燃氣管道非開挖技術管材選擇的探討

引言
隨著我國化工行業的快速發展，燃氣管道作為城鎮的基礎設施，在改善城市環境、減少污染等方面發揮出了不可忽視的作用，在城鎮的工藝事業中占據著十分有利的位置。可是在實際中城鎮燃氣管道與道路的開挖工作之間存在著一定的矛盾，本文探討了燃氣管道非開挖技術管材的選擇，分析了各非開挖技術所需管材類型，并對各種管材的優勢及存在缺陷進行了闡述，提出今后可從研究新型材料角度出發，以進一步完善非開挖技術在燃氣領域的應用。
1  非開挖技術管材分析
1.1  管材的選擇
在施工前，首先要確定燃氣管道的管材進行合理選擇。要求所選擇管材必須要具備耐腐蝕、抗氧化、耐久性強，且可使用期限較長，并且為了方便施工以及防止泄露，還要求管材能夠達到任何長度，暗埋部分不得出現接口，且最好能夠隨意彎曲。同時還需要注意管材內壁抗壓能力必須要大于輸送燃氣時所產生的壓強。最后，要考慮管材經濟成本和施工是否方便等問題。通常來講，在進行燃氣管道施工中，大都是采用無縫鋼管與鍍鋅鋼管作為基礎管材。但這兩種管材若進行暗埋，連接方式必須采用焊接，在各家各戶燒焊及進行焊口探傷是不實際的，加上外防腐，還有較貴的無縫彎頭等管件，其綜合造價也讓入難以接受，顯然不能考慮。鋼管則是人們較為熟悉材科。根據國際鋼業協會（中國）提供的資料，美國、英國及澳大利亞的燃氣系統已較為普遍地采用了銅管暗埋工藝。它易成型、易安裝、可塑性好，而且具有較高的強度，熔點高達 1356K （1083℃），在純氧中不會燃燒，只會阻燃，在一股火災中不會熔化或者放出有害或有毒的氣體。銅的耐蝕性也非常好，在普通居室中可能遇見的各種介質。在具體的管材選擇中，需根據實際情況與施工條件來選擇合理的管材。但無論是哪種管材，都必須嚴格按照相關規定進行合理的施工敷設，確保燃氣管道的施工質量。
1.2  燃氣非開挖技術常用管材分析
（1）當穿越管道的管徑大于 DN400 或長度大于 300m 時，宜采用鋼管，并應符合現行國家標準《城鎮燃氣設計規范》GB50028 的有關規定；（2）當采用 PE 管材時，應采用 SDR11系列管材，并應符合現行國家標準《燃氣用埋地聚乙烯（PE）管道系統第 1 部分：管材》GB15558.1 的有關規定。由于 PE管具有耐腐蝕、使用壽命長、柔韌性好、易于彈性變形便于牽引、焊接及維修方便等優勢，使得其在裂管、管道穿插、水平定向鉆中得到廣泛應用，與同樣長度及外徑的鋼管相比，PE 管的施工成本可降低約 30%，施工所需的設備能力也可降低約 20%，另一方面，PE 管的管壁光滑，輸送能力比鋼管高30%左右。因此，即使在舊燃氣管道中穿插較小口徑 PE 管，依然能夠滿足用戶的用氣需求。因此大多非開開挖技術在條件允許的情況下，會選擇 PE 管。翻轉內襯由于其工程特殊由此可以看出，各種管材在不同程度存在缺陷，目前還沒有一種管材能完全滿足所有非開挖技術對管材的需求。因此，是否可以考慮結合各種管材的優勢，研究出新型材料，以使非開挖技術在燃氣領域得到更加廣泛的應用。
2  新型管材的應用
2.1  鋼骨架塑料復合管
鋼骨架塑料復合管是內層和外層管壁采用聚乙烯（PE），并在中間加入兩層甚至多層鋼絲網格狀增強層或網狀鋼板增強層，高強度鋼絲或網狀鋼板對 PE 管進行纏繞增強，大大提高了 PE 管的強度。鋼骨架聚乙烯塑料復合管是一種新型雙面防腐壓力管道。具有優異的長期使用和抗快速開裂性能、較低的線性膨脹系數、良好的抗腐性能、極佳的抗紫外線性能、輸送阻力小等優點，近年來被普遍應用于燃氣、石油、化工及市政建設等行業和領域。鋼骨架塑料復合管的安裝方面，還沒有形成相應的國家或行業的規范，各省市、企業都是根據復合管廠家提供的施工要求或自行編制的企業制度進行施工。目前，鋼骨架塑料復合管一般是采用電熔連接，該管道及管件與其它類型的儀表、管道、閥門之間基本采用法蘭連接。該項技術成果應用后施工效率高，經濟效益明顯，具有廣闊的應用前景。這兩樣新型管材相比傳統的管材，優勢非常突出，我們可以嘗試從研究新型材料的角度出發，研究出能夠普遍使用于各類非開挖技術的燃氣管道。
2.2  纖維玻璃
針對上述問題，美國材料協會（ASTM）對不同的非開挖技術制訂不同的管材標準。我國在塑料管材用于燃氣管道方面遠遠落后于發達國家。近年來，一種稱為纖維玻璃（Fiberglass）的塑料材料逐漸應用于非開挖技術。纖維玻璃纏繞增強熱固性樹脂夾砂管，又稱為玻璃鋼夾砂管或夾管，其特點是在管的結構層中間層加入優質硅砂填料，以增加管的厚度，增強管的環彎曲慣性矩，使夾砂管在生產成本不大的情況下大大提高了管道的軸向拉伸和環剛度強度，由纖維玻璃做成的管材可在頂管施工中應用，夾砂管優于其它管材的優良特性有耐腐蝕性、使用壽命長、抗沉降能力強、安全性好等方面。這些優勢使得夾砂管在非開挖頂管技術中成為新寵。目前，夾砂管在非開挖技術的應用中，一般是DN1800 以上的管道，很少采用 DN1200 和 DN1400 等小管徑管道。用纖維玻璃做成的內襯可用于管道修復的翻轉內襯法，另外，一般的水泥管或鋼筋水泥管加人纖維玻璃材料后也可大大加強水泥管的強度，特別是它的韌性。
3  結語
管材的提升與非開挖技術可以說是相輔相成的，PE 管的發展大大促進了非開挖技術的發展，但仍然無法滿足非開挖技術的所有領域，因此需研究新型材料，以進一步完善非開挖技術。