自欧美发达国家六十年代开始采用聚乙烯（PE）管道输配燃气，到八十年代中期，技术已相当成熟。我国国家标准聚乙烯燃气管材（GB15558.1：1995）、管件（GB15558.2：1995）和建设部工程设计行业规程（CJJ63：95）基本上体现了这一成熟水平。但值得注意的是进入九十年代后，聚乙烯燃气管道技术仍在迅速发展中。本文将就近十年来的一些主要进展做一简要介绍。
1.管材原料
管材原料方面的主要进展有：
（1）1989年，比利时SOLVAY公司开发了第三代聚乙烯管材树脂，称为PE100等级。该材料具有双峰型分子量分布，结构上与第二代（PE80）管材级聚乙烯树脂显著不同。PE100较单峰型PE80树脂性能上的进步主要体现在如几个方面：优异的慢速裂纹增长抵抗能力，卓越的快速裂纹扩展抵抗能力和较好改善了刮痕敏感度，以及具有较高的刚度。PE100在90年代成为聚乙烯管材料发展的亮点。北欧化工（瑞典和芬兰）（1993年）、赫斯特（德国）（1996年）、菲纳（比利时）（1998年）等厂家陆续推出自己的PE100产品。PE100的出现有效扩展了聚乙烯燃气管口径范围和压力区间。
但应指出的是PE100的出现，并不意味着PE80中密度聚乙烯（MDPE）的终结。PE80MDPE在实践中表现了优异的性能，并由于其良好的可挠性，而便于盘卷和压扁阻气。
（2）聚乙烯管材料长期性能的评价形成了科学的方法
聚乙烯管材料等级确认及命名的基础是对管材料长期耐内压性能的评价。已形成了统一的标准方法ISO/TR9080：1992，可求取材料的最小要求强度（MRS），并据此确定塑料管材料的ISO等级。目前商品化的聚乙烯管材料共有5个等级：PE100，PE80，PE63，PE40，PE32。ISO4437：1988要求的材料基本上是PE63和PE80。ISO4437：1997要求的材料则为PE80和PE100。GB15558.1：1995对材料的要求基本含义为PE80。ISO4437：1997中的材料等级分类明确以ISO/TR9080为基础；而GB15558.1：1995对材料等级的要求近似于ISO4437：1988，此二标准中对长期静液压强度的获取方法与ISO/TR9080尚有相当的差别。此外，国内目前已开始实际使用PE100材料制造的聚乙烯燃气管。
ISO的管材料等级分类体系已为除北美部分国家外，世界各国广泛采纳和应用。ISOTR/9080：1992的发布及产品标准（ISO4437：1997）的要求，使得树脂制造商依据ISO/TR9080提供聚乙烯燃气管材料的等级证明成为必须。欧洲及日本、韩国的树脂制造商都按照ISO方法，提供其生产的聚乙烯管材混配料的等级和相关证明。
目前ISO/TR9080已进一步规范和简化为ISO：DIS9080：1998，更加简便、统一和实用。我国已据此制订完成相应的国家标准GB/T18252—2000“塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定”。
（3）综合考察聚乙烯管材料的性能
材料的发展及管材应用的实践表明，仅仅通过最小要求的强度来选择聚乙烯燃气管材料是不够的。建立在MRS基础上的塑料管ISO等级评价体系虽然考虑到了塑料管的主要力学因素，但不全面。目前比较前面的方法是根据产品要求的几种主要力学性能指标，综合考察最小要求强度（MRS）、快速裂纹扩展（RCP）、慢速裂纹增长（SCG）、耐气体组分和温度效应。特别是快速裂纹扩展（RCP）、慢速裂纹增长（SCG）试验方法的研究相当活跃。比较成熟的几种聚乙烯管材料SCG研究方法（NPT、PENT、FNCT）和RCP研究方法（FS、S4）均已或正在形成ISO标准，其中，NPT和FS、S4等方法已为ISO4437：1997采用，用于评价聚乙烯燃气管材料及管材。
2．管道设计承压能力与经济管径
根据ISO4437：1997，标准规定最小的总设计（使用）系数为2，由此PE80聚乙烯燃气管的最大工作压力可达到8bar（SDR11系列）；但实际使用时，均采用了比较大的安全系数，如英国，PE80燃气管最大工作压力通常为5.5bar（SDR11系列）。我国GB15558.1：1995规定聚乙烯燃气管的最大工作压力为4bar（SDR11系列）。由于PE100的出现，聚乙烯燃气管道的最大工作压力根据标准可达到10bar（SDR11系列），英国实际使用已达到7bar，于1989年进行区域现场试验成功后，到1992年，即已铺设150km的管子。法国煤气公司已使用到8bar（PE100，SDR11）。德国等国家聚乙烯燃气管道已使用到10bar（PE100，SDR11）。
美国煤气协会（AGA）也正在做提高聚乙烯燃气管道最大允许工作压力的努力，拟从100psi（6.9bar）（SDR11）提高到125psi（8.6bar）（SDR11），相应聚乙烯燃气管的设计系数（F）从0.32提高0.40。
ISO4437：1997规定聚乙烯燃气管材的最大外径为630mm，但实际应用的聚乙烯管道均低于此外径，如英国煤气公司（BG）使用的聚乙烯管道最大外径为500mm。考虑到经济性，聚乙烯燃气管用量最大的在250mm外径以下。PE100的设计应力提高，使得其具有竞争力的管材外径得到提高。我国聚乙烯燃气管标准规定的最大外径为250mm，但目前实际已使用到400mm。
尽管聚乙烯燃气管道实际使用中，还从来没有发生过快速开裂事故，但对聚乙烯燃气管道快速裂纹扩展的研究在90年代却得以深入的发展，突出表现在小尺寸稳态试验（S4）方法（英国帝国理工大学提出）的建立及基于该方法的大量研究。尽管有关研究还在继续，而且根据目前的研究成果，在聚乙烯燃气管的实际应用过程中，可能发生快速裂纹扩展的可能性非常非常低，并已存在一些初步有效的设计控制方法。但ISO4427：1997及有关欧洲标准已明确提出对聚乙烯燃气管及其材料的抵抗快速裂纹扩展性能（全尺寸实验方法及S4实验方法）的要求。
3．熔接技术
聚乙烯燃气管道在熔接技术方面的主要进展有：
(1）电熔连接的发展关于电熔连接的第一项专利是在1954年取得的，但直到1975年由瑞士GeorgFisher公司设计的适合于燃气系统的电熔管件制造线才出现。然而使用电熔管件进行燃气管道的连接是八十年代在欧洲才全面发展起来的。进入九十年代中期，电熔连接技术在美国、日本等国家也得到了较快的发展。九十年代电熔连接技术的发展主要体现在：
1）管件的材质紧跟管材材质的发展，国际上已有多家电熔管件制造商开发生产PE100材料的管件。
2）电熔管件的结构经过不断的发展，改进，走向成熟。具有宽的熔接区，较长的插入深度和冷却区。GeorgFisher公司1997年推出了它的模块化设计的电熔鞍形管件和过渡管件系统，实现了由一些基本元件在车间和施工现场组合成所需管件，减少库存，方便应用。
3）电熔连接设备已进入第三代（多功能），可以现场进行熔接质量控制，并且确保设备和安装的可追溯性。
4）电熔管件的自动识别系统可使电能按照一定方式自动输与电熔管件，在九十年代后期，实现了标准化。有三种类型：数字识别系统，机电识别系统和自调节系统。
目前大多数电熔管件采用的是数字识别系统，熔接参数以及其它信息以代码的形式记录在条形码、磁卡等数据载体上，熔接控制器从上述载体中读出参数后自动控制熔接。
最为常用的是条形码，有两类标准系统：24位的交叉2/5码和32位的交叉2/5码。使用条形码记录熔接数据为电熔管件制造商和熔接控制器制造商提供了很多便利：管件制造商可在条形码上记录它所认为正确的熔接参数；熔接控制器制造商可自由设计它自己的软件和机器，可以决定那些数据需要显示，哪些命令需要执行以及数据的记忆方法等等。
磁卡在具有上述优点的同时，还具有如下优点：存储数据的空间更大；可以用做熔接操作员的“通行证”。因而被认为更有利于聚乙烯燃气管道安装的质量控制。
机电识别系统的主要特点是将设置在电熔管件的识别电阻的测量值转换为熔接时间。此外，还有管件识别等功能。该系统要求电熔管件的接线柱端头具有特殊的结构。英国FUSION公司电熔管件即是在通电柱头上附加识别电阻。
自调节系统是利用熔接时管材管件界面处电热丝周围的聚乙烯材料由固态转化为液态，体积膨胀导致熔接区域压力增高的特性来自动切断电能的供应。这种调节方式自动地考虑到了管材管件的装配偏差，环境温度，控制器的输出电压和管件电热丝的电阻等因素对熔接的影响。法国燃气公司和PEI公司共同研制成功的自动调节电熔管件（RAR），在承口处设校准井，内置一个与电熔控制器相连的传感器。焊接时，熔化聚乙烯材料向外热膨胀，传感器将此信号传递给熔接控制器，而自动停止焊接。
5）近年电熔管件成型技术最主要的进展是成型的自动化。芬兰Tooler公司推出了EfimaticL63电熔管件全自动化制造系统，最大生产能力每小时1000件，不仅保证了电熔管件制造的精度，而且极大地提高了生产效率，增加了产品的市场竞争力。当电熔管件直径增大时，壁厚加大，注塑成型的冷却时间过长，极大地影响了管件的制造效率。为此，日本东京煤气公司等开发了电熔管件的多层成型技术（MLMT）。
(2）热熔连接的发展
热熔对接设备的发展方向是全自动化，不仅可消除人为因素，并且可实现可追溯性。英国燃气公司首先进行研制，主要是针对大口径管子，因为传统机器用于直径大于315mm的管子时已出现问题。英国、德国、比利时、法国、美国等均已开发半自动、全自动设备。
对聚乙烯管道热熔对接工艺的研究一直在进行。目前一些主要国家（如英国、德国、比利时、芬兰等）聚乙烯管道热熔对接的工艺参数不尽相同，而且由于材料的不断发展，对工艺变化的要求也是必然的。
采用比较广泛的熔接工艺是德国焊接协会（DVS）发布的。比利时根特大学对DVS的熔接工艺改变了两个参数：温度由215℃提高到225℃；加热压力降低了50%。并认为压力有进一步降低的可行性。
瑞典排污塑料管质量委员会（KP-Council）根据实际经验的研究认为，冷却时间应进一步延长，特别是对厚壁管材。
1993年，英国水研究中心（WRC）提出一种“双压”（dualpressure）连接法用于壁厚大于20mm聚乙烯管的连接。该方法与通常的焊接程序的主要差别在熔接阶段的冷却压力降低。
热熔对接的非破坏性检验也是一个发展研究的一个重要内容。美国McElory公司推出了聚乙烯管热熔对接接头的超声波检查系统——Ultra-Mc。其原理是当透射超声波遇到界面时，会全部或部分反射。该系统由微机控制并对检查结果进行分析判断。检查的口径范围目前为DN63——315mm。
(3）管道连接新方法的开发
美国天然气研究所（GRI）开发了用于连接和修理聚乙烯天然气输配管线的新方法。该方法使用了一个称为“SmartHeat”的自调、恒温加热的新技术。该技术具有能较好地控制温度，连接件和装配费用低的优点。其产品于1995年在美国开始了商业销售。
4.可追溯性与质量保证体系
为保证燃气输配系统安全，要求有关各方建立有效的质量保证体系。根据ISO9000系列标准建立的质量保证体系的一个要素是可追溯性。
可追溯性的最初含义是制造代码（制造批次的区分），可确保最终用户通过供应商追溯所需要的必要信息，直到原材料的批次。但目前欧洲一些采用聚乙烯管道的燃气公司扩展了对可追溯性的要求，其中包括何时、何地、由谁，什么产品（管材、管件、阀门）被安装在管网中，及所采用的连接技术。
聚乙烯燃气管道应用发展到90年代，产生了一些明显的变化。如电熔连接多功能控制器的采用，和管网安装中独立承包商的介入，责任需要明确界定。显然首先要求的是可靠的数据记录。采用电子数据处理设备的先进熔接控制器可在现场自动记录所要求的数据。使燃气公司提高统计分析的效率（安装产品的数量、采用的连接技术、完成任务的数量等），同时也有助于评价产品供应商和安装队伍的表现。如果破坏发生，详细的数据在破坏分析中非常有用，并且有助于预防和纠正计划。
可追溯性延伸了电熔管件数据载体的数据的范围，因此要求采用磁卡或32位的条形码。
5.大口径盘卷管材
传统上，对于外径≤63mm的聚乙烯管材，可以以盘管形式供货。GB15558.1—1995规定“可盘管的管材外径宜不大于110mm”。但近十年的发展趋势是可盘管的管材外径扩大。如法国煤气公司所用的聚乙烯管材，外径≤63mm的聚乙烯管材，以盘管形式供货；63mm<外径≤160mm的管材，以大线轮形式供货；外径≥200mm的管材，以直管的形式供货。
美国燃气技术研究所（IGT）也研究开发了盘卷、运输、安装大口径聚乙烯燃气管的新方法。现大口径盘卷PE管，通常指4英寸（101.6mm）和6英寸（152.4mm）直径，长度为250英尺（76m）至1000英尺（384m），在美国已广泛采用，美国燃气工业每年因此节约四千万美圆。
盘卷管通常需要进行整圆处理，有些盘卷管可能还需要拉直。直径愈大，温度愈低，材料的密度愈高，愈有可能需要拉直。实践经验表明，4英寸SDR11的管材，在温度60℉（15℃）之上，通常不需要拉直处理。
6.非开挖技术
非开挖施工技术（TrenchlessTechnology）是指利用各种岩土钻掘的技术手段，在地表不开沟（槽）的条件下铺设、更换或修复各种地下管线的施工技术。与传统的挖槽施工法相比，非开挖施工技术具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低且社会效益显著等优点。非开挖施工技术种类较多，可用于铺设新管线、更新旧管线（原位更换）和修复旧管线。采用非开挖技术施工聚乙烯燃气管无论是在欧美，还是亚洲的日本、香港等地，均已比较广泛应用。常用的有水平定向钻进施工法（HDD）（铺设新管）、传统内衬法（旧管道的穿插更新，插入的PE管与旧管道之间有一定间隙）、改进内衬法（PE管在送入旧管道之前，进行折叠变形处理，或通过热拔和冷轧进行缩径，进入旧管后，通过加热、加压或自然作用使得PE管与旧管道达到紧密配合）、爆管或胀管法（对旧管道的原位更换）。由于聚乙烯管道具有一体化的管道连接方式（熔接），优良的挠性和良好的抵抗刮痕开裂的能力，因而用于非开挖工程，具有更为独特的技术经济优势。
7.聚乙烯燃气管道的定位
传统上聚乙烯燃气管道采用金属示踪线或薄膜型检测带来定位。近年来，美国天然气研究所（GRI）对另外的定位方法进行了研究，包括声波示踪系统、电子信标系统和磁性PE管系统。其中，磁性PE管最为引人注目，它是在聚乙烯材料中加入磁性粒子，在挤出管材时，通过旋转磁化器对管材施加正弦磁力场。探测管子的磁力场可以对埋地的PE管准确定位。研究认为该方法具有费用经济、永久可靠的优点。美国PhilipsDriscopipe公司1998年推出了磁性PE燃气管产品。
自本文所述，可以看到聚乙烯燃气管道发展总的目标为：拓展聚乙烯管道的应用范围；降低运行维护费用；发展新的安装方法；提高管线系统的可靠性和安全性。有些技术尚有待于实践的进一步检验。有些技术则由于国情及发展阶段、发展基础的不同，在我国目前尚无法得到应用，但应得到关注。本文对我国聚乙烯燃气管道的发展提出如下建议：
1.关于我国聚乙烯燃气管国家标准的修订
我国聚乙烯燃气管国家标准目前正在修订，修订将充分考虑到技术及标准的发展，管材原料将明确为PE80和PE100燃气管用混配料；管材标准中将规定PE100原料制造的SDR11的聚乙烯燃气管最大工作压力为10bar；管材最大公称外径将由目前的250mm扩大到630mm。
2.关于城镇燃气设计规范的修订
我国国家标准GB50028“城镇燃气设计规范”目前正在修订中，根据修订本征求意见稿（2001年8月），我国城镇燃气管道按输送压力P分为7级（表1）。
表1城镇燃气输送压力（表压）分级
名称
