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城市PE燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)技術(shù)探析

2022-05-07 15:09:19 作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

隨著社會(huì)發(fā)展，天然氣作為清潔能源逐漸取代了煤氣、煤炭等在城市中被人們廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，作為輸送天然氣的工具，PE（聚乙烯）管道憑借穩(wěn)定性高、耐磨耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越被各大燃?xì)夤舅放?，相較金屬管材，PE也存在耐壓、耐高溫性能差等缺點(diǎn)，天然氣作為易燃易爆介質(zhì)，保證管道安全運(yùn)行就變得尤為重要。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列城鎮(zhèn)燃燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，本文針對(duì)城鎮(zhèn)PE燃?xì)夤艿赖娜鏅z驗(yàn)工作進(jìn)行了深度探析，為燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行提供參考。

城鎮(zhèn)PE燃?xì)鈾z驗(yàn)概況

現(xiàn)如今，PE管道在城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)中廣泛應(yīng)用，但仍存在設(shè)計(jì)偏差、施工不規(guī)范、管道資料遺失、第三方施工破壞、自然災(zāi)害等一系列風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《中華人民共和國(guó)特種設(shè)備安全法》，在役壓力超過(guò)0.1MPa的PE燃?xì)夤艿佬枰M(jìn)行全面檢驗(yàn)。檢驗(yàn)規(guī)則可根據(jù)可根據(jù)TSG D7004-2010《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則——公用管道》實(shí)施，同時(shí)可參照上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T 1162-2019《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》進(jìn)行全面檢驗(yàn)工作。

PE燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)難點(diǎn)分析

因PE管道特性，除檢驗(yàn)所遇到的一般性難點(diǎn)外，PE管道還存在一些特有的技術(shù)難點(diǎn)：

1 管道的定位和埋深探測(cè)困難

根據(jù)CJJ 63-2018《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》鋪設(shè)管道時(shí)應(yīng)隨行鋪設(shè)管道示蹤系統(tǒng)，因部分地區(qū)地下水位低，管道周?chē)S沙擠壓等使管道之中系統(tǒng)偏離或者施工不規(guī)范等原因?qū)е率聚櫹到y(tǒng)失效，部分管道地面標(biāo)識(shí)殘缺，管道缺少相關(guān)資料等，導(dǎo)致管道位置和埋深探測(cè)困難。

2 漏點(diǎn)難以確定

當(dāng)前PE管道的泄漏檢查主要針對(duì)閥門(mén)、管道沿線、鋼塑轉(zhuǎn)換位置和一些附屬設(shè)施進(jìn)行泄漏檢查，但氣體具有流動(dòng)性，管道本身和焊接接口位置的泄漏可能會(huì)沿著土壤疏松位置擴(kuò)散到地溝、窖井或其他建筑物，對(duì)管道泄漏位置的判定非常困難。

3 焊接質(zhì)量難以把控

PE管道焊接過(guò)程中容易受天氣、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、人員操作等影響，焊接接口容易出現(xiàn)夾渣、冷焊、過(guò)焊等缺陷，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收主要以宏觀檢查為主，內(nèi)部缺陷容易被忽略，隨著管道使用或者升壓，缺陷點(diǎn)就成了管道泄漏的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)對(duì)此難以識(shí)別。

4 失效機(jī)理難以確定

PE管道雖然諸多優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)管材質(zhì)量把控要求較高。其耐有機(jī)溶劑性能差，有機(jī)溶劑若滲入其中易發(fā)生溶脹現(xiàn)象，物理性能下降；耐壓和耐高溫性能差，受沖擊時(shí)容易脆裂；管道長(zhǎng)期暴露在空氣中容易被氧化、粉化。即使采用完全合格的材料，也難以保障在運(yùn)輸、安裝以及后期管理過(guò)程中達(dá)到預(yù)期的使用結(jié)果，這也對(duì)檢驗(yàn)過(guò)程中管道的評(píng)價(jià)帶來(lái)一定困難。

全面檢驗(yàn)要求及流程

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和管道自身的性質(zhì)和特點(diǎn)，PE燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施作業(yè)程序見(jiàn)下圖：

1 資料審查

針對(duì)被檢管道的原始資料審查內(nèi)容主要包括：規(guī)章制度、安全操作規(guī)則、作業(yè)人員持證上崗情況、安全宣傳情況等安全管理資料；管道設(shè)計(jì)單位、壓力、溫度、設(shè)計(jì)圖等設(shè)計(jì)資料；竣工報(bào)告、氣密性試驗(yàn)、質(zhì)量證明、施焊記錄、安裝監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、竣工圖等竣工驗(yàn)收資料；管道的運(yùn)行記錄、巡線記錄、維修改造資料、安全裝置校驗(yàn)記錄等運(yùn)行資料以及運(yùn)行周期內(nèi)的歷次檢驗(yàn)報(bào)告等。

2 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估

根據(jù)收集的管道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、建設(shè)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和以往的檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行分類(lèi)、匯總、分析，根據(jù)《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》對(duì)被檢管道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估。

3 宏觀檢驗(yàn)和敷設(shè)環(huán)境調(diào)查

主要對(duì)沿線管道進(jìn)行位置走向和深度檢查、地面標(biāo)識(shí)檢查、閥門(mén)井和其他附屬設(shè)施的泄漏檢查、管道周?chē)級(jí)何餀z查、管道示蹤系統(tǒng)檢查、穿跨越檢查、鉆孔泄漏檢查。敷設(shè)環(huán)境調(diào)查主要包括管道周?chē)級(jí)呵闆r、是否存在第三方施工、管道裸露、生物侵蝕和可能發(fā)生災(zāi)害的不良地質(zhì)條件的檢查。

4 開(kāi)挖檢測(cè)

根據(jù)規(guī)定要對(duì)管道選取可能存在風(fēng)險(xiǎn)位置進(jìn)行開(kāi)挖檢測(cè)，一般選取數(shù)量為0.3處/公里，開(kāi)挖檢測(cè)主要包括管道敷設(shè)質(zhì)量檢查、管體狀況檢測(cè)和管道性能試驗(yàn)三部分。其中敷設(shè)質(zhì)量檢查包含管道埋深檢查、示蹤系統(tǒng)和警示帶的敷設(shè)質(zhì)量檢查、管基質(zhì)量檢查。其檢查結(jié)應(yīng)滿足其深度應(yīng)滿足CJJ 63-2018《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定。管體狀況檢測(cè)包含管道表面質(zhì)量檢查、接頭宏觀檢查、法蘭連接接頭檢查、鋼塑轉(zhuǎn)換連接接頭檢查和熔接接頭相控陣超聲檢測(cè)。管道性能試驗(yàn)包含管道材料抗氧化能力檢測(cè)、管道材料力學(xué)性能檢測(cè)。

5 管道測(cè)試及風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)估

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果，綜合甲方對(duì)已發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的整改情況，重新對(duì)管道的安全狀況進(jìn)行評(píng)估。主要從資料審查、宏觀檢查、直接檢驗(yàn)、管道本質(zhì)安全、運(yùn)行參數(shù)得分、安全管理六個(gè)方面對(duì)管道的失效可能性進(jìn)行評(píng)分。從介質(zhì)燃燒性、介質(zhì)反應(yīng)性、管道壓力、最大泄漏量、介質(zhì)擴(kuò)散性、風(fēng)速、人口密度、沿途環(huán)境（財(cái)產(chǎn)密度）、泄漏原因、搶修時(shí)間、供應(yīng)中斷影響范圍、用戶(hù)對(duì)管道所輸送介質(zhì)的依賴(lài)性等12個(gè)方面對(duì)管道的失效后果進(jìn)行評(píng)分。評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)參照上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/T 1162-2019《燃?xì)饩垡蚁┕艿蓝ㄆ跈z驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》。

采取的技術(shù)措施

1 管道定位技術(shù)

根據(jù)管線敷設(shè)特點(diǎn)，有示蹤線且連接狀況良好時(shí)，采用PCM或RD8000對(duì)示蹤線進(jìn)行探測(cè)。無(wú)示蹤線或示蹤線連接不良時(shí)采用IDS雷達(dá)和BY-YKRL2017-B1型系列管道探測(cè)儀進(jìn)行探測(cè)。

采用PCM或RD8000對(duì)示蹤線進(jìn)行探測(cè)

探測(cè)原理：當(dāng)在示蹤線上施加電流，示蹤線周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果是交流電，就會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。當(dāng)交變磁力線切割一個(gè)線圈時(shí)，線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電信號(hào)（如圖所示）。

系統(tǒng)由專(zhuān)用信號(hào)發(fā)射機(jī)和便攜式接收機(jī)所組成。發(fā)射機(jī)將一特殊交流的電信號(hào)施加于示蹤線上，接收機(jī)將通過(guò)感應(yīng)線圈或高靈敏的磁力儀檢測(cè)出示蹤線上這一特殊信號(hào)電流的強(qiáng)度和方向，從而進(jìn)行管道定位。接收機(jī)中有兩個(gè)水平放置的線圈，在管道正上方按下“深度”按紐，接收機(jī)內(nèi)置系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)水平線圈的信號(hào)差計(jì)算出示蹤線埋深。

采用IDS雷達(dá)檢測(cè)

探地雷達(dá)是利用介質(zhì)中電性差異（電導(dǎo)率、介電常數(shù)等）分界面對(duì)高頻電磁波（主頻數(shù)十到數(shù)百兆赫）的反射來(lái)探測(cè)目的體。然后根據(jù)周邊情況調(diào)查，判斷哪一個(gè)具體的目的體是管線管道信號(hào)。如下圖所示：

用一個(gè)天線發(fā)射高頻電磁波，另一個(gè)天線接收來(lái)自地下介質(zhì)界面（如非金屬地下管線與土壤的界面）的反射波，在介質(zhì)中一定深度范圍內(nèi)如果存在有異常物體，并且異常物體與周?chē)橘|(zhì)存在有電性差異時(shí)，探地雷達(dá)天線在地表發(fā)射高頻電磁波時(shí)，在介質(zhì)中傳播的電磁波遇到異常物體與周?chē)橘|(zhì)分界面，電磁波反射回地表，被地表的接收天線所接收，根據(jù)所接收的反射信號(hào)的雙程走時(shí)，通過(guò)對(duì)接收到的反射波的分析處理，便可確定異常物體的位置，從而達(dá)到探測(cè)地下非金屬管線的目的。

采用BY-YKRL2017-B1型系列管道探測(cè)儀檢測(cè)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究表明一切物質(zhì)都具有磁性，在無(wú)外磁場(chǎng)情況下，分子呈不規(guī)則狀態(tài)，磁性甚微。BY-YKRL2017-B1弱磁感應(yīng)儀采用核磁共振的原理，不同物質(zhì)核磁共振的頻率不同，根據(jù)被測(cè)物的特性，選擇其相應(yīng)的頻率，可將被探物的弱磁場(chǎng)放大。檢測(cè)中，設(shè)備發(fā)射與燃?xì)庀嗥ヅ涞念l率信號(hào)，檢測(cè)人員手持兩金屬桿的管道附近運(yùn)動(dòng)，通過(guò)人體靜電、大地磁場(chǎng)和弱磁場(chǎng)的相互作用下，兩金屬桿產(chǎn)生靜電，當(dāng)通過(guò)管道上方時(shí)出現(xiàn)信號(hào)最強(qiáng)，兩金屬桿出現(xiàn)閉合現(xiàn)象。通過(guò)該方法可以探測(cè)管道的位置和埋深。

2 泄漏檢查

泄漏檢查，主要包括閥門(mén)、閥井、法蘭、補(bǔ)償器、調(diào)壓器、熔接接頭和鋼塑轉(zhuǎn)換接頭的泄漏情況，檢查采用泄漏檢查儀進(jìn)行，必要時(shí)還需對(duì)燃?xì)饪赡軘U(kuò)散到的地溝、窨井、地下構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行檢查。市面上常見(jiàn)的氣體泄漏檢查儀種類(lèi)較多，常用的帶氣體分析的檢漏儀，可有效對(duì)泄漏氣體甲烷濃度進(jìn)行檢測(cè)，例如GS700燃?xì)庑孤z測(cè)儀，如下圖所示：

泄漏檢查還應(yīng)結(jié)合資料點(diǎn)、沿線地表環(huán)境調(diào)查和地面泄漏檢查中的情況，重點(diǎn)選擇法蘭、熔接接頭和鋼塑轉(zhuǎn)換接頭等進(jìn)行鉆孔泄漏檢測(cè)，檢查數(shù)量可參照表1。

表1 鉆孔泄漏檢查數(shù)量推薦表

3 PE燃?xì)夤艿篮附咏宇^無(wú)損檢測(cè)

對(duì)熱熔和電熔接頭采用相控陣檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)接頭內(nèi)有無(wú)影響性能的夾雜、氣孔、冷焊、過(guò)焊、裂紋等缺陷。常見(jiàn)的相控陣超聲技術(shù)類(lèi)似醫(yī)學(xué)上的“B超”，將探頭沿著焊接方向掃查，探頭上的壓電晶片組產(chǎn)生并發(fā)射超聲波束，再通過(guò)接收單元將反射回的超聲波分析處理，最終成像在屏幕上，可以對(duì)存在的缺陷進(jìn)行判別，測(cè)量。

電熔接頭相控陣超聲檢測(cè)

掃查結(jié)束后，重點(diǎn)關(guān)注三條線，一是代表熔融區(qū)域邊界的特征線，將特征線與電阻絲的垂直距離與正常接頭對(duì)比來(lái)判斷是否過(guò)焊和冷焊；二是觀察電阻絲是否排列整齊，有無(wú)上下偏差；三是觀察底面回波是否顯示清晰，有無(wú)缺失。如果有局部底面回波缺失，則可能有氣泡存在，若底面回波不清晰，一般是由于管材與管件之間存在間隙造成的。如下圖：

電熔接頭相控陣超聲檢測(cè)圖

聚乙烯電熔接頭常見(jiàn)缺陷有過(guò)焊、冷焊、孔洞、電阻絲錯(cuò)位等，如圖所示：

熱熔接頭相控陣超聲檢測(cè)

聚乙烯熱熔接頭常見(jiàn)缺陷有未熔合、冷焊、過(guò)焊、孔洞、夾雜等。

通過(guò)對(duì)焊接接頭缺陷的檢測(cè)分析，最終對(duì)缺陷進(jìn)行缺陷評(píng)級(jí)，評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可參照DB31T1058-2017《燃?xì)庥镁垡蚁≒E）管道焊接接頭相控陣超聲檢測(cè)》相關(guān)規(guī)定。

檢測(cè)結(jié)果分析及建議

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)束后應(yīng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題整理，以書(shū)面形式呈交并給出合理化整改建議。常見(jiàn)問(wèn)題有：技術(shù)檔案資料不完整、遺失或存在明顯錯(cuò)誤；閥門(mén)井泄漏、被埋、井體破損、井蓋非燃?xì)鈱?zhuān)用、閥門(mén)壞死井內(nèi)少沙或無(wú)沙等；管道缺少或無(wú)地面標(biāo)識(shí)、地面標(biāo)識(shí)偏離、無(wú)穿越標(biāo)識(shí)、標(biāo)識(shí)樁（牌）損壞等；存在占?jí)骸⒐艿缆懵?、生物侵害、地質(zhì)條件不良、第三方施工等；管道無(wú)示蹤線或示蹤系統(tǒng)失效、無(wú)警示帶或警示帶偏離；焊接接頭相控陣超聲檢測(cè)存在較大缺陷等。

全面檢驗(yàn)還應(yīng)針對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出合理化建議，例如：建議對(duì)技術(shù)檔案資料不完整的管道進(jìn)行完善或根據(jù)檢驗(yàn)成果進(jìn)行修正；修復(fù)存在問(wèn)題的閥門(mén)井和其他附屬設(shè)施；增設(shè)地面標(biāo)識(shí)和穿越標(biāo)識(shí)；對(duì)管道占?jí)?、露管等?wèn)題進(jìn)行整改；接頭相控陣檢測(cè)大于Ⅱ級(jí)的缺陷進(jìn)行切除重焊或監(jiān)控使用，建議對(duì)管道風(fēng)險(xiǎn)較高段加強(qiáng)日常巡線和應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍及裝備的投入工作。

結(jié)論

本文基于PE燃?xì)夤艿廊鏅z驗(yàn)中難點(diǎn)的分析和檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，以降低管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)為目的，對(duì)解決檢驗(yàn)情況展開(kāi)分析，最終通過(guò)PCM或RD8000、IDS探地雷達(dá)、BY-YKRL2017-B1型系列管道探測(cè)儀、燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)儀、相控陣超聲檢測(cè)等對(duì)管道管位、埋深、泄漏以及焊接接頭檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，分析管道可能損傷部位，針對(duì)性地對(duì)易產(chǎn)生缺陷的部位實(shí)施有效檢測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷提出處理意見(jiàn)等，進(jìn)行管道檢驗(yàn)時(shí)安全狀況的符合性驗(yàn)證和評(píng)價(jià)活動(dòng)，從而為管道安全運(yùn)行提供依據(jù)。

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