城鎮(zhèn)埋地聚乙烯燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)技術(shù)及其應(yīng)用

嚴(yán)俊偉 陳 偉 王友義 陳 長 王亞東

（1.浙江省特種設(shè)備科學(xué)研究院；2.浙江省特種設(shè)備安全檢測技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

城鎮(zhèn)埋地聚乙烯（PE）燃?xì)夤艿溃ㄒ话阒钢袎喝細(xì)夤艿溃?在特種設(shè)備目錄里被劃分為公用管道， 公用管道全面檢驗(yàn)主要參照TSG D7004—2010 《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——公用管道》的相關(guān)要求， 但該標(biāo)準(zhǔn)里只涉及PE 燃?xì)夤艿赖牟糠謨?nèi)容，而有關(guān)檢驗(yàn)規(guī)則尚缺。

葛玉雄闡述參照檢規(guī)的常規(guī)檢測的同時，提到管道定位和埋深方法、割管檢查和性能測試［1］；倪曦闡述了英國雷迪公司LD9000 型探地雷達(dá)的檢測方法及其工程應(yīng)用情況［2］；閔宇謙等結(jié)合某市燃?xì)夤艿赖娜鏅z驗(yàn)案例， 著重探討PE 管道的全面檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)周期等問題［3］；李智等介紹了 《在用聚乙烯燃?xì)饴竦毓艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)規(guī)則》的編制背景，并說明其主要內(nèi)容［4］；李達(dá)儒探究了PE 燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)的必要性，提出PE 燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)的策略［5］；陳仲波闡述了PE 燃?xì)夤艿阑陲L(fēng)險的檢驗(yàn)與評價體系，并在實(shí)際工程中有較好的應(yīng)用效果［6］。

筆者在現(xiàn)有的檢驗(yàn)檢測技術(shù)基礎(chǔ)上，增加了聲波定位技術(shù)、 管材性能分析和風(fēng)險評估項(xiàng)目，以完善檢驗(yàn)技術(shù)，排除安全隱患。

1 全面檢驗(yàn)技術(shù)

1.1 資料審查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿郎婕暗睦锍虜?shù)較大，且敷設(shè)環(huán)境特殊，管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，針對管網(wǎng)的文字記錄資料極為重要。 從設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收直至運(yùn)行這一管道壽命周期內(nèi)會有大量的圖紙、記錄及報告等資料產(chǎn)生，其中審查的重點(diǎn)應(yīng)放在安全管理資料、技術(shù)檔案資料和運(yùn)行狀況資料［7］。

1.2 宏觀審查

1.2.1 泄漏檢查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿佬孤┑氖滓绊懸蛩厥堑谌绞┕ぃ浯问呛附咏宇^、管道連接的閥門及調(diào)壓裝置等。 由于天然氣泄漏之后可在狹小的空間集聚并能發(fā)生爆炸，所以必須檢測泄漏氣體可能擴(kuò)散到的地溝、 窨井及地下建筑物等地方。 常用的檢測方法有利用燃?xì)鉁y爆儀、聲學(xué)泄漏檢測等。

1.2.2 管道位置與走向檢查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿牢恢门c走向應(yīng)清楚明確，但在實(shí)際檢驗(yàn)檢測過程中很難實(shí)現(xiàn)。CJJ 33—2005《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀?yàn)收規(guī)范》規(guī)定PE 燃?xì)夤艿婪笤O(shè)時， 應(yīng)在管頂同時隨管道走向敷設(shè)示蹤線［8］。在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，某些城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿牢捶笤O(shè)示蹤線；某些有示蹤線，但檢測距離不夠長。 目前，在用管道位置與走向的檢測技術(shù)見表1。其中，聲波定位技術(shù)能較好地判斷出PE 管道水平位置， 但不具備對管道埋深檢測的能力。 因此，對燃?xì)夤艿谰S護(hù)和檢測缺少行之有效的措施， 建議城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿缿?yīng)在施工過程中按要求安裝示蹤線和地面標(biāo)志，若經(jīng)濟(jì)允許時最好安裝電子標(biāo)簽， 同時規(guī)范驗(yàn)收和監(jiān)督。

表1 管道位置與走向的檢測技術(shù)

1.2.3 管道沿線地表環(huán)境調(diào)查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿姥鼐€地表環(huán)境主要檢查與其他建（構(gòu)）筑物或者管道的間距、占壓、管道裸露及土壤擾動情況等，此項(xiàng)調(diào)查結(jié)合管位探測儀能較好地判斷占壓情況。

1.2.4 閥門（井）檢查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿篱y門 （井） 的數(shù)量較多，閥門井內(nèi)不得積水、塌陷，不得有妨礙閥門操作的堆積物［9］。

1.3 開挖檢查

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿赖拈_挖檢查， 應(yīng)選擇鋼塑接頭轉(zhuǎn)換、 經(jīng)第三方破壞曾經(jīng)有過泄漏、基礎(chǔ)沉降及占壓等風(fēng)險較大的位置。 最低檢測比例為每千米0.3 處， 還可根據(jù)實(shí)際檢測結(jié)果調(diào)整比例。

開挖檢查的項(xiàng)目包含：

a. 管道泄漏檢測；

b. 開挖點(diǎn)GPS 定位記錄；

c. 管道上方警示帶；

d. 隨管道敷設(shè)示蹤線；

e. 管道敷設(shè)周邊土壤情況，是否存在尖銳碎石塊、是否存在深植植物發(fā)達(dá)根系；

f. 管道埋深是否符合要求；

g. 管道附近有無與其他建（構(gòu)）筑物或者管道間距不符的情況；

h. 管道表面狀況，有無槽痕、鑿痕或者凹痕等缺陷，管道有無老化降解（如表面粉化）等跡象；

i. 存在焊接接頭時， 通過常規(guī)超聲或超聲相控陣檢測焊縫質(zhì)量；

j. 存在鋼塑轉(zhuǎn)換接頭時，檢查其質(zhì)量狀況。

1.4 管材性能試驗(yàn)

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿涝诹己铆h(huán)境下使用壽命可達(dá)50 年之久， 但在國內(nèi)最長的使用時間為30 年左右，而且針對這種老舊管道能否繼續(xù)使用或者剩余壽命有多久的研究都很少。 城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿涝谥圃祢?yàn)收階段， 需要進(jìn)行的性能試驗(yàn)包含管材的力學(xué)性能試驗(yàn)和物理性能試驗(yàn)。管材的力學(xué)性能試驗(yàn)有靜液壓強(qiáng)（HS）、縱向回縮率（%）、耐候性（僅適用于黑色管材）、耐快速裂紋擴(kuò)展（RCP）和耐慢速裂紋增長5 項(xiàng)；管材的物理性能試驗(yàn)有熱穩(wěn)定性（氧化誘導(dǎo)時間）、熔體質(zhì)量流動速率（MFR）和縱向回縮率3 項(xiàng)。 對在役城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿劳ㄟ^上述性能試驗(yàn)?zāi)苓M(jìn)一步明確其剩余壽命和安全狀況。

1.5 風(fēng)險評估

在研究分析國內(nèi)外關(guān)于PE 燃?xì)夤艿里L(fēng)險評價研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年來現(xiàn)場檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)積累， 建立PE 燃?xì)夤艿滥：C合評價數(shù)學(xué)模型，利用等級參數(shù)評判方法確定風(fēng)險值。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果將PE 燃?xì)夤艿里L(fēng)險劃分低風(fēng)險區(qū)、 中風(fēng)險、中高風(fēng)險和高風(fēng)險區(qū)，并將安全預(yù)警理論與風(fēng)險矩陣法相結(jié)合來確定管道的安全預(yù)警等級，在此基礎(chǔ)上編制適用于埋地燃?xì)夤艿里L(fēng)險評價的評價體系軟件。

2 應(yīng)用實(shí)例

某城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿赖南嚓P(guān)參數(shù)為：設(shè)計(jì)壓力0.40MPa， 運(yùn)行壓力0.34MPa， 設(shè)計(jì)材料PE80/SDR11，管道直徑為63、110、160、200、250、315mm，該區(qū)塊管網(wǎng)總長118km，服役時間20 年左右。

2.1 資料審查

經(jīng)審查， 該管道安全管理資料比較齊全，包括安全管理制度、操作規(guī)程、上崗證、應(yīng)急預(yù)案和演練計(jì)劃；技術(shù)檔案資料通過梳理設(shè)計(jì)、安裝、竣工資料和定期檢驗(yàn)報告，制作每條管道參數(shù)特性表并形成管網(wǎng)參數(shù)特性表臺賬，其中發(fā)現(xiàn)少部分管道缺少竣工資料， 大部分未進(jìn)行年度檢查；運(yùn)行狀況資料缺少日常巡檢記錄、輕微故障與事故記錄。

2.2 宏觀檢查

全面檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，該管網(wǎng)某小區(qū)調(diào)壓箱的閥門處存在燃?xì)庑孤?，管線進(jìn)某小區(qū)路面標(biāo)識損壞，燃?xì)夤艿郎戏礁浇猩罡参?，采用APL進(jìn)行燃?xì)夤艿蓝ㄎ缓蟀l(fā)現(xiàn)有占壓現(xiàn)象，閥門井有積水和雜物。

2.3 開挖檢測

按照最低比例要求進(jìn)行開挖檢測。 開挖現(xiàn)場一的管道周圍存在少量根系（圖1），無明顯影響，管道順氣流頂部12 點(diǎn)方向有凹痕， 尺寸大約為10mm×10mm， 凹痕附近測厚結(jié)果5.9～6.0mm，無異常，管道距住宅構(gòu)建物190～230mm。 開挖現(xiàn)場二的管道周邊存在深根植物且位于管道正上方，管道周邊發(fā)現(xiàn)較粗根系（圖2），管道氣流方向12點(diǎn)方向有槽痕，尺寸大約為20mm×1mm，槽痕附近測厚6.0～6.1mm，無異常，且鋼塑轉(zhuǎn)換處也無異常和泄漏。 這兩處開挖后都發(fā)現(xiàn)有警示帶，但無示蹤線。

2.4 管材性能試驗(yàn)和風(fēng)險評估

選取規(guī)格為De90 SDR11 PE80 管材進(jìn)行性能試驗(yàn)，其外觀、顏色、外徑、壁厚、不圓度、氧化誘導(dǎo)時間、管材斷裂伸長率、管材熔體質(zhì)量流動速率、擠壓剝離試驗(yàn)和靜液壓試驗(yàn)均符合相關(guān)要求，但其中氧化誘導(dǎo)時間接近臨界值，說明該管道有老化降解的傾向。

圖1 開挖現(xiàn)場一

圖2 開挖現(xiàn)場二

將管網(wǎng)中的某段管道進(jìn)行風(fēng)險評估，由失效可能性、失效后果和相對風(fēng)險值可評定等級為Ⅲ（中高風(fēng)險），評級結(jié)果如圖3 所示。 通過每一段管道的風(fēng)險評估，將風(fēng)險值與管道GPS 衛(wèi)星圖相結(jié)合，可繪制整個管網(wǎng)的風(fēng)險示意圖。

圖3 管道風(fēng)險評級結(jié)果

2.5 提出建議

針對城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)過程提出以下建議：

a. 涉及管道的相關(guān)資料應(yīng)將紙質(zhì)和電子版妥善存檔；

b. 按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行年度檢查和定期檢驗(yàn)；

c. 嚴(yán)格制定填寫記錄制度，并對從業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)；

d. 對于燃?xì)庑孤?yīng)引起高度重視，對此種類似年限和工況的閥門應(yīng)進(jìn)行逐一排查，并加強(qiáng)巡檢力度；

e. 對燃?xì)馍戏降囊话闵罡参飸?yīng)移除，保護(hù)樹種或者高大樹木應(yīng)聯(lián)系林業(yè)局進(jìn)行移栽或者砍伐；

f. 針對燃?xì)夤艿勒級簯?yīng)與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)和政府相關(guān)部門進(jìn)行積極主動協(xié)調(diào)拆除，若無法拆除應(yīng)進(jìn)行有效的監(jiān)控措施。

3 結(jié)束語

城鎮(zhèn)埋地PE 燃?xì)夤艿涝趪鴥?nèi)存量巨大，且敷設(shè)處于城市人口密集區(qū)域、管道周邊交叉施工復(fù)雜， 這就對管道安全可靠運(yùn)行有一定的要求，其中開展管網(wǎng)定期檢驗(yàn)檢測是保證管網(wǎng)安全運(yùn)行的必要措施。 鑒于現(xiàn)有的檢驗(yàn)檢測方法和設(shè)備不完善的情況，增加聲波定位技術(shù)、管材性能分析和風(fēng)險評估項(xiàng)目能更好地反饋管網(wǎng)問題，同時能對以后國家層面出臺詳細(xì)可靠的檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)提供相關(guān)參考。