曹建鷗，曹嘉璇

（江西省群力鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司，南昌 331717）

0 引言

現(xiàn)今國內(nèi)大部分加油站在工程建設(shè)中對輸油管道材料的應(yīng)用還是傳統(tǒng)的無縫鋼管，傳統(tǒng)加油站輸油管道采用金屬管道，容易因外部環(huán)境腐蝕性強及防腐層質(zhì)量問題而產(chǎn)生腐蝕破壞，造成燃油泄漏，污染環(huán)境以及地下水。金屬管道連接方式為電弧焊，易產(chǎn)生明火，并且具有安裝復(fù)雜，壽命短，成本高等缺點。據(jù)統(tǒng)計，加油站泄漏事故中70%是來自管線腐蝕造成的泄漏，而國內(nèi)加油站暫未應(yīng)用雙層密閉無縫鋼管。

為了解決此問題，可在腐蝕嚴重的地區(qū)加油站使用聚乙烯復(fù)合管道新材料。加油站使用新型雙層復(fù)合塑料管，不會像無縫鋼管一樣發(fā)生銹蝕，減少了除銹防腐這必不可少的環(huán)節(jié)和施工工序，可以加快工期。如果輸油管線發(fā)生泄漏，泄露的油品會儲存在雙層管線的夾層里，不會直接泄漏到土壤中，避免對環(huán)境造成直接污染。隨著國內(nèi)對環(huán)保要求的不斷提高，金屬管道已經(jīng)逐步被塑料管道所替代。新型雙層復(fù)合聚乙烯塑料管道具有更清潔、更安全、更環(huán)保、更堅固、更快捷的特點，已在加油站輸油管道工程建設(shè)方面得到了大量推廣和應(yīng)用。而歐美等發(fā)達國家的加油站輸油管道所用聚乙烯復(fù)合管所占比例為：美國100%，歐洲接近80%[1]。國內(nèi)目前與歐美發(fā)達國家差距較大。

1 汽車加油站輸油管道系統(tǒng)的分類

（1）按照工作內(nèi)容分，常規(guī)汽車加油站輸油管道系統(tǒng)是由卸油管道、出油管道、通氣管道、一次二次油氣回收管道組成的系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 出油管道示意圖

（2）按照管道材料分，可分為金屬管道和非金屬管道。

（3）按照管道結(jié)構(gòu)分，可分為單層管道和雙層管道。單層輸油管道可以滿足加油站一般的應(yīng)用需求，比如輸送液體燃油和油氣混合物，通常用于一次和二次油氣回收管道、通氣管道等[2]；雙層輸油管道可以有效防止燃油滲透過管道壁向外擴散，一般用于卸油管道和出油管道。由于采用特殊的復(fù)合材料，管道可以確保油品輸送過程中靜電的安全導(dǎo)出，為油品輸送提供更加安全的保障。

（4）按照出油動力裝置分，可分為自吸泵出油系統(tǒng)和潛油泵出油系統(tǒng)?，F(xiàn)今加油站均為潛油泵式系統(tǒng)，個別的老舊加油站還存在自吸泵系統(tǒng)，自吸泵式系統(tǒng)的管線布局較復(fù)雜，工作量也較多，但原理相同。

2 復(fù)合塑料材料輸油管道具體介紹

2.1 結(jié)構(gòu)

復(fù)合塑料材料管道一般分為外層管體、粘結(jié)層、內(nèi)層防滲層和導(dǎo)靜電內(nèi)襯層。外層管體是由高強度高密度聚乙烯（HDPE）材料制成，以提高強度和穿刺性；粘結(jié)層是把聚乙烯和EVOH 粘結(jié)在一起；內(nèi)層防滲層為EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物），管道各層通過分子水平上的化學(xué)鍵接合在一起，能防止碳氫化合物在管壁上擴散，滲透率可以忽略不計；導(dǎo)靜電內(nèi)襯層可以保證所接觸液體的內(nèi)表面接地，防止靜電聚集，靜電可安全釋放至地下，從而完全消除靜電放電引發(fā)火災(zāi)的相關(guān)風(fēng)險。如圖2所示。

圖2 雙層復(fù)合塑料管道結(jié)構(gòu)

為了加大安全系數(shù)，多層結(jié)構(gòu)主管道外可套上一個大口徑的聚乙烯管道，內(nèi)管和外管形成雙層同軸管道系統(tǒng)（管中管），該管道系統(tǒng)通過專用管件連通整個管道系統(tǒng)，可采用滲漏檢測儀檢測整個管道系統(tǒng)的滲漏情況。根據(jù)國家相關(guān)法規(guī)的要求，雙層復(fù)合管道采用在線監(jiān)測系統(tǒng)。雙層復(fù)合管的內(nèi)層主管和外層套管之間有一環(huán)形空隙，根據(jù)具體情況，可采用正壓法、真空法或液體傳感器法等技術(shù)對夾層空間進行監(jiān)控，以實現(xiàn)在線監(jiān)測的需要[3]。

加油站導(dǎo)靜電雙層輸油管是用多層熱塑擠出工藝生產(chǎn)的。管子適用于多種油品的壓力式輸油管、自吸式輸油管、卸油管道、通氣和油氣回收管道和化學(xué)品的輸送管道。管子的半柔性結(jié)構(gòu)確保了管子的強度和耐用性，同時也使管子容易安裝。

2.2 特點

（1）在EN14125 標準下復(fù)合塑料管道在-40～50 ℃的工作溫度范圍內(nèi)使用，達到零滲漏，且其工作壓力超過了4 MPa，使管道系統(tǒng)保持了極高的強度和安全性。

（2）使用先進安全高效的電熔焊工藝，使管材與配件連接成一個完全封閉無滲漏的管道系統(tǒng)。

（3）杜絕了從埋地油罐-加油機連接的所有輸油管道系統(tǒng)的滲漏，防止地下水滲入管道系統(tǒng)內(nèi)，也防止了燃油從管道系統(tǒng)滲透至地下環(huán)境，保護了地下土壤，極大增強了環(huán)保安全價值。

（4）復(fù)合塑料管道可與各類燃油、乙醇混合物以及添加劑兼用，確保適用于全球可能遇到的所有燃料組型。經(jīng)過測試并證明可在最高為10 個標準大氣壓（bar）的壓力下用于碳氫化合物、乙醇燃料混合物以及生物燃料。

（5）復(fù)合塑料管道的制造結(jié)構(gòu)上對回填砂的質(zhì)量以及對動荷載負荷具有較大的抗沖擊性，經(jīng)測試證明未發(fā)生過材料質(zhì)量事故。

（6）大量試驗研究證明復(fù)合塑料管材在靜電放電危險方面有很大的安全性，不容易成為火源。

（7）豐富的電熔焊接配件可方便變換管道方向和變徑處理，對管道布局提供更大程度的靈活性和控制力。

2.3 優(yōu)勢

（1）復(fù)合塑料管具有獨特的結(jié)構(gòu)。有防滲層和導(dǎo)靜電性能。

（2）復(fù)合塑料管在施工中能減少工序。采用聚乙烯為主要材料，減少了除銹防腐環(huán)節(jié)；具有導(dǎo)靜電內(nèi)襯，減少了管線靜電接地和跨接的施工。

（3）復(fù)合塑料管質(zhì)量較輕。管材質(zhì)量是同規(guī)格鋼制管道的5%，管材運輸和吊裝方便快捷。

（4）復(fù)合塑料管柔韌性強。盤管的自然彎曲可用于改變管道方向，在長輸油管線上使用盤管，可減少管件接頭的數(shù)量；對于較短的管線使用直管道，可以最佳入口角度進入設(shè)備。

（5）復(fù)合塑料管降低水錘作用。當從復(fù)合塑料輸油管道系統(tǒng)中加油時，管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力會隨著閥門開啟和關(guān)閉或油泵的啟動或停止，達到峰值和出現(xiàn)波動。復(fù)合塑料管道的性能明顯優(yōu)于鋼制或玻璃纖維管道[4]。

（6）復(fù)合塑料管能降低氣穴現(xiàn)象。氣穴現(xiàn)象指輸送的燃油中存在氣穴或氣泡，這個問題主要存在于自吸泵式系統(tǒng)中，氣穴往往在低壓下或油泵吸入端出現(xiàn)，會引發(fā)震動、噪音，使管道輸送效率下降；容易使燃油產(chǎn)生氣化。復(fù)合塑料管道比鋼管傳熱少，能降低氣穴作用[4]。

3 復(fù)合塑料管道在加油站管道系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 管道管溝的要求

（1）管溝坡度應(yīng)為1∶100（加油機至埋地油罐），管溝寬度至少1 200 mm （加油機底槽位置至少1 500 mm），深度至少800 mm，雙層管在管溝轉(zhuǎn)彎位置要有足夠的轉(zhuǎn)彎半徑，一般的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)設(shè)置為2 m。

（2）管溝底部要求：在安裝管道前，在管溝底部應(yīng)先回填15 cm厚的沙子并夯實，在管子底部和周圍不允許是空的。

3.2 管線的敷設(shè)

（1）鋪設(shè)管子時，管與管之間的間距為最大管子的管徑。管道工藝布置時盡量減少管子交叉，若有交叉的地方盡量布置在不過車位置，做好管子間的分隔，避免直接接觸。如圖3所示。

圖3 復(fù)合塑料輸油管道的敷設(shè)

（2）當管子路徑大于12 m 時，要采用蛇形敷設(shè)，減少埋地接頭數(shù)量，管子轉(zhuǎn)彎時要有足夠的轉(zhuǎn)彎半徑。

（3）管子鋪設(shè)完畢后，檢查管與管的間隔，管子與管溝壁的間隔，確保管溝回填后管子的四周都是沙子。

3.3 管線的熱熔焊接

復(fù)合塑料管線的焊接采用電熔焊的方式連接，焊接時環(huán)境溫度應(yīng)在-15～45 ℃之間。復(fù)合塑料管的焊接原理是加熱焊接管件表面下的電阻絲到200 ℃左右，融化管件內(nèi)側(cè)和管道外側(cè)的聚乙烯材料，由于聚乙烯傳熱慢，只有電阻絲附近的材料被融化。在溫度和壓力作用下，熔化區(qū)域內(nèi)的聚乙烯膨脹，而周圍的低溫聚乙烯材料阻止熔化區(qū)域繼續(xù)擴大，這樣管道就均勻結(jié)實地焊接在一起了。熱熔焊接原理圖如圖4所示，焊接工藝如下。

圖4 熱熔焊接原理圖

（1）使用夾緊工具將需要焊接的接頭固定好，防止接頭受到外力；將管道推進至焊接接頭底部。

（2）確保焊接電纜線的插座規(guī)格尺寸與焊接接頭的插針尺寸一致。在單層模式下進行，可同時焊接多個單層管件，電阻值之和不能超過10；管件用跨接導(dǎo)線串聯(lián)在一起進行焊接；單層/雙層管件不能串聯(lián)焊接。安裝雙層管道系統(tǒng)時，總是從操作井內(nèi)或固定端開始，與轉(zhuǎn)換接頭連接的內(nèi)管和外管應(yīng)該是彼此固定的。焊接過程中不要對焊接管件和管道施加外力。如果是導(dǎo)靜電管道，必須在所有管道連接處安裝導(dǎo)靜電接頭。

（3）焊完后應(yīng)檢查焊接機是否顯示焊接正確；管件上指示針是否彈起，進行外觀檢查，對焊接接頭進行標記標明完成焊接和檢查。拆除固定設(shè)備前至少需要等待20 min，讓管件接頭冷卻至環(huán)境溫度，通常焊接2 h后焊接部位可以達到最大強度。

（4）在焊接過程中，如因特殊原因突然中斷，不要繼續(xù)焊接。先讓該管件冷卻至環(huán)境溫度后，才可以重焊一次。不能趁熱焊接管件，否則可能會發(fā)生火災(zāi)，材料容易從焊接區(qū)域噴射傷人。若在試壓過程中，在某處管件發(fā)現(xiàn)泄漏，可對該管件重復(fù)焊接一次，若重復(fù)焊接后仍存在泄漏，更換該管件。

3.4 管線的測試

管線系統(tǒng)的測試有3方面：（1）管道系統(tǒng)的承壓檢測，承壓檢測強度測試應(yīng)在安裝和焊接完成后，回填前進行，向主管道加壓至520 kPa 并保持30 min，檢測結(jié)果管道無變形為合格；（2）檢測管道系統(tǒng)的滲漏性，滲漏性檢測可使用水、空氣或氮氣為介質(zhì)，向主管道加壓至70 kPa并保持30 min，管道所有接頭處均涂刷肥皂水，檢測結(jié)果管道無滲漏為合格；（3）檢測管道系統(tǒng)的導(dǎo)靜電層是否接通，導(dǎo)靜電測試應(yīng)采用兆歐表，應(yīng)連續(xù)測量管線表面電阻以獲取何時達到最大所允許的電阻值，或檢查出管道系統(tǒng)是否出現(xiàn)短路。

4 結(jié)束語

對多個加油站工程采用新型復(fù)合塑料輸油管道的施工技術(shù)經(jīng)驗進行總結(jié)，證實新型復(fù)合塑料輸油管道具有以下優(yōu)良的性能優(yōu)點：耐腐蝕；不會有金屬屑進入油品；無需減震裝置；不會造成碰撞后彎曲變形；接頭少，安裝方便，無需庫存接頭等部件；靜摩擦因數(shù)低（0.15～0.20）；優(yōu)良的耐油性能；使用壽命長；成熟的電熔焊接工藝；優(yōu)異的導(dǎo)靜電性；節(jié)能環(huán)保；安裝施工安全、高效；減少施工工序，節(jié)省施工工期；承壓能力大，堅韌性強。因此應(yīng)該在加油站輸油管道系統(tǒng)和各種類型的石油化工管道系統(tǒng)中大力推廣新型復(fù)合塑料管材料，為國家工程建設(shè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。