新《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ63-2008）使用中值得注意的几个问题

重庆燃气集团公司   齐研科   曾令璂

    摘  要：介绍了新《聚乙烯燃气管道工程技术规程》主要修改内容及使用中应注意的问题

    关键词：《聚乙烯燃气管道工程技术规程》  PE管    熔接技术   

一、燃气用埋地聚乙烯(PE)管道简介

    随着高分子材料的飞跃发展，塑料管材已不再被人们误认为是金属材料的廉价代用品，尤其是聚乙烯管材，凭借其卓越的性能，已经广泛用于燃气输送、给水、农业灌溉，矿山细颗粒固体输送及油田、化工等领域。特别是在燃气输送行业得到了普遍应用。

燃气用管对材料的要求比较严格，目前PE管专用料经历第1、2、3代后，国际上有些国家已开始使用第4代(复合PE材料)聚乙烯管专用料，我国现阶段则主要是采用第2、3代(PE80、PE100)聚乙烯管专用料。

我国从上世纪80年代初期开始PE燃气管的研究工作，从1982年我国首先在上海使用PE燃气管试验输送人工煤气开始，到2008年建设部发布最新的CJJ63-2008《聚乙烯燃气管道工程技术标准》，其间经历了艰难的历程。上世纪九十年代，为适应国内推广使用PE管的要求，国家技术监督局于1995年发布了《燃气用埋地聚乙烯管材》(GB 15558．1—1995)、《燃气用埋地聚乙烯管件》(GB 15558．2－1995)。建设部颁发了《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—1995)。进入新世纪，在国内已形成使用PE管热潮的形势下，国家质量监督检验检疫总局又于2003年发布《燃气用埋地聚乙烯(PE)管道系统  第一部分：管材》(GB 15558．1—2003代替GB 15558．1—1995)；2005年发布了《燃气用埋地聚乙烯(PK)管道系统  第二部分：管件》(GB 15558．2—2005)，并废止(GB15558．2－1995)；2006年颁布了《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSGD2002—2006)。2008年8月由建设部科技发展促进中心等主编《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—2008)正式实施。以上一系列实践、研究、标准规程制订、更新，为聚乙烯燃气管的发展奠定了坚实有力的基础，也为聚乙烯燃气管道在管道燃气工程中的应用确定了理论依据和设计、施工标准。

二、PE燃气管材的特点

PE燃气管道具有许多卓越的特点，如耐腐蚀，韧性好、刚柔相济，在一些特殊用途中更体现出优异的性能。如聚乙烯管材较好地解决了传统钢铁管件存在的易腐蚀和接头泄露等难题，并且成本低廉。另外，可作为室外线路、管线敷设在腐蚀性的土壤中或震区、山区以及沼泽地区。

PE管的主要优点体现在：

    (1) 耐腐蚀性，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。

    (2) PE管是一种高韧性的管材，其断裂伸长率一般超过50％。对管基础不均匀沉降的适应能力非常强，也是一种抗震性能优良的管材，这在汶川大地震中得到有力的证明。

    (3) PE管具有优良的挠性，极大地增加了该材料的管线工程价值。聚乙烯的挠性使聚乙烯可进行盘绕。以较长的长度供应而不需要各种连接管件。

(4) 使用寿命长，聚乙烯管道使用寿命可达50年，这是国外根据聚乙烯管材环向抗拉强度的长期静水压设计基础值(HDB)确定的，已被国际标准确认。

(5) 不泄漏。聚乙烯管道主要采用熔接连接（热熔连接或电熔连接），本质上能保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。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。因此与橡胶圈类接头或其他机械接头相比，不存在因接头扭曲造成泄漏的危险。

 (6) 优良的快速裂纹传递抵抗能力。管道的快速开裂是指在管道偶然发生开裂时，裂纹以几百米/秒的速度迅速增长，瞬间造成几十米甚至上千米管道破坏的大事故。快速开裂是一种偶发事故，但其后果是灾难性的。早在五十年代，美国输气钢管曾发生几起快速开裂事故。聚氯乙烯气管和水管均曾发生过快速开裂事故。实际使用中尚未发现聚乙烯燃气管的快速开裂。因而近10年来，国际上对塑料管道，特别聚乙烯燃气管的快速裂纹传递进行了大量卓有成效的研究工作。结果表明，在常用的塑料管材中，聚乙烯抵抗裂纹快速传递的能力名列前茅。目前，国外的聚乙烯燃气管材标准（ISO4437-1997和EN1555）已将耐快速开裂扩展（RCP）列入标准之中。

三、新标准（CJJ63－2008）的主要修改内容

    这次新标准修定，主要涉及到以下内容：

       1、增加了PE100聚乙烯管道和钢骨架聚乙烯复合管道

    在CJJ63－95标准中，仅允许使用PE80管道，这是是依据GB15558.1－1995确定。

    上世纪90年代，随着石化工业的发展，PE100级的PE材料在欧洲诞生，并且逐步在城市供水、供气管道中应用，取得了良好效果，国际标准化组织（ISO）、欧盟（EN）等及时修订燃气管道相关标准，增加了PE100等级的材料的应用。

    近年来，为节省PE材料(减小壁厚)、提高耐压能力，国内自主开发了聚乙烯与钢丝网或钢带复合的钢骨架聚乙烯复合管，用于城市供水和输送燃气，通过实验室实验和工程试用，取得了良好的效果，也积累了较为丰富的实践经验，因此在新标准中增加了钢骨架聚乙烯复合管内容。

2、扩大了聚乙烯管道公称直径范围(由250mm扩大到630mm)

    在CJJ63-95标准中，PE管道公称直径最大只能到250mm，这是依据GB15558.1-1995确定的；随着我国塑料加工技术的发展，国标GB15558.1－2003根据ISO4437－1997标准将公称直径由250mm扩大到630mm，已能滿足燃气行业发展的需要。

    目前，我国自主开发的钢骨架聚乙烯复合管最大直径可达500mm。

3、提高了管道最大允许工作压力(由0.4MPa提高到0.7MPa)

    CJJ63-95标准规定的管道最大允许工作压力为0.4MPa，这是根据使用PE80材料，特性尺寸SDR为11和安全系数取4所确定的。

    随着我国石化工业的发展，PE材料性能得到很大提高，不仅由PE80发展到PE100，而且现在的PE80与十年前的PE80性能相比也有很大提高，因此，国际上将安全系数普遍降低到3左右(最小可为2)，我国也顺应这一潮流，因此PE100、SDR11的管材最大使用压力可达到0.7MPa左右，为我国提升PE管材的使用压力迈出了可喜的一步。。

    考虑到我国的实际情况，这次对钢骨架PE复合管是根据产品标准中的公称压力，再折减了1.2～1.7倍确定的，其最高使用压也是0.7MPa。

4、修订了工作温度对工作压力影响系数、充许燃气流速、塑料管道与热力管道水平净距、垂直净距

    CJJ63－95标准中的压力折减系数(即温度影响系数)是参考早期英国煤气公司有关标准确定，经过十多年实际应用发现存在一些向题，这次新版的CJJ63－2008中压力折减系数是根据国际标准化组织的最新标准（ISO10839）确定的。

    CJJ63－95标准中允许燃气流速为5m/s是考虑到当时我国人工煤气占有较大比重，其含有的粉尘等杂质容易产生静电而确定；而目前我国主要使用天然气，气质有较大的改善，故参考国外经验确定为20m/s。

    在制定CJJ63－95标准时，由于当时没有实践经验，故塑料管道与热力管道水平净距、垂直净距均为空白，这也给当时的设计及施工带来不少矛盾；经过十多年的发展，这个问题已经解决，故在新标准中加入了这部分内容。

5、增加了对焊制管件的要求、热熔连接、电熔连接接头质量检验和法兰连接形式

    CJJ63－95标准中规定最大管径为250mm，配套管件均能注塑生产，因此老标准中未涉及焊制管件问题。

    而CJJ63－2008提出了对焊制管件的要求，则是考虑到新标准已将管径范围扩大，在实际使用中必然会因多种原因（如大口径管件价格太贵、或部分管件一时不好采购等）而无配套管件的现实情况，这时，自制管件就能派上用场。但是焊制管件也存在多个与轴向不垂直的焊缝，在内压和外荷载作用下，焊缝会受力不均，造成局部应力集中，不利于长期运行，并存在长期力学性能不明朗等问题。为保证安全，必须限制其使用压力。而这次统一采用0.2MPa的压力则是根据国内外经验确定的。

    以前对PE燃气管施工的连接质量检查，除了外观检查、强度试验、气密性试验外，还没有更可靠的质量检验办法。因此，建立一套PE管连接工艺评定方法，评定施工质量是否符合技术规程的要求，对保证施工质量是非常重要的。为了适应这种要求，新标准中增加了对热熔连接、电熔连接接头质量检验要求，这大大地提高了标准的可操作性，因而受到了PE管施工、质检、验收人员的欢迎。

四、新标准使用中值得注意的几个问题

    1、正确掌握两种焊接方式的使用范围

PE燃气管道系统熔接技术的优劣，直接关系到燃气管网的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。PE管的接口目前只能采用热熔和电热熔连接，在成本上是热熔低于电热熔，而质量上则是电热熔优于热熔。因此了解和掌握有关PE管熔接的方式特点及使用范围是十分重要的，相关人员有必要对电熔和热熔熔接的特点做一个系统的了解和掌握。

目前，新标准规定：“公称直径小于90mm的聚乙烯管道宜采用电熔连接。”（5．1．3条）这主要是因为管径较小管材，在采用热熔对接焊时其焊接断面尺寸较小，不能保证焊接强度，因而只能采用电熔承插焊接。因此，对小口径管材，不能为了节约电熔管件费用而采用对接焊。

 2、不能采用标准规定以外的焊接方式

    由于使用习惯，有部分单位在燃气PE管焊接中还在使用热熔承插焊的方式，这是绝对不能允许的。

    新标准规定：“聚乙烯管材、管件的连接应采用热熔对接连接或电熔连接(电熔承插连接、电熔鞍形连接)……”（5．1．3条）也就是说：PE管之间的连接方式，只能是热熔与电熔，而不能采用其它方式。这是因为，热熔承插等连接方式虽然在其它塑料管道连接中是允许的，（如PPR管连接中就允许采用这种方式）但在PE燃气管中则是不能使用的，这点一定要引起高度重视。

   3、、保证设计的埋深

   PE燃气管道禁止用作室内管道，只能做埋地管用。将PE管道埋设在土壤中除应遵守一般燃气管道敷设的基本要求外，还应遵循PE管敷设的特殊要求。由于PE管较金属管的强度低，所以一定要注意埋深，这涉及到管道承受的外载荷问题，PE燃气管内最小管顶覆土厚度应符合如下规定：

   (1)埋设在车行道下时不应小于0．9m；

   (2)埋设在非车行道下时不应小于0．6m；

   (3)埋设在水田下时不应小于0．8m。

   采取有效保护措施后，可适当降低上述规定。     

4、管材敷设允许的弯曲半径

   PE管柔性好，因此很容易使其弯曲。但弯曲后管道内侧将产生压应力，外侧将产生拉应力。应力形变超过一定限度时，会因蠕变发生破坏，因此在使用中应加以重视。

   聚乙烯燃气管敷设时其合理弯曲半径见表1。

表1  管道允许弯曲半径

    另外，PE管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越，不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越;不得与其他管道或电缆同沟敷设。PE燃气管道不宜直接引入建筑物内或直接引入附属在建筑物墙上的调压箱内,当直接用PE燃气管道引入时,穿越基础或外墙以及地上部分的PE燃气管道必须采取特殊的保护措施。