“管道沒漏氣，就能繼續(xù)用？”——不少燃氣公司現(xiàn)場人員都曾這樣問過。長期埋地的PE燃氣管，在第三方施工、地質(zhì)沉降或回填碎石沖擊下，表面常出現(xiàn)劃痕、壓痕甚至裂紋。這些看似“皮外傷”的機械損傷，到底會不會在下一個供暖季變成“致命傷”？答案藏在“剩余強度”里。

一、為什么必須評估剩余強度

pe管屬于典型的粘彈性材料，損傷不會立刻脆斷，但會在內(nèi)壓、溫度與地應(yīng)力的耦合作用下緩慢擴展。若僅憑肉眼“看不出漏氣”就放過，可能讓裂紋在數(shù)年后突然失穩(wěn)，造成燃氣云爆炸。國內(nèi)多起事故復盤表明，70%的突發(fā)泄漏源于早期被忽視的機械損傷。剩余強度評估，就是把“看不見的隱患”換算成“可量化壽命”，為更換、降壓或加固提供決策依據(jù)。

二、現(xiàn)場三步法：快速鎖定高風險點

1. 精準定位：采用高頻Pig+聲學定位儀，在0.3 MPa運行壓力下完成帶氣檢測，可識別≥0.2 mm深的劃痕，定位誤差≤10 cm，避免大面積開挖。

2. 缺陷量化：開挖后，使用深度規(guī)+RTK全站儀，建立“損傷地圖”。對每處劃痕測量長度L、深度d、半徑r，記錄與焊縫、承插口的距離，拍照并貼上二維碼，方便后期追溯。

3. 環(huán)境因子打分：把回填土類型、地下水位、交通動載、運行溫差四項按1–5級賦分，分數(shù)越高，劣化越快，后期需縮短復檢周期。

三、實驗室復核：小試樣測出大真相

現(xiàn)場切下含損傷的30 cm管段，在22 °C、50年外推條件下做靜液壓試驗。試驗前，先采用CT掃描確定裂紋尖端鈍度，再按ISO 13479進行缺口管慢速裂紋擴展（SCG）測試。若試樣在165 h內(nèi)發(fā)生脆性破壞，則判定該損傷已穿透塑性區(qū)，剩余壽命不足5年；若超過500 h仍未破壞，可視作“穩(wěn)定缺陷”，允許在降壓20%條件下繼續(xù)服役，并設(shè)置5年復測倒計時。

四、有限元一秒算：把缺陷翻譯成“當量壓力”

將現(xiàn)場測得的L、d、r輸入ABAQUS，建立含損傷的PE80/PE100三維模型，材料本構(gòu)選用三參數(shù)粘彈性模型，內(nèi)壓逐級加載至1.5倍最大運行壓力。輸出最大Mises應(yīng)力σ_max，與材料屈服強度σ_y對比，得到強度折減系數(shù)RSF=σ_y/σ_max。行業(yè)普遍接受：RSF≥1.25可繼續(xù)運行；1.0≤RSF

五、壽命預測：把“經(jīng)驗”寫成“公式”

基于Arrhenius方程與裂紋擴展Paris律，擬合出PE管剩余壽命公式：

t_r= A·exp(Q/RT)·(K_IC / K_I )^m

其中K_I為應(yīng)力強度因子，與內(nèi)壓P、缺陷深度d呈正相關(guān)；A、Q、m為材料常數(shù)，可通過實驗室SCG數(shù)據(jù)回歸得到。把現(xiàn)場測得的P、d、溫度T代入，即可算出t_r。以SDR11 PE100管、運行壓力0.4 MPa、劃痕深度1 mm為例，剩余壽命約18年；若劃痕加深到2 mm，壽命驟降至6年，直觀告訴管理者“該花錢時必須花”。

六、風險控制與修復策略

1. 纖維增強聚乙烯帶纏繞：適用于RSF 1.0–1.25、缺陷長度

2. 鋼護套+注漿：對伴行地鐵、高荷載路段，采用D160×3 mm不銹鋼護套環(huán)向包裹，間隙注入改性環(huán)氧砂漿，既分擔內(nèi)壓，又抑制裂紋擴展，壽命可延長25年。

3. 換管觸發(fā)條件：RSF0.3 mm/年，滿足任一即啟動換管，避免“補丁疊補丁”的隱患疊加。

七、寫在最后

PE燃氣管的“老齡化”不是突然到來，而是每一次輕微刮傷、每一次溫度循環(huán)的累積。把剩余強度評估做成標準化動作，就像給管道做“心電圖”：不憑感覺、不靠運氣，用數(shù)據(jù)決定下一程是該加速、減速還是換道。只有讓“看不見的傷痕”被量化、被管理，燃氣安全才真正握在我們自己手里。