約20公里。經(jīng)過(guò)前期資料審查可知，該單位在工程安裝運(yùn)營(yíng)模式、管理水平均存在差異，且敷設(shè)時(shí)間均已超過(guò)10年，同時(shí)在早期的管道建設(shè)時(shí)，其安裝質(zhì)量存在一定問(wèn)題。尤其是隨著城市的擴(kuò)張，管道敷設(shè)環(huán)境出現(xiàn)大幅度變動(dòng)，同時(shí)大量的地下管線(xiàn)相互交織，埋地燃?xì)釶E管普遍存在埋深不足、街樹(shù)占?jí)杭鞍踩g距不足等問(wèn)題。據(jù)此，根據(jù)PE管的不同損失機(jī)理和失效模式，在充分考慮管道所處環(huán)境復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)割管實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估在役城鎮(zhèn)燃?xì)釶E管材質(zhì)性能變化情況，以便掌握管道運(yùn)行的安全狀況。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

1.2.1 實(shí)驗(yàn)要求

按有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范，諸如TSG D7004-2010[5]、廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 447 2033-2017[6]的規(guī)定，PE管的開(kāi)挖直接檢查比例為0.3處/km。本實(shí)驗(yàn)方案根據(jù)上述燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)單位的實(shí)際情況，確定分街道分區(qū)段進(jìn)行割管實(shí)驗(yàn)，實(shí)際的開(kāi)挖點(diǎn)處為10處。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)按照隨機(jī)取樣原則，以分街道分區(qū)段的方式共抽取10處開(kāi)挖點(diǎn)進(jìn)行割管取樣。試樣管的規(guī)格有DN63、DN90、DN110及DN160，其中標(biāo)準(zhǔn)尺寸比均為SDR11，型號(hào)為PE80與PE100。PE管試樣詳見(jiàn)圖1。

圖1 PE管試樣

1.2.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)割管實(shí)際工況和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，確定所需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為：

表1 管材的力學(xué)性能

表2 管材的物理性能

表3 焊接接頭的力學(xué)性能

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 靜液壓強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)方法參照GB/T 6111-2003[7]。試樣經(jīng)過(guò)處理后置于恒溫環(huán)境中，施加恒定靜液壓，直至達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間，或者試樣出現(xiàn)破壞。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表4所示。

表4為本次割管試樣的靜耐壓強(qiáng)度的結(jié)果，包含不同管徑、不同管件部位及10處取樣點(diǎn)，其結(jié)果均滿(mǎn)足要求。

表4 靜液壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 斷裂伸長(zhǎng)率

實(shí)驗(yàn)方法參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8804.3-2003[8]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

斷裂伸長(zhǎng)率的合格標(biāo)準(zhǔn)是≥350%，由表5可知，本次割管試樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足要求；不同試樣、同一管材規(guī)格的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合，同時(shí)試樣的斷裂伸長(zhǎng)率均≥500%。

表5 斷裂伸長(zhǎng)率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 熱穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)方法參照GB 17391-1998[9]，割管試樣的熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表6。熱穩(wěn)定性合格的標(biāo)準(zhǔn)是≥20min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果均合格。由表6可知，同一管徑的不同取樣點(diǎn)的熱穩(wěn)定性時(shí)間分布范圍為52.50min-136.82min，均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

表6 熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

DN110、PE80、SDR11眾信花園79.79 DN90、PE80、SDR11華景園52.50 DN110、PE80、SDR11 煌宮假日酒店132.84 DN63、PE80、SDR11雅居樂(lè)86.03 DN110、PE100、SDR11順子王鎖業(yè)136.82 DN63、PE100、SDR11下街131.37

2.4 耐慢速裂紋增長(zhǎng)

實(shí)驗(yàn)方法參照GB/T 18476-2001[10]，割管試樣的耐慢速裂紋增長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表7。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的合格標(biāo)準(zhǔn)為管件破壞時(shí)間≥165h，從表7可知，所有管件均滿(mǎn)足要求。

表7 耐慢速裂紋增長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.5 焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法參照GB/T 19810-2005[11]，焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表8。焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)合格的標(biāo)準(zhǔn)是焊接處韌性破壞，表8所選管件中有一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果為不合格。

表8 焊接接頭拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6 新管材料性能實(shí)驗(yàn)

選取規(guī)格/型號(hào)為DN110、PE100、SDR11新管材進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如表9所示。

表9 新管材料性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

利用割管實(shí)驗(yàn)對(duì)在役PE管進(jìn)行了性能檢測(cè)，可知：10處取樣點(diǎn)母材靜液壓強(qiáng)度都滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求；選取其中5處取樣點(diǎn)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，所有樣品的斷裂伸長(zhǎng)率均超過(guò)500%，表明PE管可適用于十字路口等復(fù)雜載荷環(huán)境中；10處試樣的熱穩(wěn)定性的時(shí)間范圍處于52.50min-136.82min之間，由數(shù)據(jù)可知，PE管老化程度和敷設(shè)時(shí)間呈正相關(guān)；10處試樣的耐慢速裂紋增長(zhǎng)均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；對(duì)6處熱熔焊接接頭進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，其中不合格試樣為1處，可見(jiàn)在PE管道檢測(cè)過(guò)程中須對(duì)熱熔管件彎頭處進(jìn)行重點(diǎn)檢查；對(duì)比新老管材性能可知，PE管性能整體穩(wěn)定，其各項(xiàng)性能可滿(mǎn)足城市燃?xì)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的要求。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MY-6管線(xiàn)的質(zhì)量隱患較大，且存在焊縫質(zhì)量不合格問(wèn)題，建議提高抽查比例，必要時(shí)，建議報(bào)廢處理。

本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁┕艿涝O(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)營(yíng)及檢驗(yàn)均有良好的借鑒意義。燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)單位在鋪設(shè)新管時(shí)，應(yīng)選用大直徑、厚壁管，在承載力較大環(huán)境中應(yīng)加套管；檢驗(yàn)檢測(cè)單位需增加對(duì)熱熔管件彎頭處的檢測(cè)力度，積極查找焊縫處存在的隱患。

◆參考文獻(xiàn)

[1] A.Frank a,G. Pinter h, RW Lang h. Prediction of the remaining lifetime of polyethylene pipes after up to 30 years in use[J].2009：737-745.

[2] 王宏君，陳玉寶，李蔚. 聚乙烯燃?xì)夤艿赖娜鏅z驗(yàn)[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30(7)：17-21.

[3] 張小春，朱鑫，汪雪梅. 聚乙烯燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)項(xiàng)目的探討[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2018，34(1)：39-41.

[4] 嚴(yán)俊偉，陳長(zhǎng)，陳浩禹. 在役埋地城市燃?xì)釶E管實(shí)驗(yàn)分析[J].城市燃?xì)猓?017，(4)：25-29.

[5] TSG D7004-2010，壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——公用管道[S].

[6] DB 447 2033-2017，在用聚乙烯燃?xì)饴竦毓艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)規(guī)則[S].

[7] GB/T 6111-2003，流體輸送用熱塑性塑料管材耐內(nèi)壓試驗(yàn)方法[S].

[8] GB/T 8804.3-2003，熱塑性塑料管材 拉伸性能測(cè)定 第3部分：聚烯烴管材[S].

[9] GB 17391-1998，聚乙烯管材與管件熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方法[S].

[10] GB/T 18476-2001，流體輸送用聚烯烴管材 耐裂紋擴(kuò)展的測(cè)定 切口管材裂紋慢速增長(zhǎng)的試驗(yàn)方法（切口試驗(yàn)）[S].

[11] GB/T 19810-2005，聚乙烯（PE）管材和管件 熱熔對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度和破壞形式的測(cè)定[S].