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浅论PE管在城镇燃气压力管道中的应用 陈鹏飞 （合肥燃气集团有限公司 安徽合肥 230075） 摘要 聚乙烯燃气管道在GB1、GC2类压力管道上已运用多年，因为聚乙烯材料性能稳定，寿命长，埋地敷设无须防腐，内壁光滑阻力小，小口径PE管性价比高等特点，其使用领域和规模不断扩大。本文着重介绍了聚乙烯燃气管道在压力管道中的应用情况,分析其与金属管道在压力管道设计、施工、质量验收上不同之处。 关键词　聚乙烯管道；压力管道 聚乙烯燃气管道简称PE管，自1956年美国在燃气输配领域引入PE管,至今已经有50多年了。我国自上世纪80年代起也开始在城镇燃气埋地管道中使用聚乙烯管道，历经30年发展在聚乙烯管道从原料到工程施工，从产品要求到质量的控制方法，都已高度成熟。 聚乙烯燃气管道根据密度可分为低密度聚乙烯（LDPE）管，中密度聚乙烯（MDPE）管和高密度聚乙烯（HDPE）管；根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS），分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级，目前国内燃气管道较常使用的PE80（MRS值为8.0 MPa）、PE100（MRS值为10.0 MPa）的PE管；按标准尺寸比（管的平均外径与最小壁厚之间的比值，SDR=dn/en）主要分为SDR11、SDR17.6两个规格。 由于聚乙烯材料具有性能稳定，寿命长，埋地敷设无须防腐，内壁光滑阻力小，小口径PE管性价比优于钢质管道等优势，目前聚乙烯管道无论在城镇燃气管网还是小区庭院管网或者工商企业管网中均大量被使用，主要应用的领域包含GB1类城镇燃气管道、GC2类工业管道中的部分燃气管道。 目前聚乙烯燃气管道的设计、施工及验收主要参见《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ63-2008）（以下简称《规程》）,《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）（以下简称《燃规》），聚乙烯管道在施工、验收、设计上与金属管道有很大的不同，对于与金属管道相近的部分这里不再赘述。以下主要介绍与其不同的几个方面: 1 聚乙烯燃气管道强度计算 聚乙烯燃气管道强度计算与金属管道有很大同，对于金属管的设计，广泛的是在设计温度下材料的许用应力（MPa）作为主要参数进行设计。而聚乙烯管与金属管不同，它的寿命主要受持续应力及温度变化的影响，聚乙烯管的设计应力根据长期强度来决定，即聚乙烯树脂最低要求的静液压强度──MRS。常用的MRS参数为连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上20℃、50年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力。该值是聚乙烯管材结构设计的基础。 为了将“50年使用寿命”付诸实际，对于加工管件的材料进行了分级，只要选用的材料符合设计要求，即可达到长期使用性能。 根据试验测定σLPL值，可获得MRS值，其值的10倍定义为材料的分级值，分别为PE100，PE80，PE63，PE40，PE32等，见表1。 表1 PE管材料的等级命名 σLPL范围/MPaMRS（50年、20℃）/MPa材料的命名10.00-11.19 8.00-9.99 6.30-7.99 4.00-4.99 3.15-3.9910 8 6.3 4 3.2PE100 PE80 PE63 PE40 PE32根据ISO/TS10839规定［3］：PE系统的最大工作压力（MOP）取决于使用的树脂的类型（MRS），管材SDR系列和使用条件，并受总体使用设计系数(安全系数) C和RCP标准的限制。 MOP应用下式进行计算： 式中：MOP - 最大工作压力，单位MPa； MRS - 最小要求强度，单位MPa； SDR - 标准尺寸比； C - 总体使用设计系数(安全系数).热塑性材料的总体使用（设计）系数C规定在ISO12162中，这个系数用于计算管道的MOP。对于输送天然气的PE管道系统，C应大于或等于2。 DF - 计算MOP时，考虑了工作温度的影响的折减系数。见表2 表2 温度折减系数 平均温度折减系数DF10℃0.920℃1.030℃1.140℃1.3注：对于中间温度，允许使用内插法 由于实际工程中主要由于城镇燃气管道的运行压力级别比较统一，而聚乙烯燃气管道的规格也比较简单，《规程》中直接规定聚乙烯管道输送天然气、液化石油气和人工煤气时，其设计压力应不大于管道最大允许工作压力，最大允许工作压力应符合表3的规定［2］： 表3 聚乙烯管道的最大允许工作压力（MPa） 城镇燃气种类PE80PE100SDR11SDR17.6SDR11SDR17.6天然气0.500.300.700.40液化石油气混空气0.400.200.500.30气态0.200.100.