聚乙烯燃气管道的风险评价研究

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1、聚乙烯燃气管道的风险评价研究摘要：PE燃气管道目前已成为城镇燃气管网的首选材料，而现在很少有针对PE管道的风险评价研究，国内由于PE管材的使用还比较少，没有针对对PE管道的事故统计资料，本文在KENT评分法的基础上，参考美国PE管道的事故统计资料，建立了PE燃气管道的风险评价指标体系，对于我国开展城镇燃气管网的风险评价研究具有重要参考意义。关键词：城镇燃气输配管道；聚乙烯燃气管网；风险评价；后果燃气输配管网已经成为我国城市现代化最重要的一项基础公共设施，而随着“西气东输”、“LNG接收站建设”、“近海气登陆“等工程的实施及城

2、市化进程的加快，城镇燃气管网的建设必将迎来高速飞跃的发展期。以前燃气管网的管材多为钢管及铸铁管，随着高分子材料科学技术的发展，塑料材料得到了开发利用，多种塑料管材尤其是聚乙烯（PE）管材越来越受到燃气管道厂商的青睐。PE管以其管道质量可靠，运行安全，维护简便，费用经济等优点在燃气管道建设中日益发出夺目的光辉，无论是在新管建设还是旧管修复与改建，PE管材均成为首选。“以塑代钢”更被业界称为管道领域革命性的进步。目前在欧洲，PE燃气管道普及率极高，如英国、丹麦等国均超过90%，法国1998年新敷设燃气管道几乎100%采用聚乙烯管

3、道[1]，我国计划未来几年PE管将占到燃气管网的60%。近年来随着世界各地燃气管网事故发生频繁，对人们的生命财产造成了极大的威胁，对管网的风险评价，及时采取降低风险的措施成为人们控制事故发生的最有效方法，而对于大量投入运营的PE管的风险管理研究自然成为人们对燃气管网安全管理的热门的课题。1PE燃气管道相对于金属管材的优势PE燃气管道之所以在各国燃气管道上得到广泛应用并取得了辉煌的成就。这主要取决于PE管材优良的特性，PE管材在原料性能、制造工艺、连接方式、管道安装施工、监督检测、维护保养等多种方面同钢质管道存在很大区别。如今

4、PE管以其独特的性能作为室外燃气管网大量敷设在腐蚀性的土壤，地震多发区、山地和沼泽地区，还作为承插管插入旧管道中以减缓旧管的腐蚀情况，达到修复、更新旧管的效果[2]。相对于传统的城镇燃气钢质管、铸铁管，PE管具有以下优点：（1）化学稳定性好。聚乙烯为惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀。无电化学腐蚀，不需要防腐层，克服了钢管、铸铁管在试用期内经常会出现腐蚀泄漏的缺陷。而且针对腐蚀现象严重的旧钢管，现在普遍采用非开挖方式向旧管道内穿插薄壁聚乙烯内衬管的方法。（2）连接处坚固、几乎无缺陷。PE管的连接采用电熔、热熔

5、的方式，PE管与金属管连接时采用钢塑过渡接头。电熔、热熔的熔接方式以其结构与管体本身统一性的特点实现了接头与管体的一体化，试验证实，其接口的抗拉强度及爆破强度均高于管材本体，可有效地抵抗内压力产生的环向应力及轴向的拉伸应力。钢塑过渡接头端为聚乙烯管材，另一端为钢管，两者靠丝扣锁紧，之间靠密封圈来密封，可保证结合处不泄漏，完美的避免了钢质管道、铸铁管道频繁出现的焊接故障，造成管道泄漏甚至断裂的风险。（3）施工、安装经济。PE燃气管在施工前无需做防腐处理，且具有柔韧性好、材质密度小的特点，允许在敷设过程中有弯曲半径。且不挖沟敷设

6、聚乙烯管道的施工方法远比钢质管道的敷设施工成本低。（4）良好的快速裂纹传递抵抗能力。当管道产生破裂时，裂纹会以每秒数百米的速度沿管线扩张，瞬间就造成几公里的大裂纹，这极大的提高了泄漏燃气燃烧爆炸发生的概率。而聚乙烯具有很强的抵抗裂纹快速传递的能力，实验结果表明，PE80的动态断裂韧性为2.9MNm-3/2，PE100的动态断裂韧性则高达3.8MNm-3/2。在城镇燃气管网运行中，尚未发现PE管道的快速破裂现象发生。（5）PE管的使用寿命更长。比起钢质管道30年的寿命，PE管极大的延长了燃气管网的使用期，极大的降低了管网改建、

7、更换的成本。2PE管的风险评价指标体系的建立1992年美国海湾出版公司出版了美国著名学者W.Kent.Muhlbauer编著的《管道风险管理手册》，该书首次介绍了用于油气长输管道的专家评分法，立即引起了油气管道领域强烈的反响[3]。此后该书经过两次改版，增加了不同场合下的风险评价修正模型，Kent评分法至今仍是油气长输管道领域应用最为广泛的风险评估方法。由于城市输配管网与长输管道有着明显的差异，Kent评分法无法直接应用于输配管网。而对于城镇输配管网中大量运行的PE燃气管道更不能直接应用Kent风险评价指标体系。例如腐蚀是钢

8、质管道重要的风险因素，原电池反应是钢质管道腐蚀的主要失效机理，而PE管道具有极强的化学稳定性,不存在原电池反应，所以腐蚀指标可以忽略。但PE管安装后管道定位难度较大，机械强度低，在外力作用下易发生韧性断裂，容易发生一定程度的气体渗透，所以针对PE管道的第三方损害指标的分数应该增加。对于输配