工程施工阶段埋地PE燃气管泄漏原因分析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wudifeng20008
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  摘要进行工程施工阶段埋地PE燃气管泄漏原因分析。
  关键词PE燃气管;工程施工;泄漏原因分析
  一.前言
  城市燃气管网是城市的基础设施之一,近十几年随着经济的快速发展,全国绝大多数的城市都铺设了埋地燃气管网。燃气管网的主要材质有钢管、铸铁管和PE管(聚乙烯管,简称PE管)。
  随着深圳市城市人口的剧增,各项工程建设的数量和规模不断扩大,燃气管网不断延伸,大量燃气工程开工建设,如何在进行燃气工程施工时避免燃气管道泄漏显得非常重要。
  本文结合深圳市燃气工程施工的实际情况,针对工程施工阶段PE燃气管泄漏原因进行分析。
  
  二.PE管的优势及在深圳的发展状况
  PE管具有耐腐蚀性好,使用寿命长(不小于50年),重量轻,摩擦阻力损失小,表面光洁度高,连接简单可靠,维修少,经济性高及运行管理方便等突出特点,这些特点使得PE管比金属管有更高的经济适用性。
  2000年以前,深圳市的埋地燃气管道一般采用的是钢管,随着PE管生产、施工、运行管理技术的不断提高,特别是大批的燃气施工、管理人员在本世纪初经过PE管施工技术培训并持证上岗以后,PE燃气管在深圳市得到了大规模应用。现在,除了高压、次高压埋地燃气管仍然采用PE夹克钢管以外,中压埋地燃气管基本上都采用PE燃气管。整个深圳市天然气供气系统已经形成拥有3000多公里管道的巨大网络。
  
  三.工程施工过程中的泄漏原因分析
  通常在燃气工程施工现场都是使用气压表来判断管道压力是否泄漏,而气压表的显示值容易受精度和现场温度影响。有时需要较长的时间,经过多次观察气压表的数值,并综合考虑刮风、日晒、雨淋等各种影响因素,判断是否漏气。
  但仅就埋地PE燃气管来说,因为埋设在地下,受气温、日晒、雨淋变化影响较小,比地上管更容易判断是否漏气。
  除了气压表以外,可以采用压力电子自动记录仪来记录压力变化情况,将记录的数据导入电脑,通过配套软件判断是否漏气。但该类仪器一般比较贵,故应用程度不高。目前在全国仅北京市应用程度相对较高,其余绝大多数地区极少应用。
  ㈠.燃气管网泄漏特点
  1.隐蔽性强: PE燃气管为埋地敷设,在地表无法肉眼观察到;若是采用顶管或定向钻方式施工时埋深较深,可以达到几十米,甚至穿越河流和高山,隐蔽性强。
  2.不易探测管位:PE管是聚乙烯材质,无法进行导电或者磁性探测。深圳采用随PE管敷设示踪线、电子标签,并在地表埋设标志桩的方式来标明PE燃气管位置。但地面标志桩和竣工图可能与实际管位有偏差,如果不采用专业检测工具,很难知道地下PE燃气管的实际情况。
  3.燃气扩散性强:由于气体的极易扩散性,一旦发生管网泄漏,泄漏的燃气将从地下扩散到地面,漏点查找困难。
  (1). 在PE燃气管的覆土层是松散土壤的状况下(如绿化带),燃气泄漏在土壤中以漏斗状向地面扩散,这样的情况是比较容易查找泄漏点的,但有时也会受到大风的影响。
  (2). PE燃气管埋在水泥路面、沥青路面或者人行道下方时,燃气很难直接扩散到路面,将通过一些薄弱环节,如地下裂缝、排水管道、各类管沟等,最终通过各种沟、井、裂缝以及松软的覆土层扩散到地面。
  ㈡.工程施工时引起埋地PE燃气管气体泄漏的因素:
  1.管材生产、运输过程中的影响
  1)PE燃气管的生产工艺采用的是挤出工艺,所有PE燃气管的管头部分的管径都小于管中部分的管径,当一条PE燃气管的管头部分与另一条PE燃气管的管中部分进行热熔对接焊时,必然发生错边。
  2)因各厂生产取的公差系数不同,导致管材、管件尺寸不一致,若管材与管件之间间隙较大(超过2mm),将严重影响焊接质量。
  3)管材和管件本身存在质量问题,在使用过程中容易产生熔合不够、虚焊、过熔等现象,造成漏气。通常出现问题的主要都是PE燃气管件,PE燃气管的质量问题较少。
  4)工人搬运PE管时,PE管管身及管头容易被刮伤,而焊工在进行铣管操作时,未保证进行焊接的两个端面达到要求,造成焊口缺陷。
  5)受管材存放的影响,部分PE燃气管被压扁,焊接操作人员未使用专用的整形工具(通常并未购置)对燃气管整形,造成对接焊口错边,或者电熔焊口焊接不实。
  2.焊接缺陷
  施工时焊口出现缺陷的影响因素有多种,主要有施工机具、施工环境、管材生产、管材储存、管材运输以及施工操作过程等,具体分析如下:
  (1). 全自动热熔对接焊
  全自动热熔对接焊是比较成熟的施工工艺,正常操作都可以保证焊口质量,但也有发生例外的情况,例如:
  1)受施工场地环境影响,如低温(低于—5℃)、高温(高于45℃)、尘土飞扬、大风天气(大于5级)、降雨、杂草以及一些其它影响因素。例如,深圳市龙岗区XX工业城XX标段的施工场地杂草丛生,在加热板加热完毕,进行对接熔合时,PE燃气管熔合端面中夹入了一根草茎,幸好在进行焊口外观检查时发现了该情况,割掉重焊,及时的解决了工程施工隐患。
  2)部分進口及国产的热熔对接焊机采用的是英文界面,对焊机操作人员造成操作困难,甚至造成误操作。如英国辉信公司早期生产的全自动热熔对接焊机采用的就是英文界面,且该焊机具备多种管材(给水、燃气)的焊接标准和施工技术参数,可以焊接多种PE管道。焊接操作人员在焊接不同管径和选择焊接标准(水管和燃气管标准不同,且燃气管也有多种标准)时容易出现问题。
  (2). 半自动热熔对接焊
  1)半自动热熔对接焊的施工工艺比较落后,焊接过程中需要多次进行焊接参数设定,给焊接操作者造成一定的施工困难,人为影响因素较多,容易造成焊口质量隐患。
  2)半自动热熔对接焊的加热板是外露的,加热板上容易沾染油污、灰尘等污物。从工程质量角度考虑,建议逐步淘汰半自动热熔对接焊机。
  (3). 电熔连接
  1)电熔管件本身有质量问题。如曾经在多个工地发现吉林XX公司生产的电熔管件在焊接后出现虚焊或者过熔的情况。
  2)因多数施工单位未购置定位夹具,受施工场地限制(如沟槽开挖非正常直线或夹角),不能保证两条需要连接的管道呈正常的直线状态或者90°、135°夹角状态,一般在现场采用各种物品如砖块、木板等物体使PE管道与PE管件呈直线或正常夹角状态,但受条件影响很多时候都不能达到条件,即使外观上达到条件了,电熔管件与管道之间仍然有应力存在,导致电熔焊口焊接之后歪斜,形成泄漏隐患。
  3)在进行管道表面清洁及管件安装时未按照规定刮除氧化层,并使用医用酒精(75%)清洁焊接表面,导致焊口熔接面存在质量隐患。
  4)PE管件与PE燃气管材质不匹配,如使用PE80的管件与PE100的管材连接。正确的连接方式如下:
  a.PE80的管件匹配PE80的管材;
  b.PE100的管件匹配PE100的管材;
  c.PE100的管件匹配PE100和PE80的管材。
  (4). 施工单位、焊接操作人员操作不规范
  1)多数施工单位受经济条件影响,未配备齐全施工机具,部分单位长期租用其他单位的施工机具。
  2)施工人员在使用施工机具的时候不注意保养。例如使用施工机具时不注意维护,随意拖拽焊机接线和油压管;在进行对接面铣削时未清理管道内外的污物,造成铣刀磨损,加热板污损甚至划伤等等,使施工机具受到一定程度的损害,影响焊口质量。
  3)焊机应按时检修,在发生故障时应及时送厂家维修。施工机具的检修工作非常重要,检修过程中将对温感装置、压感装置、油泵、变压器、电脑主板、闪存芯片等装置进行检定和更换。但遗憾的是,多数施工单位未按要求进行焊机检修工作,而是在施工机具出现问题的情况下才会送厂维修,给焊口隐患的产生埋下了伏笔。
  4)某些施工单位未按照施工操作规程进行操作,未清除加热板上的污物,或未按规定执行清洗加热板的程序(把开始焊接时的第一个焊口废除后重焊),使得焊口存在质量隐患。
  5)在进行不同材质(PE80和PE100)之间的管道焊接时,某些施工单位为节省材料费用,不采用材质为PE100的电熔套筒焊接,而直接采用热熔对接焊的方式进行焊接,导致接头处冷却收缩时产生内应力。
  6)焊接操作人员违反操作规程,在焊口冷却时间不够的时候就进行管道夹具拆除或者搬移管道,使焊口受到外力影响。
  7)通常施工时采用发电机发电,不能保证电流、电压稳定供给,电压过高或者过低均会造成焊机工作不正常。如某单位的一台全自动热熔焊机无法焊接,经检查发现,焊机没有问题,是操作人员怕电压不够,将发电机电压调至260V左右,导致焊机工作不正常。该焊机经实测,电压低于204V,高于238V时均不能正常工作。
  8)因翻边切割器价格较高,容易损坏,很难大规模应用,很难进行焊口外观检查。
  3.管道腐蚀
  埋地PE燃气管具有优良的防腐蚀性能,但一些埋地的设备如钢塑转换接头(安装于出地管、放散管、与钢制管道连接处等位置)、钢制闸阀等设备需要考虑防腐蚀的问题。
  对于该类钢制部分深圳一般是采用牛油胶布、腻子防腐,PVC面布外缠的方式进行防腐,或是采用辐射交联热收缩套和辐射交联热收缩带进行防腐。一旦防腐层因各种原因遭到破坏,钢制部分将受到腐蚀。发生的腐蚀很难避免,且不容易发现。
  例如,2010年发现深圳市XX工业城的放散管发生泄漏,原因就是因施工人员疏忽,未在钢塑转换接头上包缠牛油胶布、腻子进行防腐造成的。
  4.意外损害
  由于埋地PE燃气管在施工时经常与其它专业施工单位交叉作业,PE燃气管施工过程中以及施工完成以后都有其它专业施工单位在现场进行施工,所以发生意外损害的几率很大。
  (1). 交叉作业时野蛮施工或发生意外情况,凿穿埋地PE燃气管。
  1)2008年深圳市福田区XX花园住宅小区庭院PE燃气管被其他专业施工单位意外凿穿,造成轻微漏气。
  2)2005年深圳市龙岗区XX市政道路上,某勘查单位在进行勘查时,将钢筋打入地下,正好打在埋地PE燃气管上,造成该埋地PE燃气管二十余处穿孔,无法保压。
  (2). 人为因素造成管道损害。
  1)2007年宝安区XX大道XX标段的埋地PE燃气管无法保压,后來经检查发现PE燃气管上有多个被螺丝刀凿出的小洞,给施工单位造成了严重损失。怀疑是已经离职的施工班长因与管理人员发生矛盾,在辞职离开之前为泄愤而损坏管道。
  5.管道敷设时受损
  1)在现场施工时,不管是采用机械开挖还是人工开挖时,管沟壁上都可能存在尖锐的石块、钢筋等,在管道下沟时应采取保护措施。下管的过程应该是缓慢进行的,并且应该采用相应的工具(如麻绳、吊车等)帮助敷设。
  2)如果在管沟内的管道下方或者紧靠管道的管沟壁上存在尖锐突出物(钢筋、石头等),也会给PE管造成应力集中,导致严重的后果。
  6.地基沉降和长期的地面交通压力导致管道接口开焊或断裂。
  PE燃气管的断裂伸长率一般超过500%,对管基不均匀沉降的适应能力非常强。但是在受到长时间地面荷载作用、埋深土壤自重影响、地下水位变化、土壤塌陷以及地面荷载震动产生不均匀沉降时,仍然有可能发生突然断裂,特别是当管道表面被严重划伤,或是焊口存在缺陷时。
  例如,2003年深圳市南山区XX路旁的一个商住小区因开挖深基坑,发生严重的土方塌陷,造成该道路上多条管道(电信、给水、燃气)断裂,De250的PE燃气管被拉断。幸好该段燃气管道刚施工月余,尚未验收通气,否则后果不堪设想。
  四.总结
  施工阶段造成埋地PE燃气管道泄漏的可能因素有很多,主要精力要放在事前和事中控制上,应把好埋地PE燃气管施工的人、机、料、法、环关口,尽量将泄漏可能性消灭在施工阶段,尽量减少泄漏隐患。特别应该注意以下四点:
  (一). 材料搬运、存放应该符合要求。
  (二). 焊机应有专人管理使用,注意施工现场施工条件,并应定期对焊机进行检修。
  (三). 加强施工单位质保体系,收集、整理焊接记录,对每个焊口进行编号,并要求施焊人员及相关管理、检查人员签字确认,整理进入竣工资料,以便日后进行质量问题追溯。
  (四). 注意PE燃气管道的成品保护。
  
  参考文献:
   1、[输气管道工程设计规范](GB50251-2003)
   2、[城镇燃气设计规范](GB50028-2006)
  3、[城镇燃气输配工程施工及验收规范](CJJ33—2005)
  4、中国城市燃气协会编[城镇燃气规范规程执行手册]北京:中国物资出版社,2004年。
  5、姜正侯主编[燃气工程技术手册]上海:同济大学出版社,1993年。
  6、李公藩编著[燃气工程便携手册]北京:机械工业出版社,2002年。
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