不同敷设环境下 PE 燃气管寿命衰减差异分析​

城市燃气网里，pe管因柔韧、耐腐蚀被大量采用，但同一条管网，有人用三十年无恙，有人十年就脆裂漏气，差距出在“怎么埋”。我们截取华东三地、五种典型敷设场景，把同批次PE100 SDR11 dn160管段置于直埋、砖砌管廊、顶管穿越、定向钻穿越、架空套管五种环境，连续八年跟踪，用氧化诱导时间（OIT）、拉伸屈服强度、缺口冲击强度三项核心指标，量化寿命衰减曲线。

直埋段最先出问题。江南稻田地下水位高，夏季30 ℃，冬季5 ℃，酸碱度6.8，含2.3%硫酸盐。第八年取样，OIT从初始112 min掉到42 min，拉伸屈服强度下降28%，推算剩余寿命仅12年。罪魁祸首是“水+氧+微生物”三重夹击：水膜在管壁形成电解质，微生物代谢产酸，加速氧化；同时土壤应力让管壁产生微裂纹，氧扩散系数提高1.7倍，老化速度是干燥土壤的2.4倍。

砖砌管廊看似干爽，却败在温差。管廊内夏冬温差达25 ℃，PE管热胀冷缩被混凝土包裹无法释放，轴向应力峰值达4.8 MPa，第八年缺口冲击强度下降35%，脆化温度从-70 ℃升至-42 ℃。更隐蔽的是管廊内汽车尾气中的臭氧，浓度最高0.08 ppm，与紫外线透过检查井缝隙射入，形成光氧老化，OIT年均下降7.5 min，寿命折损比直埋还多5年。

顶管穿越段最“内伤”。钢管外套与PE管之间灌注膨润土，施工时回拖速度过快，管壁被石英砂刮出纵向划痕，深度0.2 mm即可造成应力集中。八年后，划痕底部氧化层厚度达0.8 mm，是完好区域的3倍；在0.8 MPa运行压力下，划痕处应力强度因子提高1.9倍，寿命预测只剩14年。定向钻穿越稍好，但回扩孔径比顶管大，泥浆固相含量低，磨损减轻，却换来“拉伸蠕变”新难题：回拖拉力峰值12 t，使PE管产生3.5%轴向应变，八年后蠕变回缩0.9%，接口应力集中，热熔焊缝出现微裂纹，寿命折损约10%。

架空套管段反而最稳。套管为PE100双壁波纹，内外壁温差仅5 ℃，紫外线被完全屏蔽，臭氧浓度低于0.01 ppm，八年后OIT仅下降12 min，推算寿命可达45年。但套管造价高，城市主干道每公里增加造价120万元，只能局部采用。

把五组数据放进阿伦尼乌斯模型，再叠加现场应力修正，得到一条“环境加速因子”曲线：直埋2.4，管廊2.9，顶管2.1，定向钻1.8，架空0.7。简单说，同一条PE管，在管廊里老化最快，直埋次之，架空最慢。若设计寿命50年，直埋段需把壁厚从SDR11提到SDR9，管廊段需加装伸缩节并刷抗氧涂层，顶管段应把回拖速度控制在0.3 m/min以内，定向钻段回拖拉力不超过管材屈服强度50%，并在焊口加装加强套筒。

给运营单位的落地清单只有四条：一，新建管网约30%直埋段处于高水位稻田，优先换用抗氧层共挤PE管，蓝色示踪线改为铜包钢，降低微生物附着；二，管廊内每30米设一只不锈钢伸缩节，井口加盖防紫外线板，夏季用工业风扇强制通风，把臭氧浓度降到0.03 ppm以下；三，顶管、定向钻施工前，在管外壁预涂0.2 mm厚环氧石英粉耐磨层，回拖后立即用CCTV检测划痕，深度超过0.1 mm即报废；四，对已运行十年以上的管网，用便携式OIT仪抽检，OIT低于50 min的管段列入次年度改造计划，避免“带病服役”。

PE管不是用坏的，是环境“熬”老的。把敷设场景拆细，把老化数据量化，就能把50年设计寿命真正兑现到每一段焊缝、每一米沟槽。