摘  要：随着国家西气东输工程的不断开展、石油天然气工程的逐步实施，越来越多的聚乙烯(PE)管道投入使用。相比于钢质管道，PE管道材料特殊，检测、监测和维修难度大，一旦发生失效，将造成巨大的经济损失和环境污染，因此开展聚乙烯(PE)燃气管道检验与评价技术研究十分必要。构建PE燃气管道检验与评价的体系框架，详细论述PE燃气管道检验与评价的四个环节和五个层面内容，提出国内开展PE燃气管道检验与评价的重点，明确开展PE燃气管道检验与评价工作的执行路径，为我国PE燃气管道检验与评价提供参考。

关键词：聚乙烯燃气管道；风险分析；检验；评价；研究重点

聚乙烯(PE)燃气管道因具有使用寿命长、耐腐蚀、安全、质轻、焊接性能好、工程造价低等优点，使其在城市燃气输配系统得到迅速发展。PE燃气管道长期承受着复杂的环境载荷、工作载荷和意外风险载荷，因此PE燃气管道由于埋深不足造成的PE管体变形、位置标明不清导致的第三方破坏、焊接质量不高造成的泄漏等事故频频出现^[1-2]。PE燃气管道长期输送天然气、石油气以及其它介质，一旦发生事故，不但很难维修和更换，而且污染环境、影响正常生产运输，给国家经济造成巨大损失。因此，开展PE燃气管道检验与评价具有重要意义。

国内PE燃气管道检验与评价技术研究才刚刚起步，经验极其匮乏。迄今为止，尚无对PE燃气管道检验与评价技术进行系统性分析与总结的研究。本文全面论述PE燃气管道检验与评价流程的四个环节和文件体系、标准规范、软件平台、支撑技术与人员控制五个层面内容，并针对国内如何开展PE燃气管道检验与评价提出合理性建议。

1PE管道检验与评价的体系框架

PE燃气管道检验与评价包括资料审查、宏观检查、开挖检测和安全评价四个重要环节，每个环节都需要文件体系、标准规范、软件平台、支撑技术与人员控制五个层次的支持与应用^[3-4]。PE燃气管道检验与评价整个体系框架如图1所示。

2 PE管道检验与评价的四个环节

2.1资料审查

对PE管道的设计资料、施工资料、竣工验收资料、安装监检证书等资料进行审查；对现场所用管材、焊材的材质证明书及复验报告进行审查；对安装单位和检测单位的资质证书及焊工、无损检测人员资质证书进行核实；对管道日常运行维护记录、改造与维修记录、故障与事故记录等进行核查。

2.2宏观检查

宏观检查主要包括环境位置与走向检查、穿跨越检查、泄漏检查等。环境位置与走向检查主要检查PE管道与其他建(构)筑物或其它管道的净距、管道埋深、管道裸露、占压状况、土壤扰动情况等。穿跨越检查主要是检查管道是否从建筑物、易燃易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越、锚固墩、套管措施的完好程度以及河流冲刷情况等。泄漏检查主要检查管道阀门、阀井、法兰、套管、凝水缸、调压箱、穿跨越段等管道熔接接口、组成件的泄漏情况。

2.3开挖检测

开挖检测包括PE管道定位、开挖点选择和开挖检测三个方面。PE管道定位主要是利用埋地管道探管仪和先进雷达技术对PE管道进行精确定位。开挖点位置应当选择在穿越位置、管道连接位置、钢塑接头转换位置和发生泄漏、沉降、第三方破坏风险较大的位置。开挖检测主要是针对管道敷设质量环境(管道埋深及间距、回填土壤性质、示踪线、警示带等)、管体特性(管道壁厚、槽横、凿横、凹痕、老化降解等迹象)、管道连接质量状况(热熔连接、电熔连接、法兰连接、钢塑转换接头)等进行全面检查和检测。

2.4安全评价

PE管道安全评价是建立在PE管道检测的基础上，结合风险评价知识和可靠性分析理论，通过模型试验和理论力学计算，确定管道最大许用压力、失效概率、风险等级、剩余强度、剩余寿命等，为管道的安全运行与维护提供科学依据。

3 PE管道检验与评价的五个层次内容

3.1PE管道检验与评价的文件体系

文件体系是进行PE管道检验与评价的指示性文件，用来指导PE管道检验与评价的有效开展。文件体系通常包括检验与评价管理手册、程序文件与作业规程三个方面。管理手册总述PE管道检验与评价的流程，阐述总体目标和需要开展的各种活动；程序文件详述PE管道检验与评价的具体职责与各项内容；作业规程是指导完成检验与评价的具体工作方法和操作规程。

3.2PE管道检验与评价的标准规范

PE管道检验与评价标准是开展PE管道检验与评价的技术性指南。国外PE管道投入使用相对较早，各种相关的规范、标准和管理手册形成较完整的方法体系。国内对PE燃气管道的检验与评价尚未建立一套固定的标准和方法体系，只在PE管道元件设计、制造、安装、验收等方面涉及一部分行业标准和安全技术规范，如《燃气用埋地聚乙烯管道系统第1部分：管材GB15558.1-2005》、《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则TSGD2002-2006》、《燃气用埋地聚乙烯管道系统第2部分：管件GB15558.2-2005》、《聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ63-2008》、《城镇燃气设计规范GB50028-2006》、《压力管道定期检验规则-公用管道TSGD7003-2010》等。

3.3PE管道检验与评价的软件平台

软件平台是IT技术在PE管道检验与评价中的应用。基于数据库技术构建PE管道信息数据库，有效管理PE管道数据，从而实现管道信息共享，并利用信息数据库编制PE管道风险评估系统，构建以风险检验为核心的PE燃气管道安全评价软件应用平台。PE管道检验与评价软件平台如图2所示。

PE管道检验与评价软件平台是通过检测或监测方法获得PE燃气管道信息，包括PE管道的技术资料、环境载荷信息、运行数据信息、检测信息和开挖信息等数据，整理、加工处理收集到的各种数据信息，利用Access、Sql、Oracle等数据库技术建立PE管道信息数据库进行储存，借助VisualBasic工具开发PE管道检验与评价软件，进而开展PE管道危险识别、风险评价、适用性评估、可靠性评价等，有效地保障PE管道的安全运行。

3.4PE管道检验与评价的核心技术

PE管道检验与评价的各个环节涉及许多配套的支撑技术，如PE燃气管道定位技术、泄漏检测技术、焊接质量检测技术、风险管理技术等，这些支持技术的发展水平将直接影响PE管道检验与评价的顺利开展。

3.4.1PE管道定位技术

根据《聚乙烯燃气管道工程技术规范》规定，PE管道施工须随着管道走向敷设金属示踪线。国际上常用的示踪线主要包括裸露金属线和带有塑料绝缘层的金属导线两种，聚乙烯燃气管道敷设示踪线主要是为了PE燃气管道测位方便和精确描绘PE管道的走向与准确位置。然而相当大一部分PE燃气管道工程并未敷设金属示踪线或是由于施工不规范导致示踪线未连接或断开，这给检验带来了极大的困难。目前，PE管道的探测方法包括电磁、震动波和探地雷达检测等。电磁检测通常运用于存有示踪线的管道上，而震动波和探地雷达检测一般是探测不含示踪线的PE管道和复杂交叉的管道^[5]。

3.4.2PE管道泄漏检测技术

PE燃气管道常常会由于外力损伤、密封不严、焊接缺陷而造成燃气泄漏。PE管道燃气泄漏检测有许多方法，但最实用的是采用泄漏检测仪进行检测。泄漏检测仪的精度可以达到1ppm(1ppm=10^-6)。在PE天然气管道检测中，一般采用埋地管道泄漏检测仪SL-808A探测甲烷含量，进而判断是否存在泄漏。在PE液化石油气管道检测中，一般采用便携式可燃气体探测仪SSS-318进行探测判断是否泄漏。

3.4.3PE管道焊接质量检测技术

PE管道的连接是整个安装过程中最关键的环节，接头质量的好坏直接影响PE管道结构完整性和安全运行，因此，保障可靠的接口质量对PE管道工程尤为重要。

PE管道连接通常采用熔化连接。熔化连接分为电熔连接和热熔连接。现有电熔接头的检测方法主要有破坏性检验和非破坏性检验两类^[6]。破坏性试验是一种抽检性质的检测方法，不能完全解决工地现场电熔焊接质量的检测问题，主要有拉伸剥离试验、挤压剥离试验、爆破试验、长期静压试验及拉伸试验等。电熔接头的非破坏性检验主要是对电熔接头的外观进行检查，该方法目前尚未形成国家或行业标准，主要是根据工程经验形成的，其可靠性有所欠缺。采用超声相控阵动态聚焦并结合B扫查成像技术，能够对电熔焊接接头的质量进行检测，实现缺陷定位。这是由于超声相控阵技术是利用多个探头聚焦的方法使声波有足够的能量反射并被接受器接收，从而解决声波衰减过多导致回波太弱这一问题。此外，一般通过观察接头沿轴向的纵剖面的形态开展电熔接头的缺陷判别，B扫描能够显示缺陷在接头纵截面的二维特征，使缺陷变更直观。

聚乙烯管道热熔焊接接头检验与电熔焊接接头检验相类似，也分为非破坏性检验和破坏性检验两种方法^[7]。非破坏性检验主要包括焊接接头的外观检查、焊接翻边(焊环)的检查和超声波检测。破坏性检验一般包括弯曲试验、拉伸试验、静液压试验及拉伸蠕变试验等。

3.4.4PE管道风险管理技术

风险识别是开展PE管道风险管理的第一环节，其目的是为了分析PE燃气管道风险的关键影响因素，了解PE管道存在的风险状况。

风险评价方法主要有故障类型及影响分析、模糊综合评判法、风险矩阵法、概率评价法等。风险评价主要工作是计算PE管道风险值、参照PE管道相关法律法规和评价标准确定各PE管段的风险等级、结合风险可接受准则评判PE管段风险的可接受水平、根据可靠性理论计算PE管道失效可能性、开展PE管道失效后果分析等^[8-9]。

风险控制是进行风险管理的主要目的。利用管道风险评价等级制定风险控制方案，优选最优方案对高风险PE管段开展维修与维护。风险信息反馈是整合反馈风险识别、风险评价和风险控制三个环节的信息，促使PE管道风险管理整个过程形成循环。进行风险控制后，PE管道的风险水平处于管理者要求的范围之内。倘若PE管道的某个参数在一段时间后发生改变，则需要对其进行重新评估，风险管理进入新一轮的循环。

3.5PE管道检验与评价的人员控制

PE管道检验与评价的人员包括PE管道现场检验人员和PE管道评价人员。现场检验人员主要负责收集PE管道资料，制定现场检验方案，执行现场壁厚测量、泄漏检测、超声波检测、开挖检测、编写检验报告等工作。PE管道评价人员主要负责编写PE管道评价标准、开发风险评价软件、进行PE管道安全评价等任务。

4结论

(1)研究总结PE燃气管道检验与评价的体系框架，它包括资料审查、宏观检查、开挖检测和安全评价四个主要环节，从文件体系、标准规范、软件平台、支撑技术与人员控制五个层面详细论述PE燃气管道检验与评价的实施与应用，进而及时发现各个环节中可能出现的质量问题，有效地保障PE管道安全运行。

(2)探讨IT技术在PE燃气管道检验与评价中的应用，发现数据库技术在PE燃气管道检验与评价中具有广阔的前景，通过开发软件平台，合理有效地开展PE管道检验与评价。

(3)我国的PE燃气管道检验与评价尚处于起步阶段，需要加强以下两方面的研究：

①加强对国外PE燃气管道检验与评价技术的跟踪与交流，掌握国外PE燃气管道的发展趋势，制定一套我国PE燃气管道检验与评价体系和法律法规。

②全面收集PE管道结构信息、环境特征参数、运行记录和检测数据等信息，加强PE管道设计、施工、运行和维护过程的数据积累，构建PE管道信息数据库，开发PE燃气管道检验与评价软件平台，实现PE管道风险管理。

参考文献：

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[8]张文艳，姚安林，李又绿等.埋地燃气管道风险程度的多层次模糊评价方法[J].中国安全科学学报，2006，16(8):32-35.

[9]谢丽婉，陈国明，鞠少栋.信息不完全时的海底管道安全评价方法[J].油气储运，2011，30(7):508-512.

(本文作者：谢丽婉 陈仲波 福建省特种设备检验研究院)