PE燃气管道示踪线的选择

作者:危唯 石炜明 来源:佛山市华禅能燃气设计有限公司 点击:  评论: 更新日期:2016年09月03日

  

摘 要:对PE燃气管道常用示踪线(铜包铜、铜包铝、铜芯电线)进行测试,分别从导电性、抗拉强度、造价等方面进行分析比较,铜包钢作为PE燃气管道示踪线的性价比最高。
关键词:燃气PE管;  示踪线;PE管道探测;  铜包钢;  铜包铝;  铜芯电线
Choice of Trace Line for Gas PE Pipeline
Abstract:The common trace lines such as copper clad steel,copper clad aluminum and copper wire for gas PE pipeline are tested.The trace lines are analyze and compared in terms of electrical conductivity,tensile strength,manufacturing cost andso on.Copper clad steel as tracer for the PE gas pipeline has the highest cost performance.
Keywords:PE gas pipe;trace line;PE pipeline detection;copper clad steel;copper clad aluminum;copper wire
 
1 概述
目前市场上的示踪线有多种,比如:铜包钢、铜芯聚氯乙烯绝缘电缆(以下简称铜芯电线)、铜包铝等。哪种示踪线更好,更有利于埋地燃气管道的长期示踪定位管理,需要对示踪线的性能进行测试,从而选择更合适的示踪线。因此,我们对以上三种PE燃气管道常用的示踪线进行测试,从示踪线传导性能、示踪线接头防腐处理、示踪线的强度等方面,为PE燃气管道示踪线的选择提供参考。
2 示踪线的测试原理
铜包钢是由钢芯线和紧密包覆其外的铜层构成金属芯,最外侧为PE防腐层,铜起到传导弱电信号的作用,钢丝则起到支撑作用。铜芯电线一般由最内层的铜芯线、中间层的绝缘包皮和最外层的保护外皮组成。铜包铝由铝芯线和紧密包覆其外的铜层构成金属芯,最外层为PE防腐层。
由于钢质燃气管道最外层的防腐层为具有绝缘、防腐性能的塑料层或涂层,与铜包钢、铜芯电线、铜包铝等最外层也为具有绝缘、防腐性能的塑料层结构相似。因此,我们将两者等效,通过采用PCM管道电流衰减率法[1],对示踪线防腐层平均绝缘质量进行检测。检测原理是向示踪线施加某一频率的电流信号,电流由示踪线向远方传递时会逐渐衰减。其衰减大小与示踪线的塑料层的绝缘电阻率有关,示踪线塑料层的平均绝缘电阻率越高,电流衰减就越慢,反之则衰减越快。
3 示踪线测试对比分析
3.1 测试概述
先将铜包钢、铜芯电线、铜包铝三种示踪线均埋在同一条PE燃气管道上方,PE管道的总长度约717m,再测试这三种示踪线的传导性能、接头防腐性能以及强度,然后进行数据分析,对示踪线进行综合评估。
3.2 测试示踪线类型
示踪线参数见表1。
 
3.3 测试项目
①用PCM管道电流衰减率法,测试与评价各种示踪线对探测信号的传导情况;
②测试各种示踪线施工过程中对接头部位的防腐处理情况,评价示踪线长期埋地后是否能够保持连通而不被腐蚀断裂;
③测试与评价三种示踪线同时埋设在某一段PE燃气管道上,是否能够准确定位该管道的空间位置。
3.4 测试方法与使用仪器
本次测试按照CJJ 61-2003《城市地下管线探测技术规程》相关项目进行了检测,测试方法包括利用PCM检测仪探测示踪线所在管道的位置、埋深,利用国内某公司生产的SL-2818埋地管道防腐层检漏仪来定位示踪线上的漏电点。
3.5 测试工作情况
本次测试仪器采用PCM管道电流检测仪,检测时施加的电流为100mA,恒流输出,频率为640Hz,检测的示踪线单条长度为717m。三种示踪线的部分测试数据记录见表2,分析处理结果见表3。
 
 
表2、表3中,点号为选取的测试点编号,距离是指每个测试点到测试的示踪线供电点处的实际距离,埋深是指地面到示踪线中心线的垂直距离,电流是指测试中示踪线上不同测试点处的实际电流值,电流衰减率是由PCM检测仪中自带的软件导出的单位为1的值,表示电流衰减的相对大小。
3.6 检测数据分析
①对检测数据系统分析得知,铜包钢、铜芯电线、铜包铝三种示踪线,在截面积相同的情况下,对探测电流信号传导情况无明显的差异,铜包钢和铜包铝这两种示踪线传导信号情况几乎一样,铜芯电线示踪线传导信号稍好一点,但无显著差别。
②三种示踪线在接头部位防腐处理方面差别较大。在测试中这三种示踪线接头部位均存在漏电问题,尤其是铜包铝,其接头漏电处数量较多。这些漏电点长时间埋地后就会造成示踪线腐蚀断开,而失去对管道的示踪作用。铜芯电线示踪线接头部位防腐处理最好,只发现一处漏电问题,铜包钢示踪线次之。
4 示踪线性能与造价
为了能更全面地评价出各示踪线的优缺点及性价比,将三种示踪线的性能、价格等因素进行比较[2],详见表4。表4中,铜层厚度比是示踪线中的铜层厚度与示踪线的金属部分的半径之比。
 
 
由表4可以比较出,铜芯电线电阻率最低,故导电性最优,但抗拉强度最低。而铜包钢的导电性能满足探测地下管线所需信号强度,而且本身材质的强度也很高,随管道敷设时不易断裂。铜包铝的导电性较优,其抗拉强度稍高于铜芯电线,强度也不高,它最大的特点是密度比其他两种示踪线低得多,更适合用于要求重量轻又允许强度较低的供电电缆,其具有重量轻、传输性能优越、敷设方便和成本低等优点,但其不适合用作随管道敷设的埋地示踪线。对于长距离的直埋管道,双金属线(即铜包钢、铜包铝等复合材料)总成本普遍低于纯铜质示踪线,而对于有相当数量的穿越段管道,则三者的材料总成本相当,其中双金属线需要考虑大量专用接头器等费用。
5 三种金属示踪线的施工
①由于铜包钢和铜包铝的包装有固定的滚动轴承,伴随PE燃气管道敷设施工时,相对于铜芯电线比较简单省力。
②施工单位在对铜芯电线示踪线进行连接时,使用一般电工胶布缠绕连接,有些甚至采用透明胶带进行缠绕连接,经现场实践检验,此种连接处理方式连接不牢固,强度不高,且无法起到有效的防水绝缘作用,经过一段时间地下水渗入会造成此处信号损失,影响日后PE燃气管道管位检测及管网运行管理工作。铜包钢有专用接头器,例如旋紧接头器、三通接头器,且连接强度高,只要施工人员将接头处处理合格,就有很好的防水绝缘效果,有利于延长示踪线的使用寿命。尽管铜包铝也有专用接头器,但是由于铜与铝的化学活性差异较大,一旦接头防腐处理不好,被土壤中的液体侵湿,会形成原电池,进而加速铜包铝示踪线发生电化学腐蚀,一般1~2a内就会完全腐蚀断掉,从而失去示踪作用。
③铜芯电线的防腐保护层为PVC材料,其防水、防腐功能较好,但PVC材质容易老化,使示踪线使用寿命缩短;铜包钢与铜包铝的外防腐层为聚乙烯材质,即与PE管为同一材质,在具备了较好的防水性、防腐性的前提下,保证了与一起敷设的PE管道具有相同的使用寿命。
④理论上示踪线只要能够连通导电即可,但实际的燃气工程施工中,选择示踪线要考虑到需要有一定的抗拉强度,如果示踪线强度不够,往往会在管道回填土或地面有下沉时被拉断而失去作用。在施工的过程中,难免会出现示踪线被拉断的现象,因此,选择示踪线时不仅应考虑探测信号的强弱,也要考虑示踪线自身材质的强度,以减少施工中出现拉断问题[3]
6 结论
铜包钢示踪线在强度方面具有明显的优势,在传导探测信号方面也能够满足探测示踪需要,施工也较方便,如果接头防腐处理能做好,这种示踪线性价比最高。
铜芯电线示踪线对探测信号的传导最优,但是接头部位防腐做法较简陋,不能保证接头部位的防腐质量,且强度稍差,因此,铜芯电线不宜作为埋地燃气管道的示踪线。
铜包铝示踪线在强度、传导信号方面均没有优势町言,若接头防腐处理不好,1~2a内就会完全腐蚀断掉,因此,不宜作为埋地燃气管道的示踪线。
 
参考文献:
[1]袁厚明.地下管线探测技术[M].北京:中国石化出版社,2006:58-60.
[2]刘波.埋地PE燃气管道的示踪与定位[J].煤气与热力,2012,32(5):A25-A27.
[3]钟立.PE管示踪线施工的探讨[J].煤气与热力,2004,24(11):638-640.
 

  

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