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【摘要】：文章对PE燃气管道特性及其严密性试验误差产生的原因进行了分析比较与初步讨论，对今后如何更精确测定严密性试验数据提出了意见和建议。
【关键词】：管材蠕变特性温差与压力降计算仪器读数误差 管材渗透性
【 abstract 】 : the article to the PE gas pipeline characteristics and strict test error the analysis of the causes of comparison and the preliminary discussions and the future more accurately determining how strict test data puts forward opinions and Suggestions.
【 key words 】 : pipe creep characteristics temperature difference and pressure drop calculation error reading instrument pipe permeability
中图分类号：TU996.7文献标识码：A文章编号：
地下PE燃气管道一旦发生气体泄漏, 外溢燃气会沿地下土层的空隙渗透，使人难以察觉而发生气体中毒、火灾和爆炸，危害性很大。因此对新敷设的或修复的地下PE管道在其完工后所进行的严密性试验是一项必不可少的工作，我国《城镇燃气输配工程施工及验收规范》[CJJ33-2005，J404-2005]中对燃气管道的气密性试验提出了详细的要求，可是PE燃气管道的气密性试验过程涉及方方面面的数据，而人为、环境、使用仪器的精密程度、管道材料的性质等，均会带来一定的数据误差。
一、PE材料的特性对严密性试验的影响：
高密度的聚乙烯材料具有刚性、硬度和机械强度大的特性，它不溶于水，吸水性很小，还有防漏电、防热、防潮和防腐蚀、不透水、不吸水的作用。燃气管道优先选用PE材质，可以很好的防止地下电流腐蚀和化学腐蚀作用。但是，聚乙烯材料也有其缺点。
PE是粘弹性材料，存在蠕变，PE材料的蠕变特点可能导致管道体积容量的变化，V1≠V2，由蠕变产生的压力变化随时间而减少。蠕变现象的产生，受管道材料、管道SDR值、环境温度、管道以往的应力状况、回填土的承托、时间等多方面因素的影响。PE材料在较大应力的作用下即能明显地出现蠕变现象，当温度较高时，即使应力不大，也要出现较大速率的蠕变。而在一定的应力作用下，就会发生蠕变，温度愈高，蠕变现象愈明显。
英国TGE/TD/3标准中，因材料蠕变产生体积变化进一步引起的对压力变化的影响值也需要引起关注。
二、温度对严密性试验结果的影响：
理想气体状态方程式：PV=RmT，而严密性试验就是检验m值的变化。
《城镇燃气输配工程施工及验收规范》[CJJ33-2005，J404-2005]中第12.4.5条：严密性试验稳压的持续时间应为24h，每小时记录不应少于1次，当修正压力降小于133Pa为合格。修正压力降应按下列公式确定：
式中△P′——修正压力降(Pa)；
H1、H2——试验开始和结束时的压力计读数(Pa)；
Bl、B2——试验开始和结束时的气压计读数(Pa)；
t1、t2——试验开始和结束时的管内介质温度(℃)。
当△P′< 133 Pa时，说明试验前后m1=m2,气体无任何泄漏；V1=V2，管道容积无任何变化。
1.在m1=m2（气体无任何泄漏）情况下准确测量大气压与温度，尤其是温度成为关键（标准未对温度计提出要求），以H1=0.4MPa，Bl=B2=0.1MPa，t1=t2=20℃计，且H2=0.4MPa，则修正压力降△P′=0，合格。
若t2测量产生+1℃误差，则△P′=1.701kPa＞133 Pa，则严密性试验不合格。
若t2测量产生+0.5℃误差，则△P′=851.8Pa＞133 Pa，严密性试验不合格。
若t2测量产生+0.1℃误差，则△P′=170.6Pa＞133 Pa，严密性试验不合格。
要使△P′< 133Pa， 则t2测量误差需< +0.078℃时，管道严密性试验方为合格。
所以准确测量大气温度是也成为气密性试验时的焦点、难点之一，根据有关规定，气密性试验中，温度对试验结果影响很大，选择温度计的分度值应为0.5℃，并且有外保护。
2.同一城市不同点的大气压、温度都是不相同的，一定要在试压点测量大气压和温度，才能保证数据的可靠准确性。据相关规定，试验用压力计和温度计均不少于两只，分别安装在试验管道两端，读数时，管道两端压力计数值应当一致。
3.为减小温度变化对严密性试验的影响，被试验管道应该在埋地情况下进行，如果是露天的，则必须固定好管道，且采取措施以避免受温度的影响。
三、测量仪器对严密性试验的影响
规范CJJ33-2005第12.4.2条中明确规定，试验用的压力计应在校验有效期内，其量程应为试验压力的 1.5—2 倍，其精度等级、最小分格值及表盘直径应满足表 12 4.2 的要求。如要满足H1=0.4MPa的要求，则压力计表盘量程应为0.6—0.8MPa，选用量程为0-1.0MPa的表，其表盘直径为150mm，最小分格值为0.005 MPa（5kPa）。可是，最小分格值为0.005 MPa的表，却无法读出0.133kPa以內的误差。况且不同的人读数视角不同，都会带来数据误差。气密性试验标准虽严格，可是执行起来却很困难，因此建议用电子设备测温测压以降低人为误差。
四、从工程实际情况分析燃气泄漏实际情况对严密性试验的影响
1.根据实际情况，我国家用燃气具及阀门标准从1分钟无压力降，到对不同场所允许泄漏量0.02L～1.0L/h，可见气体微漏是无可避免的。
2.PE管存在气体渗透性，对于聚乙烯来说渗透系数与输送的气体种类有关外，还与其密度、介质温度等相关，这里所说的渗透不是运行中的宏观渗漏，而是分子级的渗透。所有物质的分子间均存在空隙，绝对不透过任何气体、蒸汽和液体的物质是不存在的。处在玻璃态的无定形聚合物，分子链的链段随着温度升高，聚合物处于高弹态时，大分子链段活动性增大，大分子间间隙也增大，使小分子透过能力增大。而结晶型聚合物大分子堆砌紧密，晶相的自由空间很小，小分子通过聚合物的扩散过程只能沿无定形相进行，使透过能力大大减小。
经计算，1km长管径为dn200的SDR11系列天然气管线，工作压力为0.4MPa时，1天渗透的气量为9671cm3，即每米管线每天均匀泄漏近10cm3，从一般工程角度来看，埋地聚乙烯（PE）管因地下温度较稳定，其泄漏量可以忽略不计，而对于敷设在密闭场所的PE管线，长年累月的燃气泄漏却不容忽视。
3.对于实际工程，不能要求管线绝对无泄漏，但必须保证微小的泄漏不会构成危害，允许不构成安全危险的泄漏结论。英国行业标准（TGE/TD/3）原文“第七部分：压力试验、置换和结束运行”中规定管道强度试验必须在高于最大偶发压力的条件下进行，且必须在静液压强度试验后才可进行压缩气体严密性试验，严密性试验压力应超过工作压力但不高于最大偶发压力。
参考文献：
[1] 王可仁,廖复中 关于燃气管道严密性试验的讨论 《上海煤气》 2009年03期
[2] 赖建波 燃气管网仿真技术及其泄漏危险性研究《天津大学》 2008年09期
[3] 罗彬，梁瑛，杨海翔 聚乙烯燃气管道系统的可靠性研究《煤气与热力》 2011年08期
[4] 范金晖 误差对燃气管道严密性试验的影响《煤气与热力》 2009年02期
[5] 卢培丰，邹丽君，潘浩等燃气用埋地PE管材混配料的性能要求及发展《煤气与热力》2011年11期
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】：管材蠕变特性温差与压力降计算仪器读数误差 管材渗透性
【 abstract 】 : the article to the PE gas pipeline characteristics and strict test error the analysis of the causes of comparison and the preliminary discussions and the future more accurately determining how strict test data puts forward opinions and Suggestions.
【 key words 】 : pipe creep characteristics temperature difference and pressure drop calculation error reading instrument pipe permeability
中图分类号：TU996.7文献标识码：A文章编号：
地下PE燃气管道一旦发生气体泄漏, 外溢燃气会沿地下土层的空隙渗透，使人难以察觉而发生气体中毒、火灾和爆炸，危害性很大。因此对新敷设的或修复的地下PE管道在其完工后所进行的严密性试验是一项必不可少的工作，我国《城镇燃气输配工程施工及验收规范》[CJJ33-2005，J404-2005]中对燃气管道的气密性试验提出了详细的要求，可是PE燃气管道的气密性试验过程涉及方方面面的数据，而人为、环境、使用仪器的精密程度、管道材料的性质等，均会带来一定的数据误差。
一、PE材料的特性对严密性试验的影响：
高密度的聚乙烯材料具有刚性、硬度和机械强度大的特性，它不溶于水，吸水性很小，还有防漏电、防热、防潮和防腐蚀、不透水、不吸水的作用。燃气管道优先选用PE材质，可以很好的防止地下电流腐蚀和化学腐蚀作用。但是，聚乙烯材料也有其缺点。
PE是粘弹性材料，存在蠕变，PE材料的蠕变特点可能导致管道体积容量的变化，V1≠V2，由蠕变产生的压力变化随时间而减少。蠕变现象的产生，受管道材料、管道SDR值、环境温度、管道以往的应力状况、回填土的承托、时间等多方面因素的影响。PE材料在较大应力的作用下即能明显地出现蠕变现象，当温度较高时，即使应力不大，也要出现较大速率的蠕变。而在一定的应力作用下，就会发生蠕变，温度愈高，蠕变现象愈明显。
英国TGE/TD/3标准中，因材料蠕变产生体积变化进一步引起的对压力变化的影响值也需要引起关注。
二、温度对严密性试验结果的影响：
理想气体状态方程式：PV=RmT，而严密性试验就是检验m值的变化。
《城镇燃气输配工程施工及验收规范》[CJJ33-2005，J404-2005]中第12.4.5条：严密性试验稳压的持续时间应为24h，每小时记录不应少于1次，当修正压力降小于133Pa为合格。修正压力降应按下列公式确定：
式中△P′——修正压力降(Pa)；
H1、H2——试验开始和结束时的压力计读数(Pa)；
Bl、B2——试验开始和结束时的气压计读数(Pa)；
t1、t2——试验开始和结束时的管内介质温度(℃)。
当△P′< 133 Pa时，说明试验前后m1=m2,气体无任何泄漏；V1=V2，管道容积无任何变化。
1.在m1=m2（气体无任何泄漏）情况下准确测量大气压与温度，尤其是温度成为关键（标准未对温度计提出要求），以H1=0.4MPa，Bl=B2=0.1MPa，t1=t2=20℃计，且H2=0.4MPa，则修正压力降△P′=0，合格。
若t2测量产生+1℃误差，则△P′=1.701kPa＞133 Pa，则严密性试验不合格。
若t2测量产生+0.5℃误差，则△P′=851.8Pa＞133 Pa，严密性试验不合格。
若t2测量产生+0.1℃误差，则△P′=170.6Pa＞133 Pa，严密性试验不合格。
要使△P′< 133Pa， 则t2测量误差需< +0.078℃时，管道严密性试验方为合格。
所以准确测量大气温度是也成为气密性试验时的焦点、难点之一，根据有关规定，气密性试验中，温度对试验结果影响很大，选择温度计的分度值应为0.5℃，并且有外保护。
2.同一城市不同点的大气压、温度都是不相同的，一定要在试压点测量大气压和温度，才能保证数据的可靠准确性。据相关规定，试验用压力计和温度计均不少于两只，分别安装在试验管道两端，读数时，管道两端压力计数值应当一致。
3.为减小温度变化对严密性试验的影响，被试验管道应该在埋地情况下进行，如果是露天的，则必须固定好管道，且采取措施以避免受温度的影响。
三、测量仪器对严密性试验的影响
规范CJJ33-2005第12.4.2条中明确规定，试验用的压力计应在校验有效期内，其量程应为试验压力的 1.5—2 倍，其精度等级、最小分格值及表盘直径应满足表 12 4.2 的要求。如要满足H1=0.4MPa的要求，则压力计表盘量程应为0.6—0.8MPa，选用量程为0-1.0MPa的表，其表盘直径为150mm，最小分格值为0.005 MPa（5kPa）。可是，最小分格值为0.005 MPa的表，却无法读出0.133kPa以內的误差。况且不同的人读数视角不同，都会带来数据误差。气密性试验标准虽严格，可是执行起来却很困难，因此建议用电子设备测温测压以降低人为误差。
四、从工程实际情况分析燃气泄漏实际情况对严密性试验的影响
1.根据实际情况，我国家用燃气具及阀门标准从1分钟无压力降，到对不同场所允许泄漏量0.02L～1.0L/h，可见气体微漏是无可避免的。
2.PE管存在气体渗透性，对于聚乙烯来说渗透系数与输送的气体种类有关外，还与其密度、介质温度等相关，这里所说的渗透不是运行中的宏观渗漏，而是分子级的渗透。所有物质的分子间均存在空隙，绝对不透过任何气体、蒸汽和液体的物质是不存在的。处在玻璃态的无定形聚合物，分子链的链段随着温度升高，聚合物处于高弹态时，大分子链段活动性增大，大分子间间隙也增大，使小分子透过能力增大。而结晶型聚合物大分子堆砌紧密，晶相的自由空间很小，小分子通过聚合物的扩散过程只能沿无定形相进行，使透过能力大大减小。
经计算，1km长管径为dn200的SDR11系列天然气管线，工作压力为0.4MPa时，1天渗透的气量为9671cm3，即每米管线每天均匀泄漏近10cm3，从一般工程角度来看，埋地聚乙烯（PE）管因地下温度较稳定，其泄漏量可以忽略不计，而对于敷设在密闭场所的PE管线，长年累月的燃气泄漏却不容忽视。
3.对于实际工程，不能要求管线绝对无泄漏，但必须保证微小的泄漏不会构成危害，允许不构成安全危险的泄漏结论。英国行业标准（TGE/TD/3）原文“第七部分：压力试验、置换和结束运行”中规定管道强度试验必须在高于最大偶发压力的条件下进行，且必须在静液压强度试验后才可进行压缩气体严密性试验，严密性试验压力应超过工作压力但不高于最大偶发压力。
参考文献：
[1] 王可仁,廖复中 关于燃气管道严密性试验的讨论 《上海煤气》 2009年03期
[2] 赖建波 燃气管网仿真技术及其泄漏危险性研究《天津大学》 2008年09期
[3] 罗彬，梁瑛，杨海翔 聚乙烯燃气管道系统的可靠性研究《煤气与热力》 2011年08期
[4] 范金晖 误差对燃气管道严密性试验的影响《煤气与热力》 2009年02期
[5] 卢培丰，邹丽君，潘浩等燃气用埋地PE管材混配料的性能要求及发展《煤气与热力》2011年11期
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。