焦羽佳，吳 明，黃 珊

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

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能源轉(zhuǎn)型對(duì)聚乙烯管道的啟示

焦羽佳，吳 明，黃 珊

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

摘 要：隨著煤炭、石油消費(fèi)的降低，天然氣在能源消耗比重的不斷增加，較于傳統(tǒng)鋼管具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)的聚乙烯管道勢(shì)必會(huì)打開(kāi)一個(gè)更廣闊的市場(chǎng)。新氣田的發(fā)現(xiàn)及“十三五”計(jì)劃的實(shí)施推動(dòng)著聚乙烯行業(yè)的迅速發(fā)展。然而面對(duì)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)的局面，聚乙烯管道要做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，以確保能源轉(zhuǎn)型中的優(yōu)勢(shì)地位。

關(guān) 鍵 詞：能源轉(zhuǎn)型；天然氣；聚乙烯管道；十三五規(guī)劃

從煤炭、石油到天然氣再到可再生能源，這是人類利用能源方式不可避免的轉(zhuǎn)型進(jìn)程。18世紀(jì)60年代從英國(guó)開(kāi)始的產(chǎn)業(yè)革命，使得能源結(jié)構(gòu)發(fā)生第一次革命性變化，從生物智能轉(zhuǎn)向了礦物能源。1990年世界一次能源消費(fèi)構(gòu)成中煤炭占27.3%。僅次于石油，居第二位。但隨著燃燒煤炭、石油使得環(huán)境不斷惡化以及新氣田的開(kāi)發(fā)，天然氣在能源消耗中的占比越來(lái)越重。相比于傳統(tǒng)的鋼管，聚乙烯管最大的優(yōu)點(diǎn)就是抗腐蝕能力強(qiáng)，柔韌性能好。雖然現(xiàn)在長(zhǎng)輸天然氣的主管線依然選用的是鋼管，但是在各地區(qū)分輸入戶的中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)選用的多為聚乙烯管［1］。那么天然氣用量的增加勢(shì)必會(huì)給聚乙烯管道市場(chǎng)帶來(lái)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1 天然氣——能源轉(zhuǎn)型的第一步

1.1 全球能源現(xiàn)狀與展望

據(jù)BP公司2015年出版的《BP2035世界能源展望》統(tǒng)計(jì)［2］：煤炭這一從2000年以來(lái)增長(zhǎng)最快的化石燃料（年均3.8%）變?yōu)樵鲩L(zhǎng)最慢的燃料（年均0.8%）。然而天然氣是增速最快化石燃料（年均1.9%）。從一次能源占比來(lái)看，直到2035年，石油和煤炭的占比呈持續(xù)下降的狀態(tài)，分別從現(xiàn)在的33%、30%降至28%、26%。而天然氣則從1965年的15%到現(xiàn)在的23%，預(yù)計(jì)2035達(dá)到26%，一直呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

1.2 天然氣新發(fā)現(xiàn)

陸地及海洋中越來(lái)越多的天然氣隨著人類的探索不斷的被發(fā)現(xiàn)［3］。

澳大利亞奧德賽石油公司2015年4月8日宣布，該公司位于澳大利亞海上WA-34-L生產(chǎn)許可證區(qū)塊內(nèi)的Pyxis-1勘探井在侏羅紀(jì)砂巖目的層中鉆遇了18.5 m厚的純產(chǎn)氣層。

挪威石油生產(chǎn)商Det Norske Oljeselskap ASA （DETNOR）2015年4月8日表示，北海Skirne East遠(yuǎn)景區(qū)的25/6-5S勘探井的鉆取工作即將完成，該井已經(jīng)遇到厚達(dá)10 m的優(yōu)質(zhì)天然氣層。初步估計(jì)儲(chǔ)量達(dá)到300～1 000萬(wàn)桶標(biāo)油。

2015年4月13日，挪威國(guó)家石油公司表示，公司在挪威海的Roald Rygg遠(yuǎn)景區(qū)鉆取的6706/12-3勘探井遇到一個(gè)厚達(dá)38 m的天然氣層，公司估計(jì)該遠(yuǎn)景區(qū)擁有1 200 ～ 4 400萬(wàn)桶標(biāo)油的可開(kāi)采天然氣儲(chǔ)量。

據(jù)道瓊斯消息，挪威國(guó)家石油公司2015年6月9日表示，公司在唯一挪威海Aasta Hansteen區(qū)域內(nèi)的Gymir遠(yuǎn)景區(qū)獲得重大天然氣發(fā)現(xiàn)，這已經(jīng)是該公司過(guò)去三個(gè)月內(nèi)在該區(qū)域的第三次重大天然氣發(fā)現(xiàn)。挪國(guó)油表示，估計(jì)該發(fā)現(xiàn)可開(kāi)采儲(chǔ)量為600～1 900萬(wàn)桶石油當(dāng)量。Snefrid Nord、Roald Rygg 和Gymir這三次發(fā)現(xiàn)的可開(kāi)采天然氣總儲(chǔ)量為7500萬(wàn)～1.2億桶石油當(dāng)量。相當(dāng)于Aasta Hansteen區(qū)域可開(kāi)采儲(chǔ)量的約三分之一。

埃及石油部7月20日表示，埃尼在埃及尼羅河三角洲發(fā)現(xiàn)了天然氣，初步預(yù)測(cè)約有150億m3天然氣與凝析油儲(chǔ)量，發(fā)現(xiàn)井位于埃及最大的氣田之一阿布馬迪氣田。

1.3 “十三五”對(duì)天然氣的新部署

國(guó)家能源局在京召開(kāi)全國(guó)“十三五”能源規(guī)劃工作座談會(huì)，提出的五個(gè)方面謀劃中兩項(xiàng)提及天然氣。一是堅(jiān)持綠色發(fā)展，提出“兩增加、一提高”三個(gè)目標(biāo)（即增加非化石能源消費(fèi)比重，增加天然氣消費(fèi)比重，提高煤炭清潔利用水平）。二是堅(jiān)持共享發(fā)展，其中一項(xiàng)則是加快天然氣管網(wǎng)建設(shè)。

“十三五”期間［4］，基于國(guó)家層面的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境污染治理，2013年以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)制定了《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《能源行業(yè)加強(qiáng)大氣污染防治工作方案》等綱領(lǐng)性文件。中美雙方于2014年11月在北京發(fā)布了應(yīng)對(duì)氣候變化的聯(lián)合聲明，并首次正式提出中國(guó)碳排放在2030年達(dá)到峰值并努力早日達(dá)峰。

國(guó)家發(fā)改委在《關(guān)于建立保障天然氣未定供應(yīng)長(zhǎng)效機(jī)制的若干意見(jiàn)》中提到，2020年我國(guó)天然氣供應(yīng)能力達(dá)到4 000億m3（力爭(zhēng)達(dá)到4 200億m3）?！赌茉窗l(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》進(jìn)一步提出有關(guān)常規(guī)氣、頁(yè)巖氣及煤層氣的事宜（2020年國(guó)產(chǎn)常規(guī)氣達(dá)到1 850億m3，頁(yè)巖氣產(chǎn)量力爭(zhēng)超過(guò)300億m3，煤層氣產(chǎn)量力爭(zhēng)達(dá)到300億m3）。

2013年新版《天然氣利用政策》明確了未來(lái)國(guó)內(nèi)天然氣的發(fā)展大方向。在城市燃?xì)忸I(lǐng)域，全國(guó)城鎮(zhèn)氣化率達(dá)到60%以上（2020年），將天然氣轉(zhuǎn)變成城市居民的主要燃料。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，大多數(shù)中小城市的出租車將把天然氣作為主要的燃料，大中城市的公交車也將逐步升級(jí)為以天然氣等清潔燃料為動(dòng)力的新型環(huán)保車輛。

初步規(guī)劃［5］在“十三五”期間，西氣東輸三、四、五線；中俄東線、新疆和內(nèi)蒙煤制氣外輸管道等將建成投產(chǎn)。

2 聚乙烯管——能源轉(zhuǎn)型的重要載體

2.1 聚乙烯管道的發(fā)展

20世紀(jì)50年代聚乙烯管道首次用于水管，直到60年代才被運(yùn)用到燃?xì)廨斔停?］。70年代達(dá)到了飛躍性的發(fā)展，如今在新管道鋪設(shè)及老舊管線維修更換中占主導(dǎo)地位［7］。美國(guó)從1960年開(kāi)始鋪設(shè)聚乙烯管，70年代以后新鋪設(shè)的燃?xì)夤芫垡蚁┕艿勒急冗_(dá)到90%。由于1985年國(guó)際慕尼黑會(huì)議上通過(guò)了ISO/D IS4437B國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在燃?xì)夤艿乐惺褂镁垡蚁┕艿玫搅舜蠖鄶?shù)國(guó)家的認(rèn)可［1］?，F(xiàn)今英國(guó)、丹麥等國(guó)PE燃?xì)夤艿赖钠占奥室呀?jīng)超過(guò)90%，1998年以后法國(guó)新敷設(shè)的中低壓燃?xì)夤艿缼缀?00%都采用PE管［8］。我國(guó)最早的聚乙烯燃?xì)夤艿酪匪萦?982年，雖然相對(duì)于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但是近幾年的發(fā)展迅猛，2008年城鎮(zhèn)燃?xì)釶E管鋪設(shè)率達(dá)到40%以上［9］，專家預(yù)計(jì)到2018年，PE燃?xì)夤苷加新蕦⑦_(dá)到60%。

2.2 PE管性能

PE管具有獨(dú)特良好的柔韌性，斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)500%以上。具有很強(qiáng)的耐刮傷能力，在鋪設(shè)過(guò)程中，無(wú)論是移動(dòng)、彎曲還是穿插都相對(duì)比較容易。即使對(duì)管溝工況的要求也較低，這大大減低了施工經(jīng)費(fèi)，提高了經(jīng)濟(jì)效益［10］。對(duì)于地基沉降和管線偏移有很強(qiáng)的適應(yīng)能力［11］，PE管在1984年的舊金山大地震；1994年洛杉磯大地震；1995年日本阪神大地震；2004年?yáng)|南亞大海嘯；2008年汶川大地震中都有卓越的表現(xiàn)，破壞率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他材質(zhì)管線。在沖擊實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)使用溫度控制在-20～50 ℃范圍內(nèi)，只有在試樣存在尖銳缺口時(shí)發(fā)生脆斷［12］。作為惰性材料的聚乙烯，在20 ℃以下對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿具有較好的耐腐蝕性［13］，這較于傳統(tǒng)高腐蝕發(fā)生率的鋼管是一個(gè)極大的優(yōu)勢(shì)。并且由于聚乙烯的可熔性，使得PE管具有良好的焊接性能，在額定的工作條件下，使用壽命高達(dá)50 a以上［14］。

2.3 聚乙烯管道面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

隨著天然氣的不斷開(kāi)發(fā)，使用量的增大，勢(shì)必會(huì)給聚乙烯管帶來(lái)一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。然而無(wú)論是從生產(chǎn)、制造、施工、燃?xì)夤芫W(wǎng)規(guī)劃、檢測(cè)等方面，聚乙烯管道都存在安全隱患。目前［8］國(guó)內(nèi)聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)已有上百家，擁有的PE管材生產(chǎn)線1 500左右，但仍有部分不法公司用非燃?xì)庥镁垡蚁┎牧现圃霵E管材，給經(jīng)濟(jì)、人身安全造成極大的損害。管道安裝人員施工不正確導(dǎo)致管材受損；管道埋深不足，為降低安裝成本，回填未埋沙。城市化的推進(jìn)使得地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜［15］，其中包括燃?xì)?、熱力、供排水、電力、通信、廣播電視、工業(yè)等管線及其附屬設(shè)施，并分別隸屬于不同部門建設(shè)管理。任何一方在開(kāi)挖建設(shè)檢修時(shí)，由于對(duì)地下管網(wǎng)情況掌握不足造成的第三方損壞事故不計(jì)其數(shù)。檢測(cè)方面，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一部完備的聚乙烯管道安全運(yùn)行檢測(cè)方案，已有的也只是有關(guān)燃?xì)庥肞E管安裝、維護(hù)以及特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范方面的規(guī)章制度。對(duì)于PE管道焊接接頭內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)也缺乏統(tǒng)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，目前只是加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的考核，但仍然無(wú)法杜絕無(wú)證上崗的現(xiàn)象。

3 應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型聚乙烯管道所需轉(zhuǎn)變

管材生產(chǎn)方面：國(guó)家要加強(qiáng)管理，對(duì)于聚乙烯管材驗(yàn)收做到全面高效，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致。并加大力度打擊不法聚乙烯管材生產(chǎn)商，不但進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的處罰，也要對(duì)行徑惡劣的追究法律責(zé)任。

施工安裝方面：在鋪設(shè)新的管道前要與其他地下管線部門做好協(xié)調(diào)工作，對(duì)地下管網(wǎng)布局做到心中有數(shù)，并與各管線之間留出安全裕量。并在經(jīng)濟(jì)允許情況下，由有關(guān)部門派遣專業(yè)人員對(duì)施工作業(yè)情況進(jìn)行監(jiān)察。盡快制定焊接接頭質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，擬定整個(gè)PE管線安全運(yùn)行檢測(cè)方案。

技術(shù)人員方面：對(duì)于在崗人員進(jìn)行二次考核，并定期對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，做到第一時(shí)間掌握最新技術(shù)。國(guó)家要加大對(duì)新型聚乙烯材料的開(kāi)發(fā)研制力度，如何減小蠕變，提高強(qiáng)度，增大管徑是現(xiàn)今需要突破的瓶頸。

4 結(jié) 論

由能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的天然氣消費(fèi)的增長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)使聚乙烯管道得到再一次迅速的發(fā)展，然而聚乙烯管道固有的弊端會(huì)是阻礙發(fā)展的最大障礙。面對(duì)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)的局面，只有對(duì)聚乙烯管道做出轉(zhuǎn)變，才能在這場(chǎng)能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)役中取得勝利。

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The Revelation of Energy Transformation for Polyethylene Pipe Development

JIAO Yu-jia，WU Ming，HUANG Shan
（Liaoning ShiHua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract:With the reduction of coal and oil consumption， increasing of natural gas in the proportion of energy consumption， the polyethylene pipes which have many advantages compared to the traditional steel pipe are bound to open up a broader market. The discovery of new gas fields and the implementation of 13th Five Year Plan are promoting the rapid development of polyethylene industry. However， faced with both opportunities and challenges，polyethylene pipe industry has to make the corresponding change to ensure the advantage position of energy transformation.

Key words:Energy transformation； Natural gas； Polyethylene pipes； 13th Five Year Plan

中圖分類號(hào)：TQ 325.1+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）02-0370-03

收稿日期：2015-11-16

作者簡(jiǎn)介：焦羽佳（1989-），女，遼寧沈陽(yáng)人，碩士研究生，2013年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，研究方向：從事管道完整性技術(shù)研究方向。E-mail：1225219467@qq.com。