摘  要：隨著國(guó)家西氣東輸工程的不斷開(kāi)展、石油天然氣工程的逐步實(shí)施，越來(lái)越多的聚乙烯(PE)管道投入使用。相比于鋼質(zhì)管道，PE管道材料特殊，檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和維修難度大，一旦發(fā)生失效，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，因此開(kāi)展聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究十分必要。構(gòu)建PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)的體系框架，詳細(xì)論述PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)的四個(gè)環(huán)節(jié)和五個(gè)層面內(nèi)容，提出國(guó)內(nèi)開(kāi)展PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)的重點(diǎn)，明確開(kāi)展PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)工作的執(zhí)行路徑，為我國(guó)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞：聚乙烯燃?xì)夤艿溃伙L(fēng)險(xiǎn)分析；檢驗(yàn)；評(píng)價(jià)；研究重點(diǎn)

聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿酪蚓哂惺褂脡勖L(zhǎng)、耐腐蝕、安全、質(zhì)輕、焊接性能好、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，使其在城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)得到迅速發(fā)展。PE燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)期承受著復(fù)雜的環(huán)境載荷、工作載荷和意外風(fēng)險(xiǎn)載荷，因此PE燃?xì)夤艿烙捎诼裆畈蛔阍斐傻?/span>PE管體變形、位置標(biāo)明不清導(dǎo)致的第三方破壞、焊接質(zhì)量不高造成的泄漏等事故頻頻出現(xiàn)^[1-2]。PE燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)期輸送天然氣、石油氣以及其它介質(zhì)，一旦發(fā)生事故，不但很難維修和更換，而且污染環(huán)境、影響正常生產(chǎn)運(yùn)輸，給國(guó)家經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。因此，開(kāi)展PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)具有重要意義。

國(guó)內(nèi)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究才剛剛起步，經(jīng)驗(yàn)極其匱乏。迄今為止，尚無(wú)對(duì)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析與總結(jié)的研究。本文全面論述PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)流程的四個(gè)環(huán)節(jié)和文件體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、軟件平臺(tái)、支撐技術(shù)與人員控制五個(gè)層面內(nèi)容，并針對(duì)國(guó)內(nèi)如何開(kāi)展PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)提出合理性建議。

1PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的體系框架

PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)包括資料審查、宏觀檢查、開(kāi)挖檢測(cè)和安全評(píng)價(jià)四個(gè)重要環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要文件體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、軟件平臺(tái)、支撐技術(shù)與人員控制五個(gè)層次的支持與應(yīng)用^[3-4]。PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)整個(gè)體系框架如圖1所示。

2 PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的四個(gè)環(huán)節(jié)

2.1資料審查

對(duì)PE管道的設(shè)計(jì)資料、施工資料、竣工驗(yàn)收資料、安裝監(jiān)檢證書(shū)等資料進(jìn)行審查；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所用管材、焊材的材質(zhì)證明書(shū)及復(fù)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行審查；對(duì)安裝單位和檢測(cè)單位的資質(zhì)證書(shū)及焊工、無(wú)損檢測(cè)人員資質(zhì)證書(shū)進(jìn)行核實(shí)；對(duì)管道日常運(yùn)行維護(hù)記錄、改造與維修記錄、故障與事故記錄等進(jìn)行核查。

2.2宏觀檢查

宏觀檢查主要包括環(huán)境位置與走向檢查、穿跨越檢查、泄漏檢查等。環(huán)境位置與走向檢查主要檢查PE管道與其他建(構(gòu))筑物或其它管道的凈距、管道埋深、管道裸露、占?jí)籂顩r、土壤擾動(dòng)情況等。穿跨越檢查主要是檢查管道是否從建筑物、易燃易爆材料和具有腐蝕性液體的場(chǎng)地下面穿越、錨固墩、套管措施的完好程度以及河流沖刷情況等。泄漏檢查主要檢查管道閥門、閥井、法蘭、套管、凝水缸、調(diào)壓箱、穿跨越段等管道熔接接口、組成件的泄漏情況。

2.3開(kāi)挖檢測(cè)

開(kāi)挖檢測(cè)包括PE管道定位、開(kāi)挖點(diǎn)選擇和開(kāi)挖檢測(cè)三個(gè)方面。PE管道定位主要是利用埋地管道探管儀和先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)對(duì)PE管道進(jìn)行精確定位。開(kāi)挖點(diǎn)位置應(yīng)當(dāng)選擇在穿越位置、管道連接位置、鋼塑接頭轉(zhuǎn)換位置和發(fā)生泄漏、沉降、第三方破壞風(fēng)險(xiǎn)較大的位置。開(kāi)挖檢測(cè)主要是針對(duì)管道敷設(shè)質(zhì)量環(huán)境(管道埋深及間距、回填土壤性質(zhì)、示蹤線、警示帶等)、管體特性(管道壁厚、槽橫、鑿橫、凹痕、老化降解等跡象)、管道連接質(zhì)量狀況(熱熔連接、電熔連接、法蘭連接、鋼塑轉(zhuǎn)換接頭)等進(jìn)行全面檢查和檢測(cè)。

2.4安全評(píng)價(jià)

PE管道安全評(píng)價(jià)是建立在PE管道檢測(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)知識(shí)和可靠性分析理論，通過(guò)模型試驗(yàn)和理論力學(xué)計(jì)算，確定管道最大許用壓力、失效概率、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、剩余強(qiáng)度、剩余壽命等，為管道的安全運(yùn)行與維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3 PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的五個(gè)層次內(nèi)容

3.1PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的文件體系

文件體系是進(jìn)行PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的指示性文件，用來(lái)指導(dǎo)PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的有效開(kāi)展。文件體系通常包括檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)管理手冊(cè)、程序文件與作業(yè)規(guī)程三個(gè)方面。管理手冊(cè)總述PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的流程，闡述總體目標(biāo)和需要開(kāi)展的各種活動(dòng)；程序文件詳述PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的具體職責(zé)與各項(xiàng)內(nèi)容；作業(yè)規(guī)程是指導(dǎo)完成檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的具體工作方法和操作規(guī)程。

3.2PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)展PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的技術(shù)性指南。國(guó)外PE管道投入使用相對(duì)較早，各種相關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和管理手冊(cè)形成較完整的方法體系。國(guó)內(nèi)對(duì)PE燃?xì)夤艿赖臋z驗(yàn)與評(píng)價(jià)尚未建立一套固定的標(biāo)準(zhǔn)和方法體系，只在PE管道元件設(shè)計(jì)、制造、安裝、驗(yàn)收等方面涉及一部分行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)規(guī)范，如《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿老到y(tǒng)第1部分：管材GB15558.1-2005》、《燃?xì)庥镁垡蚁┕艿篮附蛹夹g(shù)規(guī)則TSGD2002-2006》、《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿老到y(tǒng)第2部分：管件GB15558.2-2005》、《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程CJJ63-2008》、《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范GB50028-2006》、《壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)則-公用管道TSGD7003-2010》等。

3.3PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的軟件平臺(tái)

軟件平臺(tái)是IT技術(shù)在PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用?；跀?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)構(gòu)建PE管道信息數(shù)據(jù)庫(kù)，有效管理PE管道數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)管道信息共享，并利用信息數(shù)據(jù)庫(kù)編制PE管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，構(gòu)建以風(fēng)險(xiǎn)檢驗(yàn)為核心的PE燃?xì)夤艿腊踩u(píng)價(jià)軟件應(yīng)用平臺(tái)。PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)軟件平臺(tái)如圖2所示。

PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)軟件平臺(tái)是通過(guò)檢測(cè)或監(jiān)測(cè)方法獲得PE燃?xì)夤艿佬畔?，包?/span>PE管道的技術(shù)資料、環(huán)境載荷信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、檢測(cè)信息和開(kāi)挖信息等數(shù)據(jù)，整理、加工處理收集到的各種數(shù)據(jù)信息，利用Access、Sql、Oracle等數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立PE管道信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存，借助VisualBasic工具開(kāi)發(fā)PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)軟件，進(jìn)而開(kāi)展PE管道危險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、適用性評(píng)估、可靠性評(píng)價(jià)等，有效地保障PE管道的安全運(yùn)行。

3.4PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的核心技術(shù)

PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的各個(gè)環(huán)節(jié)涉及許多配套的支撐技術(shù)，如PE燃?xì)夤艿蓝ㄎ患夹g(shù)、泄漏檢測(cè)技術(shù)、焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)等，這些支持技術(shù)的發(fā)展水平將直接影響PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的順利開(kāi)展。

3.4.1PE管道定位技術(shù)

根據(jù)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定，PE管道施工須隨著管道走向敷設(shè)金屬示蹤線。國(guó)際上常用的示蹤線主要包括裸露金屬線和帶有塑料絕緣層的金屬導(dǎo)線兩種，聚乙烯燃?xì)夤艿婪笤O(shè)示蹤線主要是為了PE燃?xì)夤艿罍y(cè)位方便和精確描繪PE管道的走向與準(zhǔn)確位置。然而相當(dāng)大一部分PE燃?xì)夤艿拦こ滩⑽捶笤O(shè)金屬示蹤線或是由于施工不規(guī)范導(dǎo)致示蹤線未連接或斷開(kāi)，這給檢驗(yàn)帶來(lái)了極大的困難。目前，PE管道的探測(cè)方法包括電磁、震動(dòng)波和探地雷達(dá)檢測(cè)等。電磁檢測(cè)通常運(yùn)用于存有示蹤線的管道上，而震動(dòng)波和探地雷達(dá)檢測(cè)一般是探測(cè)不含示蹤線的PE管道和復(fù)雜交叉的管道^[5]。

3.4.2PE管道泄漏檢測(cè)技術(shù)

PE燃?xì)夤艿莱３?huì)由于外力損傷、密封不嚴(yán)、焊接缺陷而造成燃?xì)庑孤?/span>PE管道燃?xì)庑孤z測(cè)有許多方法，但最實(shí)用的是采用泄漏檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)。泄漏檢測(cè)儀的精度可以達(dá)到1ppm(1ppm=10^-6)。在PE天然氣管道檢測(cè)中，一般采用埋地管道泄漏檢測(cè)儀SL-808A探測(cè)甲烷含量，進(jìn)而判斷是否存在泄漏。在PE液化石油氣管道檢測(cè)中，一般采用便攜式可燃?xì)怏w探測(cè)儀SSS-318進(jìn)行探測(cè)判斷是否泄漏。

3.4.3PE管道焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

PE管道的連接是整個(gè)安裝過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，接頭質(zhì)量的好壞直接影響PE管道結(jié)構(gòu)完整性和安全運(yùn)行，因此，保障可靠的接口質(zhì)量對(duì)PE管道工程尤為重要。

PE管道連接通常采用熔化連接。熔化連接分為電熔連接和熱熔連接?，F(xiàn)有電熔接頭的檢測(cè)方法主要有破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)兩類^[6]。破壞性試驗(yàn)是一種抽檢性質(zhì)的檢測(cè)方法，不能完全解決工地現(xiàn)場(chǎng)電熔焊接質(zhì)量的檢測(cè)問(wèn)題，主要有拉伸剝離試驗(yàn)、擠壓剝離試驗(yàn)、爆破試驗(yàn)、長(zhǎng)期靜壓試驗(yàn)及拉伸試驗(yàn)等。電熔接頭的非破壞性檢驗(yàn)主要是對(duì)電熔接頭的外觀進(jìn)行檢查，該方法目前尚未形成國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)形成的，其可靠性有所欠缺。采用超聲相控陣動(dòng)態(tài)聚焦并結(jié)合B掃查成像技術(shù)，能夠?qū)﹄娙酆附咏宇^的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)缺陷定位。這是由于超聲相控陣技術(shù)是利用多個(gè)探頭聚焦的方法使聲波有足夠的能量反射并被接受器接收，從而解決聲波衰減過(guò)多導(dǎo)致回波太弱這一問(wèn)題。此外，一般通過(guò)觀察接頭沿軸向的縱剖面的形態(tài)開(kāi)展電熔接頭的缺陷判別，B掃描能夠顯示缺陷在接頭縱截面的二維特征，使缺陷變更直觀。

聚乙烯管道熱熔焊接接頭檢驗(yàn)與電熔焊接接頭檢驗(yàn)相類似，也分為非破壞性檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)兩種方法^[7]。非破壞性檢驗(yàn)主要包括焊接接頭的外觀檢查、焊接翻邊(焊環(huán))的檢查和超聲波檢測(cè)。破壞性檢驗(yàn)一般包括彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、靜液壓試驗(yàn)及拉伸蠕變?cè)囼?yàn)等。

3.4.4PE管道風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是開(kāi)展PE管道風(fēng)險(xiǎn)管理的第一環(huán)節(jié)，其目的是為了分析PE燃?xì)夤艿里L(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵影響因素，了解PE管道存在的風(fēng)險(xiǎn)狀況。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要有故障類型及影響分析、模糊綜合評(píng)判法、風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、概率評(píng)價(jià)法等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要工作是計(jì)算PE管道風(fēng)險(xiǎn)值、參照PE管道相關(guān)法律法規(guī)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定各PE管段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則評(píng)判PE管段風(fēng)險(xiǎn)的可接受水平、根據(jù)可靠性理論計(jì)算PE管道失效可能性、開(kāi)展PE管道失效后果分析等^[8-9]。

風(fēng)險(xiǎn)控制是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理的主要目的。利用管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)制定風(fēng)險(xiǎn)控制方案，優(yōu)選最優(yōu)方案對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)PE管段開(kāi)展維修與維護(hù)。風(fēng)險(xiǎn)信息反饋是整合反饋風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)控制三個(gè)環(huán)節(jié)的信息，促使PE管道風(fēng)險(xiǎn)管理整個(gè)過(guò)程形成循環(huán)。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制后，PE管道的風(fēng)險(xiǎn)水平處于管理者要求的范圍之內(nèi)。倘若PE管道的某個(gè)參數(shù)在一段時(shí)間后發(fā)生改變，則需要對(duì)其進(jìn)行重新評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)入新一輪的循環(huán)。

3.5PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的人員控制

PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)的人員包括PE管道現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員和PE管道評(píng)價(jià)人員?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員主要負(fù)責(zé)收集PE管道資料，制定現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方案，執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)壁厚測(cè)量、泄漏檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、開(kāi)挖檢測(cè)、編寫(xiě)檢驗(yàn)報(bào)告等工作。PE管道評(píng)價(jià)人員主要負(fù)責(zé)編寫(xiě)PE管道評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)軟件、進(jìn)行PE管道安全評(píng)價(jià)等任務(wù)。

4結(jié)論

(1)研究總結(jié)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)的體系框架，它包括資料審查、宏觀檢查、開(kāi)挖檢測(cè)和安全評(píng)價(jià)四個(gè)主要環(huán)節(jié)，從文件體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、軟件平臺(tái)、支撐技術(shù)與人員控制五個(gè)層面詳細(xì)論述PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)的實(shí)施與應(yīng)用，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，有效地保障PE管道安全運(yùn)行。

(2)探討IT技術(shù)在PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)中具有廣闊的前景，通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，合理有效地開(kāi)展PE管道檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)。

(3)我國(guó)的PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)尚處于起步階段，需要加強(qiáng)以下兩方面的研究：

①加強(qiáng)對(duì)國(guó)外PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)的跟蹤與交流，掌握國(guó)外PE燃?xì)夤艿赖陌l(fā)展趨勢(shì)，制定一套我國(guó)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)體系和法律法規(guī)。

②全面收集PE管道結(jié)構(gòu)信息、環(huán)境特征參數(shù)、運(yùn)行記錄和檢測(cè)數(shù)據(jù)等信息，加強(qiáng)PE管道設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)過(guò)程的數(shù)據(jù)積累，構(gòu)建PE管道信息數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)PE燃?xì)夤艿罊z驗(yàn)與評(píng)價(jià)軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)PE管道風(fēng)險(xiǎn)管理。

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(本文作者：謝麗婉 陳仲波 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院)