能源转型对聚乙烯管道的启示

焦羽佳，吴 明，黄 珊

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）



能源转型对聚乙烯管道的启示

焦羽佳，吴 明，黄 珊

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

摘 要：随着煤炭、石油消费的降低，天然气在能源消耗比重的不断增加，较于传统钢管具有多项优势的聚乙烯管道势必会打开一个更广阔的市场。新气田的发现及“十三五”计划的实施推动着聚乙烯行业的迅速发展。然而面对既是机遇又是挑战的局面，聚乙烯管道要做出相应的转变，以确保能源转型中的优势地位。

关 键 词：能源转型；天然气；聚乙烯管道；十三五规划

从煤炭、石油到天然气再到可再生能源，这是人类利用能源方式不可避免的转型进程。18世纪60年代从英国开始的产业革命，使得能源结构发生第一次革命性变化，从生物智能转向了矿物能源。1990年世界一次能源消费构成中煤炭占27.3%。仅次于石油，居第二位。但随着燃烧煤炭、石油使得环境不断恶化以及新气田的开发，天然气在能源消耗中的占比越来越重。相比于传统的钢管，聚乙烯管最大的优点就是抗腐蚀能力强，柔韧性能好。虽然现在长输天然气的主管线依然选用的是钢管，但是在各地区分输入户的中低压燃气管网选用的多为聚乙烯管［1］。那么天然气用量的增加势必会给聚乙烯管道市场带来新的机遇与挑战。

1 天然气——能源转型的第一步

1.1 全球能源现状与展望

据BP公司2015年出版的《BP2035世界能源展望》统计［2］：煤炭这一从2000年以来增长最快的化石燃料（年均3.8%）变为增长最慢的燃料（年均0.8%）。然而天然气是增速最快化石燃料（年均1.9%）。从一次能源占比来看，直到2035年，石油和煤炭的占比呈持续下降的状态，分别从现在的33%、30%降至28%、26%。而天然气则从1965年的15%到现在的23%，预计2035达到26%，一直呈现上升的趋势。

1.2 天然气新发现

陆地及海洋中越来越多的天然气随着人类的探索不断的被发现［3］。

澳大利亚奥德赛石油公司2015年4月8日宣布，该公司位于澳大利亚海上WA-34-L生产许可证区块内的Pyxis-1勘探井在侏罗纪砂岩目的层中钻遇了18.5 m厚的纯产气层。

挪威石油生产商Det Norske Oljeselskap ASA （DETNOR）2015年4月8日表示，北海Skirne East远景区的25/6-5S勘探井的钻取工作即将完成，该井已经遇到厚达10 m的优质天然气层。初步估计储量达到300～1 000万桶标油。

2015年4月13日，挪威国家石油公司表示，公司在挪威海的Roald Rygg远景区钻取的6706/12-3勘探井遇到一个厚达38 m的天然气层，公司估计该远景区拥有1 200 ～ 4 400万桶标油的可开采天然气储量。

据道琼斯消息，挪威国家石油公司2015年6月9日表示，公司在唯一挪威海Aasta Hansteen区域内的Gymir远景区获得重大天然气发现，这已经是该公司过去三个月内在该区域的第三次重大天然气发现。挪国油表示，估计该发现可开采储量为600～1 900万桶石油当量。Snefrid Nord、Roald Rygg 和Gymir这三次发现的可开采天然气总储量为7500万～1.2亿桶石油当量。相当于Aasta Hansteen区域可开采储量的约三分之一。

埃及石油部7月20日表示，埃尼在埃及尼罗河三角洲发现了天然气，初步预测约有150亿m3天然气与凝析油储量，发现井位于埃及最大的气田之一阿布马迪气田。

1.3 “十三五”对天然气的新部署

国家能源局在京召开全国“十三五”能源规划工作座谈会，提出的五个方面谋划中两项提及天然气。一是坚持绿色发展，提出“两增加、一提高”三个目标（即增加非化石能源消费比重，增加天然气消费比重，提高煤炭清洁利用水平）。二是坚持共享发展，其中一项则是加快天然气管网建设。

“十三五”期间［4］，基于国家层面的能源结构优化和环境污染治理，2013年以来，我国陆续制定了《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》、《大气污染防治行动计划》、《能源行业加强大气污染防治工作方案》等纲领性文件。中美双方于2014年11月在北京发布了应对气候变化的联合声明，并首次正式提出中国碳排放在2030年达到峰值并努力早日达峰。

国家发改委在《关于建立保障天然气未定供应长效机制的若干意见》中提到，2020年我国天然气供应能力达到4 000亿m3（力争达到4 200亿m3）。《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》进一步提出有关常规气、页岩气及煤层气的事宜（2020年国产常规气达到1 850亿m3，页岩气产量力争超过300亿m3，煤层气产量力争达到300亿m3）。

2013年新版《天然气利用政策》明确了未来国内天然气的发展大方向。在城市燃气领域，全国城镇气化率达到60%以上（2020年），将天然气转变成城市居民的主要燃料。在交通运输领域，大多数中小城市的出租车将把天然气作为主要的燃料，大中城市的公交车也将逐步升级为以天然气等清洁燃料为动力的新型环保车辆。

初步规划［5］在“十三五”期间，西气东输三、四、五线；中俄东线、新疆和内蒙煤制气外输管道等将建成投产。

2 聚乙烯管——能源转型的重要载体

2.1 聚乙烯管道的发展

20世纪50年代聚乙烯管道首次用于水管，直到60年代才被运用到燃气输送［6］。70年代达到了飞跃性的发展，如今在新管道铺设及老旧管线维修更换中占主导地位［7］。美国从1960年开始铺设聚乙烯管，70年代以后新铺设的燃气管聚乙烯管道占比达到90%。由于1985年国际慕尼黑会议上通过了ISO/D IS4437B国际标准，在燃气管道中使用聚乙烯管得到了大多数国家的认可［1］。现今英国、丹麦等国PE燃气管道的普及率已经超过90%，1998年以后法国新敷设的中低压燃气管道几乎100%都采用PE管［8］。我国最早的聚乙烯燃气管道要追溯于1982年，虽然相对于欧美等发达国家起步较晚，但是近几年的发展迅猛，2008年城镇燃气PE管铺设率达到40%以上［9］，专家预计到2018年，PE燃气管占有率将达到60%。

2.2 PE管性能

PE管具有独特良好的柔韧性，断裂伸长率高达500%以上。具有很强的耐刮伤能力，在铺设过程中，无论是移动、弯曲还是穿插都相对比较容易。即使对管沟工况的要求也较低，这大大减低了施工经费，提高了经济效益［10］。对于地基沉降和管线偏移有很强的适应能力［11］，PE管在1984年的旧金山大地震；1994年洛杉矶大地震；1995年日本阪神大地震；2004年东南亚大海啸；2008年汶川大地震中都有卓越的表现，破坏率远远低于其他材质管线。在冲击实验中，当使用温度控制在-20～50 ℃范围内，只有在试样存在尖锐缺口时发生脆断［12］。作为惰性材料的聚乙烯，在20 ℃以下对于强酸强碱具有较好的耐腐蚀性［13］，这较于传统高腐蚀发生率的钢管是一个极大的优势。并且由于聚乙烯的可熔性，使得PE管具有良好的焊接性能，在额定的工作条件下，使用寿命高达50 a以上［14］。

2.3 聚乙烯管道面临的机遇与挑战

随着天然气的不断开发，使用量的增大，势必会给聚乙烯管带来一个广阔的市场。然而无论是从生产、制造、施工、燃气管网规划、检测等方面，聚乙烯管道都存在安全隐患。目前［8］国内聚乙烯生产企业已有上百家，拥有的PE管材生产线1 500左右，但仍有部分不法公司用非燃气用聚乙烯材料制造PE管材，给经济、人身安全造成极大的损害。管道安装人员施工不正确导致管材受损；管道埋深不足，为降低安装成本，回填未埋沙。城市化的推进使得地下管线错综复杂［15］，其中包括燃气、热力、供排水、电力、通信、广播电视、工业等管线及其附属设施，并分别隶属于不同部门建设管理。任何一方在开挖建设检修时，由于对地下管网情况掌握不足造成的第三方损坏事故不计其数。检测方面，目前国内还没有一部完备的聚乙烯管道安全运行检测方案，已有的也只是有关燃气用PE管安装、维护以及特种设备安全技术规范方面的规章制度。对于PE管道焊接接头内部质量检测也缺乏统计的规范标准，目前只是加强对技术人员的考核，但仍然无法杜绝无证上岗的现象。

3 应对能源转型聚乙烯管道所需转变

管材生产方面：国家要加强管理，对于聚乙烯管材验收做到全面高效，验收标准要与国际标准一致。并加大力度打击不法聚乙烯管材生产商，不但进行经济上的处罚，也要对行径恶劣的追究法律责任。

施工安装方面：在铺设新的管道前要与其他地下管线部门做好协调工作，对地下管网布局做到心中有数，并与各管线之间留出安全裕量。并在经济允许情况下，由有关部门派遣专业人员对施工作业情况进行监察。尽快制定焊接接头质量检测标准，拟定整个PE管线安全运行检测方案。

技术人员方面：对于在岗人员进行二次考核，并定期对技术人员进行培训，做到第一时间掌握最新技术。国家要加大对新型聚乙烯材料的开发研制力度，如何减小蠕变，提高强度，增大管径是现今需要突破的瓶颈。

4 结 论

由能源转型带来的天然气消费的增长势必会使聚乙烯管道得到再一次迅速的发展，然而聚乙烯管道固有的弊端会是阻碍发展的最大障碍。面对既是机遇又是挑战的局面，只有对聚乙烯管道做出转变，才能在这场能源转型的战役中取得胜利。

参考文献：

［1］李同华，邢士波，王相民，何庆坤. 聚乙烯管（PE管）技术发展与展望［J］.中国新技术新产品，2014（15）：75.

［2］BP.BP2035世界能源展望［R/OL］.2014.http：//www.bp.com/zh_cn/china

［3］信息动态［J］.国际石油经济，2015，23（8）：103-109；112.

［4］李伟，陈燕，粟科华等.“十三五”期间我国天然气行业发展环境分析［J］.国际石油经济，2015，23（3）：5-10.

［5］周淑慧，赵忠德，刘勇，等.“十三五”中国天然气消费研判与政策建议［J］.国际石油经济，2015，23（6）：13-19.

［6］邵煜.埋地管道的失效机理及其可靠性研究［D］.杭州；浙江大学，2008.

［7］秦永泉.含工艺缺陷聚乙烯管道热熔焊接接头力学性能试验研究［D］.浙江大学，2010.

［8］傅勇，徐振明. 几种聚乙烯管道的应用及专用料开发现状［J］. 现代塑料加工应用，2010（03）：57-61.

［9］熊道华.PE管道性能及其使用范围分析研究［C］.proceedings of the 2008非开挖技术会议暨第十二届中国国际非开挖技术研讨会，中国北京，F，2008.

［10］刘伯元. 21世纪塑料管材发展的机遇与挑战［J］. 石化技术与应用，2005，01：1-4+87.

［11］张玉川.塑料管的抗地震性能［J］.特种结构，2009，26（1）：9～11.

［12］何平笙.高聚物的力学性能［M］.中国科技大学出版社，2008.

［13］施建峰.聚乙烯管道电熔接头冷焊形成机理及其检测和评定方法［D］.杭州：浙江大学，2011.

［14］徐成. 聚乙烯管韧性失效寿命预测方法研究［D］. 杭州：浙江大学，2 012.

［15］吕淼.中国城镇燃气行业发展现状及政策建议［J］.国际石油经济，20 15，23（6）：23-29.

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

中图分类号：TQ 325.1+2

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0370-03

收稿日期：2015-11-16

作者简介：焦羽佳（1989-），女，辽宁沈阳人，硕士研究生，2013年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：从事管道完整性技术研究方向。E-mail：1225219467@qq.com。