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关于PE管用于高压天然气管线问题的探讨
发布日期:[2008-7-2]    共阅[593]次
    

高超文

    据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—95)PE管按壁厚划分为两个系列,即SDR11SDRl7.6。其中SDRl 1可用于04MPa(天然气、下同)SDRl7.6用于02 MPa。与《城镇燃气设计规范》(GB50028—93)确定的中压管道输送压力相适应。也基本满足一般城市管网要求。随着PE管的不断推广普及,众多用户已对PE管从接受到依赖,从而有了扩大其应用范围,延伸应用于高压管线的想法。厂家迎合了对自己来说是十分积极的思路并将其推上实施之领域。于是,据说可输送高压天然气的PE管诞生了。如河北亚大、西安华山等PE管生产厂家相继推出了采用聚乙烯100树脂制造的第三代Eltex  tubl20系列PE管材,以应对国家有关PE管规范中限制其工作压力、适应各地市高压天然气输送的需求。然而,对此许多人提出了质疑。比如.国家规范问题、应用实践、安全机制等等,但也有大胆使用,配合厂家进行研究和探索的情况等。无疑,一种新材料新技术的出现。很可能给现实生活带来新的革命,但如果不慎重,也可能导致失败。据了解,北京PE管就已用到8kgfcm2,而我省眉县、三原等已采购或正在做这方面的论证,由于国家目前并没有这方面的规范,我市曾在咸阳国际机场天然气专线方案论证时提出过采用PE管来解决施工周期过长等问题,鉴于机场方面对进站压力要求大于4kgfcm2,于是提出了利用PEl00以提高输送压力可能性的讨论。经过研究论证,最终还是放弃了.仍沿用承压能力较高的传统上的钢管。但通过此次论证,我们对PEl00有了粗浅的认识。

    笔者对有关厂家所遵循的国外标准、我国《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—95)等讲行了研究。

    一、  按照《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—95),对于最大允许工作压力,我国乃至国际上对聚乙烯燃气管道承压能力均按下式计算:

    P=2 6Fd(SDR-1)

    式中P一工作压力(MPa)

    6一最小要求的长期静液压强度(MPa),即在200C下,使用寿命50年时的环向应力。对于PE80,有关标准规定6≥80 MPa

    Fd一设计安全系数,燃气管采取范围2—5,一般选Fd=40

  据此,采用PE80料时

  P=2×8040×(11-1)=04 MPa  (SDRl 1)

  P=2×8040×(176-1)=02 MPa  (SDRl76)

  此即为国家规范推荐的最大使用压力。

  二、据厂家资料“PEl00'’具有10 MPa的最低要求强度(MRS),比迄今为止得到的其他聚乙烯耐压强度高。根据ISOpr EN的标准,PEl00管道系统是随管道的几何构造的最小设计系数而变化的(这一系数对气体来说20,对水来说是125)

    因此有:

  管道系统

    气体

    /加压污水

  SDRll

    1 Obar

    16bar

  SDRl7.6

    6bar

    l6bar

对聚乙烯而言,根据ISODISl2162.2,一般最小系数取125'’

    这时,问题终于暴露出来了:

    1、长期静液压强度6,确实PEl00PE80高,PE80 6≥80MPa,PEl00 6≥100 MPa

    2、设计系数不同我国规范的设计系数按40,而在此该系数采用20

    实际上我们可以看到,仅仅从长期静液压强度提高的数量,PEl00PE80相比,并没有增加多少,仅为(10-8)8=025倍,但安全系数从40降到20,从表面上看,承压能力无形中增加了(4-2)2=1倍。难怪厂家资料介绍PE 1 00的承压能力可达10kgf/cm2以上。

    这似乎是以牺牲安全系数作为代价以提高管道的输送能力,我以为并不可取。因此,建议采用PEl00以提高PE管承压能力的用户应审慎对待,继续研究和探讨其可行性,确保万无一失。

  PEl00还是其优势的:

  l、持久的强度,可适当增加输送压力。

  SDRl1  P=2×104×(11-1)=05 MPa

  SDRl7.6   P=2×104×(176-1)=03MPa

  2、优异的抗裂缝快速增长能力,资料表明,24 bar下利用全面测验方法,裂缝增长立即被Ehextubl25制成的管路终止。而PE80仅限于4bar(需落实)

    3、良好的抗应力开裂性  正在使用的管道可能有表面缺陷,现场安装或修复时可能引发这些问题。裂缝慢速增长或环境应力开裂很可能从这些缺陷处开始出现。并最终导致管子易产生脆性断裂。第三代聚乙烯聚合物专用料使之在10000小时前无弯曲(knee)现象,延迟了应力开裂的出现。并且机械强度提高了25(注意这里是在20℃时的抗环境应力开裂时间)

 
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