摘 要

基于燃?xì)庥?PE 管道設(shè)計(jì)中最大工作壓力的計(jì)算，討論管道周圍土壤溫度對(duì)管道最大工作壓力的折減?？紤]管道介質(zhì)危險(xiǎn)性對(duì)管道系統(tǒng)的影響，在溫度折減系數(shù)的基礎(chǔ)上提出介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的建議。采用美國道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法中的火災(zāi)、爆炸指數(shù)作為管道危險(xiǎn)性的量化指標(biāo)，得出介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)公式，對(duì)燃?xì)庥?PE 管道最大工作壓力的計(jì)算做進(jìn)一步修正，結(jié)合案例給出具體的計(jì)算方法及步驟。

 摘　要：基于燃?xì)庥?/span>PE管道設(shè)計(jì)中最大工作壓力的計(jì)算，討論管道周圍土壤溫度對(duì)管道最大工作壓力的折減?？紤]管道介質(zhì)危險(xiǎn)性對(duì)管道系統(tǒng)的影響，在溫度折減系數(shù)的基礎(chǔ)上提出介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的建議。采用美國道化學(xué)公司火災(zāi)、爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法中的火災(zāi)、爆炸指數(shù)作為管道危險(xiǎn)性的量化指標(biāo)，得出介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)公式，對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力的計(jì)算做進(jìn)一步修正，結(jié)合案例給出具體的計(jì)算方法及步驟。

關(guān)鍵詞：聚乙烯管道；  最大工作壓力；  折減系數(shù)；  道化學(xué)

Reduction Factor of Maximum Working Pressure of Polyethylene Gas Pipeline

Abstract：Based on the maximum working pressure calculation of PE gas pipeline，the influence of soil temperature around the pipeline on the maximum working pressure is discussed．Considering the effect of the pipeline medium risk on pipeline system，the medinm risk reduction factor is suggested based on temperature reduction factor．Fire and explosion index in American Dow g fire and explosion index method is used as the quantitative index of pipeline risk．The medium risk reduction factor formula is proposed．The maximum working pressure calculation of PE gas pipeline is further corrected，and the concrete calculation method and steps are presented combined with the ease．

Keywords：PE pipeline；maximum working pressure；reduction factor；Dow chemical

 

1　概述

聚乙烯(PE)管道具有良好的耐腐蝕性、絕緣性、密封性及韌性等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。自20世紀(jì)90年代，PE管道開始廣泛應(yīng)用于國內(nèi)燃?xì)庑袠I(yè)，主要為公稱直徑小于350mm且壓力不大于0.4MPa的管道。隨著燃?xì)庥?/span>PE管道近20年的推廣使用，已形成大規(guī)模的城鎮(zhèn)PE燃?xì)夤芫W(wǎng)。一些城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)的建設(shè)缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，存在多系統(tǒng)、多級(jí)別的管道系統(tǒng)。在燃?xì)馐聵I(yè)不斷推進(jìn)、用戶不斷擴(kuò)展的過程中面臨新舊管道并網(wǎng)的需求，這需要考慮管道系統(tǒng)的整體性能，其中PE管道最大工作壓力的確定及新增管道材料等級(jí)與規(guī)格的選擇尤為重要。本文基于燃?xì)庥?/span>PE管道設(shè)計(jì)中最大工作壓力的計(jì)算，討論管道周圍土壤溫度對(duì)管道最大工作壓力的折減；考慮管道介質(zhì)危險(xiǎn)性對(duì)管道系統(tǒng)的影響，引入衡量管道危險(xiǎn)性的火災(zāi)、爆炸指數(shù)，通過公式處理得到介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)公式，對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力的計(jì)算做進(jìn)一步修正，并結(jié)合案例給出具體的計(jì)算方法及步驟。

2　管道最大工作壓力的計(jì)算

燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力的選取在管道設(shè)計(jì)階段尤為重要，需綜合考慮管道系統(tǒng)的各種因素。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15558．1—2003《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?/span>(PE)管道系統(tǒng)第1部分：管材》(以下簡(jiǎn)稱GB15558．1—2003)，最大工作壓力的計(jì)算見式(1)，此公式以20℃、50年的管道設(shè)計(jì)使用壽命為基礎(chǔ)確定。

pMOP=2sMRS/(kSDR-1)C  　　  (1)

式中pMOP——最大工作壓力，Mpa

sMRS——最小要求強(qiáng)度，Mpa

kSDR——標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(管道外徑與壁厚之比)

C——總體使用(設(shè)計(jì))系數(shù)(以下簡(jiǎn)稱總體使用系數(shù))

最大工作壓力pMOP(Maximum Operating Pressure)指管道系統(tǒng)中允許連續(xù)使用的流體的最大壓力。

最小要求強(qiáng)度sMRS(Minimum Required Strength)指聚乙烯材料在20℃、50年壽命、預(yù)測(cè)概率為97.5％條件下的靜液壓強(qiáng)度(sLCL)值在GB／T 321—1980《優(yōu)先數(shù)及優(yōu)先數(shù)系》的優(yōu)先數(shù)R20或R20系列中向小取最接近的值。GB／T 18475—2001《熱塑性塑料壓力管材和管件用材料分級(jí)和命名總體使用(設(shè)計(jì))系數(shù)》提出燃?xì)庥镁垡蚁┗炫淞系姆旨?jí)數(shù)，即將sMRS乘以10后得到，例如最小要求強(qiáng)度為8.0MPa的PE管道屬PE80系列。

標(biāo)準(zhǔn)尺寸比kSDR(Standard Dimension Ratio)在GB 15558．1—2003、歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1555—5：2002《燃?xì)廨斔陀盟芰瞎艿老到y(tǒng)聚乙烯(PE)  第5部分》(以下簡(jiǎn)稱EN 1555—5：2002)、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／TS　10839：2000《燃?xì)廨斔陀镁垡蚁┕懿暮?a href=http://www.leakygutdiet.com/e/tags/?tagname=%E7%AE%A1%E4%BB%B6 target=_blank class=infotextkey>管件設(shè)計(jì)、搬運(yùn)和安裝》(以下簡(jiǎn)稱ISO／TS10839：2000)中推薦使用的有SDRll和SDR17．6兩種系列，即標(biāo)準(zhǔn)尺寸比后SDR分別為11、17.6。

總體使用系數(shù)C(Overall Service(design)Coeffieient)是一個(gè)大于1的系數(shù)，它考慮了未在置信下限sLCL體現(xiàn)出的使用條件和管道系統(tǒng)中組件的性能(如材料特性、管材力學(xué)性能等)。

GB 15558．1—2003、EN 1555—5：2002及ISO／TS 10839：2000中均提出燃?xì)廨斔陀?/span>PE管道的總體使用系數(shù)C不應(yīng)小于2.0，目前各國設(shè)計(jì)、使用單位根據(jù)自身的實(shí)際情況確定不小于2.0的總體使用系數(shù)?？傮w使用系數(shù)的大小考慮了使用條件和管道其他附件的特性對(duì)管道系統(tǒng)的影響，是在置信下限所包含因素之外考慮的管道系統(tǒng)的安全裕度。我國考慮國情及地理?xiàng)l件、施工方式、燃?xì)夥N類等各種因素，為進(jìn)一步提高安全性能，CJJ 63—2008《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱CJJ 63—2008)中將天然氣PE管道系列的總體使用系數(shù)C調(diào)整至2.9～3.2范圍。

3　管道工作溫度對(duì)最大工作壓力的影響

燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力的計(jì)算式(1)是以20℃為參考溫度得出的，ISO／TS 10839：2000與EN1555—5：2002考慮工作溫度對(duì)管道系統(tǒng)的影響，引入溫度折減系數(shù)計(jì)算最大工作壓力，見式(2)。

pMOP=2sMRS/(kSDR-1)CDr       (2)

式中Dr——溫度折減系數(shù)

溫度折減系數(shù)Df是根據(jù)1×104h長(zhǎng)期靜液壓試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算得到的20℃時(shí)材料強(qiáng)度與不同溫度下材料強(qiáng)度的比值來確定的。ISO／TS 10839：2000與EN 1555—5：2002中給出的不同工作溫度下PE管道的溫度折減系數(shù)見表1。燃?xì)庥?/span>PE管道允許的最大工作壓力隨著溫度的升高而減小，高溫環(huán)境給管道的安全性帶來較大的不利影響。

 

GB 15558．1—2003中未提及工作溫度對(duì)最大工作壓力產(chǎn)生折減。CJJ 63—2008中提出壓力折減系數(shù)，該壓力折減系數(shù)是根據(jù)ISO／TS 10839：2000對(duì)溫度折減系數(shù)的規(guī)定得出。CJJ 63—2008按中國使用習(xí)慣將表1中的溫度折減系數(shù)換算為倒數(shù)，重新定義為壓力折減系數(shù)，相應(yīng)的最大工作壓力計(jì)算式見式(3)。表2為CJJ 63—2008中列出的不同工作溫度下PE管道壓力折減系數(shù)。

pMOP=2sMRSDw/(kSDR-1)C　　　(3)

式中Dw——壓力折減系數(shù)

考慮到可能尚有其他未探討的因素對(duì)PE管道最大工作壓力具有折減影響(如本文下面提出的介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù))，筆者認(rèn)為CJJ 63—2008中將工作溫度對(duì)管道壓力的折減定義為壓力折減系數(shù)并不嚴(yán)謹(jǐn)，建議CJJ 63—2008參照ISO／TS 10839：2000、EN 1555—5：2002將壓力折減系數(shù)調(diào)整為溫度折減系數(shù)，以便與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

ISO／TS 10839：2000、EN 1555—5：2002提出，當(dāng)工作溫度大于20℃時(shí)，最大工作壓力應(yīng)按相應(yīng)的溫度折減系數(shù)進(jìn)行折減。而CJJ 63—2008按相應(yīng)的壓力折減系數(shù)進(jìn)行折減。CJJ 63—2008的第4．1．3條中確定的天然氣PE管道四組管道系列的總體使用系數(shù)以及在20℃時(shí)的最大工作壓力見表3，在此基礎(chǔ)上，將表1中的溫度折減系數(shù)代入式(2)，計(jì)算出天然氣PE管道在不同工作溫度下的最大工作壓力，見表4。

 

 

在中國多數(shù)的南部地區(qū)，從6月至10月份，地下0.8m處的土壤月平均溫度在20℃以上，甚至出現(xiàn)30℃以上的高溫[3]。因此，在高溫地區(qū)應(yīng)考慮工作溫度對(duì)PE管道最大工作壓力的影響。本文建議1年中連續(xù)出現(xiàn)4個(gè)月地下0.8m處的土壤月平均溫度在20℃以上的地區(qū)，各管道系列的最大工作壓力按表4中30℃時(shí)的數(shù)據(jù)考慮。

管道埋深較小不僅易受第三方破壞，且管道周圍土壤溫度受高溫環(huán)境影響會(huì)出現(xiàn)高于30℃的狀況。CJJ 63—2008第4．3．3條規(guī)定，聚乙烯管道最小覆土厚度在各種條件下均不得小于0.5m。土壤溫度與氣溫的相關(guān)性隨埋設(shè)深度的增加而減小，土壤溫度在地下0.5m處與地下0.2m處(氣溫與地下0.2m處土壤溫度相關(guān)系數(shù)約0.95)相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.98[4]。而根據(jù)實(shí)際測(cè)量，在地下1.0m及以下處的土壤溫度趨于恒定[3]。本文建議，在高溫地區(qū)，在施工條件允許的情況下，燃?xì)庥?/span>PE管道覆土厚度盡量不小于1.0m。

4　管道介質(zhì)對(duì)最大工作壓力的影響

4.1　管道介質(zhì)的危險(xiǎn)性

燃?xì)庥?/span>PE管道的最大工作壓力不僅取決于管道材料(最小要求強(qiáng)度sMRS)、規(guī)格類型(管道標(biāo)準(zhǔn)尺寸比kSDR)及使用條件(總體使用系數(shù)C、工作溫度T)，在實(shí)際使用中，還應(yīng)考慮管道介質(zhì)、外界環(huán)境等因素對(duì)管道系統(tǒng)性能及安全性的影響，從安全角度對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管道的最大工作壓力做進(jìn)一步限制。

管道介質(zhì)的危險(xiǎn)性直接影響事故的危害程度，從這方面對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管道的最大工作壓力計(jì)算的修正具有一定必要性。在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中，美國道化學(xué)火災(zāi)、爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法(以下簡(jiǎn)稱道化法)是常用的定量分析工藝過程物料火災(zāi)爆炸潛在危險(xiǎn)性的分析方法。它以物質(zhì)系數(shù)(Fm)為基礎(chǔ)數(shù)值(即表述物質(zhì)由燃燒或其他化學(xué)反應(yīng)引起的火災(zāi)、爆炸中釋放能量大小的內(nèi)在特性)，結(jié)合一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)、特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)，得到火災(zāi)、爆炸指數(shù)(F)，用來估算生產(chǎn)過程中事故可能造成的破壞情況。本文引用道化法中的火災(zāi)、爆炸指數(shù)來衡量管道介質(zhì)的危險(xiǎn)性程度。

4.2　火災(zāi)、爆炸指數(shù)計(jì)算方法

以天然氣、氣態(tài)液化石油氣(LPG)PE管道為例，計(jì)算其火災(zāi)、爆炸指數(shù)。假設(shè)案例為兩組：①100km的DN 300mm天然氣PE管道，工作壓力為0.3MPa；②100km的DN 300mm氣態(tài)液化石油氣PE管道，工作壓力為0.07MPa。根據(jù)美國道化學(xué)公司編制、美國化學(xué)工程師協(xié)會(huì)(The American Institute of Chemical Engineer)1994年出版的《道化學(xué)公司火災(zāi)爆炸指數(shù)評(píng)價(jià)法(第七版)》(Dow’s Fire&Explosion Index Hazard Classification Guide，Seventh Edition，以下簡(jiǎn)稱《第七版》)，計(jì)算案例中的火災(zāi)、爆炸指數(shù)。

天然氣的主要組分為甲烷(本文按純甲烷考慮)，液化石油氣的主要組分為丙烷(本文按純丙烷考慮)，根據(jù)《第七版》附錄A查得兩種介質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)(Fm)均為21。

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)、特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)由基本系數(shù)與各相關(guān)工藝評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)系數(shù)的加和得到。各工藝評(píng)價(jià)單元危險(xiǎn)系數(shù)在《道七版》規(guī)定的危險(xiǎn)系數(shù)取值范圍內(nèi)，結(jié)合實(shí)際情況選取恰當(dāng)?shù)臄?shù)值。

4.2.1一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)的確定

一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F1)的工藝評(píng)價(jià)單元包括放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)、物料處理與輸送等6項(xiàng)內(nèi)容，與本案例相關(guān)的工藝評(píng)價(jià)單元只有物料處理與輸送。本案例的一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算如下。

①F1中基本系數(shù)為1.0。

②物料處理與輸送用于評(píng)價(jià)工藝單元在處理、輸送和儲(chǔ)存物料過程中潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)陛，對(duì)于管道上的易燃類物料的處理與輸送，其危險(xiǎn)系數(shù)為0.5。

案例中天然氣、氣態(tài)液化石油氣PE管道的一般工藝危險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表5，表5中未列出與本案例取值無關(guān)的工藝評(píng)價(jià)單元。

 

4.2.2特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)的確定

特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)(F2)的工藝評(píng)價(jià)單元包括毒性物質(zhì)、壓力、易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量等12項(xiàng)內(nèi)容，與本案例相關(guān)的工藝評(píng)價(jià)單元有5項(xiàng)，本案例的特殊工藝危險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算如下。

①基本系數(shù)

F2中基本系數(shù)為1.0。

②毒性物質(zhì)危險(xiǎn)系數(shù)的確定

《道七版》中毒性物質(zhì)危險(xiǎn)系數(shù)按0.2Nh計(jì)算，其中Nh為美國消防協(xié)會(huì)規(guī)定的毒性等級(jí)，分為無毒、有輕微毒害、急性危害需醫(yī)療監(jiān)護(hù)、可致急性中毒和慢性影響、可造成死亡或嚴(yán)重傷害共5個(gè)等級(jí)，毒性等級(jí)由輕至重的Nh值為0～4。液化石油氣與天然氣均屬有輕微毒害等級(jí)[5-6]，Nh=1，則毒性物質(zhì)危險(xiǎn)系數(shù)均為0.2。

③壓力危險(xiǎn)系數(shù)的確定

《道七版》中壓力危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算見式(4)。

 

式中F2,b——壓力危險(xiǎn)系數(shù)

p——管道介質(zhì)工作壓力，Mpa

天然氣管道工作壓力為0.3MPa，氣態(tài)LPG管道工作壓力為0.07MPa，代入式(4)，計(jì)算得到天然氣管道和氣態(tài)LPG管道的壓力危險(xiǎn)系數(shù)分別為0.23、0.18。也可以根據(jù)《道七版》中的壓力危險(xiǎn)系數(shù)圖表查得一定的工作壓力下所對(duì)應(yīng)的壓力危險(xiǎn)系數(shù)。

④易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)的確定

易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)主要討論單元中易燃物和不穩(wěn)定物質(zhì)的能量與危險(xiǎn)性的關(guān)系。《道七版》中易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算見式(5)。

 

式中F2,c——易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)

E——總能量，GJ

本案例中天然氣低熱值為37.68MJ／m3，氣態(tài)LPG低熱值為108.86MJ／m3，計(jì)算該條件下的天然氣管道總熱量為1064GJ，氣態(tài)LPG管道總熱量為1307GJ，通過式(5)計(jì)算得到天然氣管道、氣態(tài)LPG管道易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)分別為1.49、1.62。也可以根據(jù)《道七版》中的易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)圖表查得一定的總能量值所對(duì)應(yīng)的易燃及不穩(wěn)定物質(zhì)的能量危險(xiǎn)系數(shù)。

⑤腐蝕與磨蝕危險(xiǎn)系數(shù)的確定

《道七版》中腐蝕與磨蝕危險(xiǎn)系數(shù)按年腐蝕速率劃分取值區(qū)間，PE管道年腐蝕速率在0.127～0.254mm／a范圍，腐蝕與磨蝕危險(xiǎn)系數(shù)取值為0.2[7]。

⑥接頭和填料的泄漏危險(xiǎn)系數(shù)的確定

根據(jù)《道七版》中關(guān)于接頭和填料的泄漏危險(xiǎn)系數(shù)取值的描述(如密封或連接處可能產(chǎn)生輕微泄漏時(shí)取0.1，產(chǎn)生正常的一般泄漏時(shí)取0.3等)，本案例中燃?xì)夤艿涝?a href=http://www.leakygutdiet.com/e/tags/?tagname=%E9%98%80%E9%97%A8 target=_blank class=infotextkey>閥門等連接處可能產(chǎn)生輕微泄漏，故接頭和填料的泄漏危險(xiǎn)系數(shù)取值為0.1。

本案例中天然氣、氣態(tài)液化石油氣PE管道的特殊上藝危險(xiǎn)系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表6，表6中未列出與本案例取值無關(guān)的工藝評(píng)價(jià)單元。

 

4.2.3火災(zāi)、爆炸指數(shù)的確定

火災(zāi)、爆炸指數(shù)(F)的計(jì)算見式(6)。

F=FmF1F2  　　  (6)

天然氣管道、氣態(tài)LPG管道介質(zhì)的物質(zhì)系數(shù)Fm均為21，將表5、表6數(shù)值代入式(6)，計(jì)算得到本案例天然氣管道、氣態(tài)LPG管道的火災(zāi)、爆炸指數(shù)(F)分別為101.43、103.95。

4.3　介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)

火災(zāi)、爆炸指數(shù)作為評(píng)價(jià)燃?xì)夤艿牢ｋU(xiǎn)性的量化指標(biāo)，本文在溫度折減系數(shù)概念的基礎(chǔ)上，對(duì)火災(zāi)、爆炸指數(shù)通過公式處理引入介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)Dm?！兜榔甙妗穼⒒馂?zāi)、爆炸指數(shù)劃分為5個(gè)危險(xiǎn)等級(jí)(見表7)，火災(zāi)、爆炸指數(shù)小于97為較輕或最輕的危險(xiǎn)等級(jí)。筆者認(rèn)為，在較輕或最輕危險(xiǎn)等級(jí)下管道系統(tǒng)的危險(xiǎn)性較小，在管道最大工作壓力計(jì)算中建議不作折減。因此，以中等危險(xiǎn)等級(jí)的下限值97作為介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的基準(zhǔn)數(shù)1，介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的表述見式(7)、式(8)。

 

當(dāng)F≥97時(shí)：

Dm=F/97　　　　　(7)

當(dāng)F<97時(shí)：

Dm=1　　　　　   (8)

式中Dm——介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)

在引入介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)Dm后，PE管道最大工作壓力計(jì)算中的折減系數(shù)調(diào)整為式(9)。

D=DfDm  　　　　 (9)

式中D——折減系數(shù)

由此，PE管道最大工作壓力計(jì)算式(2)調(diào)整為式(10)。

pMOP=2sMRS/(kSDR-1)CD        (10)

本文案例中天然氣、氣態(tài)液化石油氣PE管道的火災(zāi)、爆炸指數(shù)分別為101.43、103.95，按式(7)計(jì)算得到天然氣、氣態(tài)液化石油氣PE管道的介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)分別為1.04、1.07。

介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)需根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況計(jì)算得到，在已知工藝過程、介質(zhì)總能量等條件的情況下，根據(jù)道化法計(jì)算出火災(zāi)、爆炸指數(shù)并代入式(7)、式(8)得到。

4.4　實(shí)際應(yīng)用

城鎮(zhèn)燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力計(jì)算中，對(duì)于火災(zāi)、爆炸指數(shù)大于97的管道系統(tǒng)，最大工作壓力的計(jì)算建議做進(jìn)一步折減。如本文案例中天然氣PE管道若采用PE100 SDR17.6系列，在未考慮介質(zhì)危險(xiǎn)性對(duì)管道最大工作壓力的折減時(shí)，處于高溫地區(qū)(管道周圍土壤溫度在20—30℃范圍，溫度折減系數(shù)取1.1)的PE管道最大工作壓力為0.36MPa(見表4)。當(dāng)考慮介質(zhì)危險(xiǎn)性對(duì)管道最大工作壓力的折減時(shí)，本案例中的天然氣PE管道火災(zāi)、爆炸指數(shù)為101.43，其介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)為1.04，則按公式(10)計(jì)算得出PE管道的最大工作壓力為0.35MPa，從而進(jìn)一步提高了管道系統(tǒng)的安全性。在管道設(shè)計(jì)階段，引入介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的概念對(duì)管道材料等級(jí)及規(guī)格的選擇、管道系統(tǒng)最大工作壓力的確定具有實(shí)際意義。

5　結(jié)語

燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力計(jì)算中折減系數(shù)的理解與運(yùn)用在管道設(shè)計(jì)、施工中具有重要意義。本文在工作溫度、管道介質(zhì)兩方面對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管道最大工作壓力計(jì)算的影響進(jìn)行探討；在溫度折減系數(shù)的基礎(chǔ)上提出介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)的建議，采用美國道化學(xué)公司提出的火災(zāi)、爆炸指數(shù)作為管道危險(xiǎn)性的量化指標(biāo)，通過公式處理得出相對(duì)合理的介質(zhì)危險(xiǎn)性折減系數(shù)公式，對(duì)燃?xì)庥?/span>PE管最大工作壓力計(jì)算進(jìn)一步修正。

在上述燃?xì)庥?/span>PE管道性能及安全性的影響因素中可能仍有未考慮到的因素會(huì)影響最大工作壓力的確定，如PE管道耐快速裂紋擴(kuò)展(RCP)、管道所處位置的入口密集度、管道使用時(shí)間等，如何將其量化為相應(yīng)的折減系數(shù)，由此提出更全面的提高管道安全性的約束條件，有待進(jìn)一步研究探討。

 

參考文獻(xiàn)：

[1]韓黎清，惲惠德，方正．燃?xì)庥镁垡蚁┕艿赖膽?yīng)用[J]．煤氣與熱力，2007，27(11)：30-35．

[2]段武榮．聚乙烯管應(yīng)用于0.6MPa次高壓燃?xì)夤芫W(wǎng)的探討[J]．煤氣與熱力，2012，32(1)：B22-B24．

[3]楊印臣．地溫測(cè)量與聚乙烯燃?xì)夤艿缐毫φ蹨p系數(shù)[J]．煤氣與熱力，2008，28(1)：B06-B09．

[4]閆麗莉，屈春燕，溫少妍．衛(wèi)星熱紅外亮溫、氣溫及地溫觀測(cè)的年變化對(duì)比研究[J]．地震學(xué)報(bào)，2012，34(2)：257-266．

[5]董影超，宋文華，謝飛．液化石油氣儲(chǔ)罐火災(zāi)爆炸事故的定量分析[J]．南開大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，45(1)：101-104．

[6]馬玉林．道氏火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)指數(shù)法在天然氣輸氣管線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]．環(huán)境科技，2010，20(1)：42-49．

[7]寧緒成．道化學(xué)評(píng)價(jià)法工藝單元相關(guān)危險(xiǎn)系數(shù)取值探討[J]．油氣田地面工程，2010，29(9)：60-61．