公用聚乙烯管道焊接方式错用原因分析及整改建议.pdf

:38特种设备安全技术2023年第6 期公用聚乙烯管道焊接方式错用原因分析及整改建议党文静1党文亮？弱张文琪3王瑜3摘要随着城镇化建设的发展，聚乙烯管凭借耐腐蚀、高柔韧性、可熔接等特性被广泛应用于城镇燃气管道，其施工质量、运行安全与社会的长治久安密切相关。针对一公用聚乙烯燃气管道全面检验过程中发现的焊接方式选用错误问题，基于管道设计、施工、验收、运行管理等环节，结合法规、标准要求与现实情况，提出了相适宜的整改措施，同时，通过综合分析问题原因，给出了一些预防建议。关键词聚乙烯燃气管道焊接问题原因分析整改措施预防建议随着我国社会经济的飞速发展，国内城镇化建设进程日新月异，公用管网作为城镇化建设的重要基础设施，其安全性与城镇居民的生命、财产安全有着紧密联系。相比普遍应用于长输管道、工业管道的钢质管道而言，聚乙烯（Polyethylene，简称PE）管凭借耐腐蚀、高柔韧性、可熔接、使用寿命长等优点2，已逐渐被应用于新建、改建及扩建的城市或乡镇范围内公用事业或民用燃气管道工程中。另一方面，聚乙烯管强度较低，抗冲击能力较差，失效可能性较高，其敷设环境比长输管道的复杂，一旦失效，后果严重，属于典型的后果驱动型高风险特种设备。近年来，聚乙烯管道在服役过程中事故频发，且大多位于人口、商业体密集区域，直接影响当地居民的生命和财产安全并造成了恶劣的社会影响，引起了政府与社会民众的广泛关注。经过对近些年陕西省内燃气公司多起失效案例的调研、统计与分析，聚乙烯燃气管道的失效原因有第三方破坏、焊接问题、管材问题、钢塑转换腐蚀、地质灾害、受力老化及根系破坏等，但主要的失效原因为第三方破坏、焊接问题和管材问题，其相应占比分别为59%、27%、7%。其中，第三方破坏属于运行过程中与时间无关的危险，一般可从明确管道定位、加强日常运行维护管理、完善并有效落实相关制度等方面入手，降低因第三方破坏导致管道失效的可能性；管材缺陷与焊接缺陷一般是在制造与安装、改造、维修施工过程中产生的缺陷，从属管道本体固有危险。随着聚乙烯管生产制造工艺的逐步成熟，辅以静液压强度、断裂伸长率、氧化诱导时间等一系列出厂检验项目及制造监督检验环节的加持，聚乙烯管材的性能受到了相对严格的把控3。因此，对于管道系统而言，焊接质量是燃气聚乙烯管道施工质量控制的关键环节，它的合格与否对于燃气管网能收稿日期：2 0 2 3-0 5-18否安全、长期运行而言至关重要。本文将就某聚乙烯燃气管道全面检验过程发现的焊接方式选用错误问题，从管道材料、安装施工、工程验收、运行管理等相关环节进行问题分析，提出切实可行的整改措施及预防建议。1情况概述针对公用管道，全面检验5 为其定期检验的内容之一，是指按照一定的检验周期对在用管道进行的基于风险的检验。根据我省某燃气使用单位报检情况，检验组对其某公用燃气聚乙烯管道进行全面检验期间，该管道材质为PE100，公称外径为2 50 mm，作为环城主线敷设于主城区，本次为首次全面检验。根据相关规范5 要求，检验组对该管道进行了资料审查与宏观检查，发现其安装竣工资料中未见焊工资质证书，并施焊记录的真实性存疑，未进行安装监督检验，且运行期间未按照规定进行年度检查，安全管理人员无有效作业人员证，安全管理规章制度和安全操作规则较完备，日常运行维护记录符合使用单位制度要求；部分管段埋深不符合要求，地面标志缺失严重等。结合上述检验情况进行了开挖直接检验，发现探坑内管材标准尺寸比SDR（公称外径dn与公称壁厚en的比值）为17.6，三通、弯头等管件标志为SDR11，管材与管件间焊接方式为热熔对接，如图1所示。根据管道施工及验收规范CJ33-2005城镇燃气输配工程施工及验收规范中强制性条文7.2.2 条及CJJ63-2018聚乙烯燃气管道工程技术标准中5.1.2 条第3款，不同标准尺寸比（SDR值）的聚乙烯燃气管道连接时，必须采用电熔连接。这是因为在公称外径相同的情况下，标准尺寸比不同，即公称壁厚不同，如若采用热熔对接方式进行连接，接头处由于公称壁厚的较大差异，在熔接后的冷却阶段极易产生较大的内应力，在外力作用下管道易发生2023年第6 期失效事件。另外，考虑到热熔对接与电熔连接方式的原理差异，热熔对接对待焊部件的焊接相容性要求相对较严格，而电熔连接的相容性较宽，适用于不同SDR值管材、管件间相互连接。SDR17图1管材（SDR17.6）与管件（SDR11）的热熔对接接头2问题分析针对该情况，检验组通过查阅资料并与相关单位沟通，了解到出现该情况的原因涉及多方多环节，详情如下：（1）设计方面：设计说明中明确提出了该管道材料为“燃气用埋地聚乙烯（PE）管道，选用PE100SDR17.6系列”及“埋地聚乙烯（PE）管件，选用PE100的注塑管件”，管道连接项中亦明确指出“聚乙烯（聚乙烯）管的连接采用热熔对接连接”。但是，设计说明及材料表中均未提及涉及管件的标准尺寸比（实为适用的管材系列），却又单一表述为热熔连接方式，未考虑规范中针对不同标准尺寸比管件、管材连接时提出的特殊要求。（2）建设单位（使用单位）：管道施工期间的建设单位即为工验收后管道运行期间的使用单位，也是主体责任单位。据悉，建设单位出于材料质量和成本效益角度考虑，为防止施工单位在材料方面做文章，对管道后期运行过程中造成不必要的后果，该工程所用管材、管件等材料均为甲方供材。建设单位采购部门虽按照设计要求采购了具有质量证明文件的合格薄壁（SDR17.6）管材，管件却均采购了SDR11系列。在本次全面检验期间，发现该使用单位虽制定了与特种设备相关的管理规章制度，但是未按要求取得特种设备安全管理人员资格证，未有效落实安全责任制，相关技术人员也未就特种设备相关知识进行定期培训，对压力管道相关法律法规及标准规定知之甚少。（3）施工单位：根据安装竣工资料中施工技术及安全交底记录，对该聚乙烯管道采用热熔对接连接，且各相关方进行了签字确认；材料员、焊工等技术人员在材料进场、焊接等过程中也未提出质疑，焊工无有效资特种设备安全技术质，仅机械式地执行了“热熔对接”要求，未按照相关标准、规范要求进行施工。（4）监理单位：监理人员对于安装竣工资料中所有相关项目已审核通过并已签字确认。管道施工工程监理本身是一种专业化的服务活动，一般是受甲方即建设单位的委托，监理单位应当具有相应的资质，依据相关的法律法规及合同，代表建设单位对施工单位的安装施工过程进行监控，确保工程施工质量和施工安全。显而易见，该监理单位相关人员流于表面工作，未有效监控施工现场、审查相关资料。（5）其他：该管道安装期间未按照压力管道安装安全质量监督检验规则要求进行安装监督检验；运行期间未按照TSGD7004-2010压力管道定期检验规则一公用管道进行年度检查。综合上述情况，该问题暴露出多方（设计、安装、监理）均未履职尽责，设计单位在源头上为焊接方式误用问题埋下了伏笔，安装单位在施工环节中或机械式地执行，或不熟悉法律法规及相关标准要求，监理单位工作不严不实，为该管道沿线人民的生命财产留下了安全隐患。建设方（使用单位）管理不善，尚未取得特种设备作业人员资格，特种设备相关法律法规意识淡薄。3整改建议针对该问题，理论上讲，使用单位应明确该管道全线所有涉及到管件的焊接接头位置，开挖查验、逐一排查，严格按照相关标准、规程的要求，割除问题接头后由持有相应资质证书的焊工依据经评定合格的焊接工艺、采取适宜的连接方式进行焊接，并按照施工验收规范对焊接接头完成质量检验。然而，上述整改措施虽严格遵循标准要求，可以从根本上解决该管道焊接方式误用的问题，但出于现场实际情况考虑，存在下述难点：安装竣工验收资料中未见焊点排布示意图，焊接接头位置难以明确；整改后的焊接接头相当于碰死口，焊接难度较大；城区内开挖事宜难协调，现实可行性低，固应理论联系实际，寻求既有效又便于操作的方式方法解决该问题。对于钢管，如若存在该类问题，尚可通过超声检测、射线检测及磁粉检测等多种无损检测方式查探是否存在超标的埋藏缺陷或表面缺陷，从质量控制上保证管道运行安全。但是，聚乙烯管道虽应用广泛，但无论生产环节还是焊接环节，国内外针对缺陷检测的无损检测技术及相关标准均较缺乏，尚未形成完备的非金属管焊接的无损检测标准体系。虽有JB/T10662-2006无损检测聚乙烯管道焊缝超声检测等现行无损检测标准可作参考，但由于聚乙烯材料的特殊性，难以确定缺陷性质、位置、程度，并且无法判定接头的强度等性能是否满（下转第41页）39.2023年第6 期特种设备安全技术:41:管理人员共同确认安全阀送校参数，以确保安全阀在使用过程中既满足工况要求，又符合安全需要。（3）校验机构针对此事，又多次到其他企业进行了大量走访调查，发现很多企业仍存在对安全阀委托单填报不够重视，送检安全阀时随意性较大的情况。为此，校验机构制定了进一步加强安全阀校验管理的规定，对委托申请单上的部分内容进行了修改，使其针对性和实用性更强。并将该委托申请单在网上公布，便于用户在送校前下载填报。以确保填报参数的真实、准确。此外，校验机构还制作了安全阀送校及使用维护宣传手册，让用户更多的了解安全阀常识性内容。4结束语安全阀是确保承压类特种设备安全运行极其重要的（上接第39页）足要求，实际工程应用价值较钢质管道小。行业内认可度较高、应用较广的无损检测标准即国家能源局发布的承压设备无损检测，其中，NB/T47013.15-2021承压设备无损检测相控阵超声检测对PE管接头的应用范围只限于电熔接头，热熔接头的相关检测方法未见表述，可见，处理该问题从无损检测方面并无有效支撑。考虑到该管道尚未因该问题导致发生泄漏等失效事故，依据TSGD2002-2006燃气用聚乙烯管道焊接技术规则第二十七条“破坏性试验与检验主要用于焊接工艺评定及对焊接质量有争议焊口的试验”及其附件G聚乙烯焊接检验与试验中G2项热熔对接焊的破坏性试验，可按照标准GB/T19810-2005聚乙烯（聚乙烯）管材和管件热熔对接接头拉伸强度和破坏形式的测定及GBT6111-2018流体输送用热塑性塑料管道系统耐内压性能的测定在已抽检问题接头处制取试样并分别进行拉伸性能试验及耐压（静液压强度）试验。若试验结果符合要求，鉴于仍存在一定的风险隐患，且未进行监督检验、年度检查等法定检验，应适当缩短检验周期，使用单位应采取提高巡线及泄漏检查频次、在焊接方式存疑处打泄漏检查孔等风险减缓措施，落实使用单位主体责任，保证管道运行安全；若试验结果不符合要求，则宜尽快进行全线排查、切除问题接头完成整改处理后，管道方可运行。4结语通过对全面检验过程中发现的焊接方式误用问题进行了全方位、全流程的原因分析，结合标准要求与实际情况，提出了相适宜的整改建议。该类现实情况的发生，表明在城镇燃气聚乙烯管道建设阶段质量控制的必要性与重要性，设计、安装、监理、建设等单位应切实落实应尽责任，加强责任心，层安全附件，是防止其因超压运行而发生事故的最后一道安全防线。安全阀的正确选用和校验质量的精准对于保障承压类特种设备等在用安全阀的有效性，起着非常重要的作用。安全阀校验委托单上的内容，涉及了锅炉、容器、管道、安全阀等专业理论知识，也涉及了其相关法规标准知识。校验时，考虑的不仅是安全问题，还要和用户的工艺要求相匹配。用户准确详细填写了安全阀校验委托单，校验人员还要严格审查核对，尤其对送检安全阀的实际工作压力，确保无误，按相应规范标准校验，才能保证安全阀在实际使用中起到应有的作用。作者徐智杰苏州市中特安安全阀检测研究有限公司江苏苏州邮编2 1510 0层把关，严格把控管网工程各个环节的质量关口，特别是焊接环节。此外，该建设单位（使用单位）应尽快完善相关管理制度并取得特种设备作业人员资格，加强管理层及员工培训及日常巡线及泄漏检查。此外，应重视相关法律法规，今后新建、改造、重大修理管道前及时申请进行监督检验，投用后按照特种设备规范相关要求开展年度检查并申请进行全面检验。从城镇化建设全局来看，相关政府职能部门、技术机构、科技研究院所，如若能协同开展管网智慧化建造相关研究并有效落实应用，对今后的压力管道安全监管工作将具有重要意义。1】马利斌.聚乙烯燃气管道焊接技术的探讨居舍，2 0 19（2 1)：71-72.2 李朋.公用聚乙烯燃气管道安装过程中的常见问题分析轻工科技，2 0 19，35（0 7）：112-113.3 铁文安，杨冬莹，孙芳莉，周春联，王兵部聚乙烯管材热熔对接接头性能的研究工程塑料应用，2 0 0 7（10）：37-39.4冯艳艳，何颖，王众明.城市燃气管道中聚乙烯管焊接石家庄职业技术学院学报，2 0 10，2 2（0 2）：43-45.5TSGD7004-2010，压力管道定期检验规则公用管道S6GB15558.1-2015，燃气用埋地聚乙烯（聚乙烯）管道系统第1部分：管材S.7杨洪波.聚乙烯（聚乙烯）管道焊接质量的检验中国特种设备安全，2 0 0 9，2 5（0 3）：43-44.基金项目：陕西省市场监督管理局科技计划项目（2 0 18 KY01）作者党文静丨党文亮张文琪王瑜31陕西君诚检验检测有限公司陕西西安邮编7 10 0 162西安展实检测工程有限公司陕西西安邮编7 10 0 183陕西省特种设备检验检测研究院陕西西安邮编7 10 0 48参考文献