PE(聚乙烯)材料由于其強(qiáng)度高、耐腐蝕、無毒等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于給水管制造領(lǐng)域。因?yàn)樗粫?huì)生銹,所以,是替代普通鐵給水管的理想管材。
管道發(fā)展:
我國(guó)塑料管道發(fā)展很快,質(zhì)量在不斷提高。其中聚乙烯PE管由于其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于建筑給水,建筑排水,埋地排水管,建筑采暖、輸氣管,電工與電訊保護(hù)套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等。其主要應(yīng)用于城市供水、城市燃?xì)夤?yīng)及農(nóng)田灌溉等領(lǐng)域。
一 、應(yīng)用范圍
20世紀(jì)90年代以來我國(guó)的合成樹脂工業(yè)蓬勃發(fā)展,產(chǎn)量和消費(fèi)一直保持著良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。目前,我國(guó)合成樹脂生產(chǎn)能力達(dá)到1000萬噸,列美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)之后,居世界前五位。但是,塑料管道所需的各種專用樹脂尚有較大缺口,在我國(guó)雖然PE和PP樹脂產(chǎn)量很大,但適合做管材的樹脂不多,尤其是適合做城市供水、城市燃?xì)廨斔陀玫腜E管專用料和建筑冷熱水用的PP-R專用料更少,還需進(jìn)口一定數(shù)量的塑料管道專用樹脂。
二、 PE管道特性
具有優(yōu)良的耐腐蝕性
?。?)聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性、較好的衛(wèi)生性能和較長(zhǎng)的使用壽命
聚乙烯為無惰性材料,除少量強(qiáng)氧化劑外,可耐多種化學(xué)藥品侵蝕,且不易滋生細(xì)菌。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因?yàn)樗芰瞎懿谋绕漭斔芎牡汀⑸钅芎牡?、重量輕、水流阻力小、安裝簡(jiǎn)便迅速、造價(jià)低、壽命長(zhǎng)、具有保溫功能等,還因?yàn)樗芰瞎苣透g、不易滋生微生物等性能優(yōu)于鋼管及鑄鐵管。
聚乙烯管材的使用壽命為50年以上,這一點(diǎn)不僅已為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外的一些先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)所確認(rèn),而且已經(jīng)被實(shí)踐所證明。
聚乙烯能夠推廣應(yīng)用的另一個(gè)原因是因?yàn)榫勐纫蚁┤找媸艿江h(huán)境保護(hù)方面的壓力。首先是聚氯乙烯本身的衛(wèi)生性能問題:眾所周知,在正規(guī)生產(chǎn)和嚴(yán)格控制下生產(chǎn)聚氯乙烯管是可以保證衛(wèi)生性能的,容許應(yīng)用在飲用水領(lǐng)域。但是還是有人擔(dān)心在控制不嚴(yán)的地方可能會(huì)發(fā)生問題:如聚氯乙烯樹脂中氯乙烯單體的超標(biāo),在給水用聚氯乙烯管的配方中誤用了有毒的助劑。把不保證無毒的排水用聚氯乙烯管和管件誤用到了給水管和管件等。其次是聚氯乙烯管的回收問題:聚氯乙烯和聚乙烯一樣是熱塑性塑料,從理論上講都是可以利用的,但是各國(guó)的證明,舊塑料制品能回收再生的比例有限,主要的處理方式是焚燒回收能源,聚氯乙烯因?yàn)楹龋诜贌龝r(shí)控制不好就可能產(chǎn)生有害物質(zhì),而聚乙烯僅含碳?xì)洌贌笊伤投趸?。所以在歐美等國(guó)家,現(xiàn)在聚氯乙烯的應(yīng)用正受到一些環(huán)境保護(hù)組織日益加重的壓力。
具有獨(dú)特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力
?。?)聚乙烯具有獨(dú)特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力
聚乙烯管道系統(tǒng)的撓性有著巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。聚乙烯的撓性是一個(gè)重要的性質(zhì),它極大的提高了該材料對(duì)于管線工程的價(jià)值。良好的撓性使聚乙烯管可以盤卷,以較長(zhǎng)的長(zhǎng)度進(jìn)行供應(yīng),避免了大量的接頭和管件。例如在全國(guó)城市改水示范單位——南通自來水公司在一戶一表改造中選材時(shí)便充分利用了PE小口徑管材可盤卷的特性,從水表至用戶一根管材到底,中間無須管接頭,既節(jié)約了成本,又提高了工效。PE小口徑管的這種特性已得到全國(guó)各城市有水表出戶工程的自來水公司的認(rèn)可,成為其改水作業(yè)的產(chǎn)品。同時(shí),撓性和重量輕及具有優(yōu)良的耐刮痕能力,使之可采用多種可減輕對(duì)環(huán)境和社會(huì)生活的影響且費(fèi)用經(jīng)濟(jì)的安裝方法,如免開挖施工技術(shù)。免開挖施工技術(shù)是指利用各種巖土鉆掘的技術(shù)手段,在地表不開溝(槽)的條件下鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線的施工技術(shù)。多種免開挖施工技術(shù)非常適宜采用聚乙烯管材,如鋪設(shè)新管線的水平定向鉆進(jìn)和導(dǎo)向鉆進(jìn)法,原位更換舊管線的脹管法及修復(fù)舊管線的穿插更新內(nèi)襯法及各種改進(jìn)的內(nèi)襯法(折疊變形法、熱拔法和冷軋法)。
PE獨(dú)特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運(yùn)動(dòng)和端載荷。從表面上看,強(qiáng)強(qiáng)度和剛性方面,塑料埋地管不及水泥管及金屬管道,但從實(shí)際應(yīng)用看,塑料埋地管是屬于“柔性管”,在正確設(shè)計(jì)和鋪設(shè)施工下塑料埋地管是和周圍土壤共同承受負(fù)載的。所以塑料埋地管不需要達(dá)到“鋼性管”一樣的強(qiáng)度和剛性就可以滿足埋地使用中的力學(xué)性能的要求。同時(shí),聚乙烯的壓力松弛特性可有效地通過形變而消耗應(yīng)力,其實(shí)際軸向應(yīng)力水平遠(yuǎn)比理論計(jì)算值低,而且其斷裂伸長(zhǎng)率一般都大于500%,彎曲半徑可以小到管直徑的20~25倍,是一種高韌性材料,對(duì)地基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強(qiáng),這些特點(diǎn)使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的最為優(yōu)秀的管道。例如在1995年日本神戶大地震中,PE給水管及燃?xì)夤芫褪俏ㄒ恍颐獾墓艿老到y(tǒng)。
具有非常突出的耐低溫性能
?。?)聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能
PE管的低溫脆化點(diǎn)為-70℃,優(yōu)于其他管道。在冬季野外施工時(shí)聚氯乙烯(PVC-U)管容易脆裂,我國(guó)北京地區(qū)鋪設(shè)聚氯乙烯(PVC-U)埋地給水管試點(diǎn)工程中總結(jié)的一條經(jīng)驗(yàn)是溫度在零度以下就不適宜進(jìn)行聚氯乙烯(PVC-U)管的鋪設(shè)施工了。還有一個(gè)明顯的佐證,為改進(jìn)PP的韌性和低溫耐沖擊性能,可將乙烯與丙烯單體共聚制成無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R),其一般采用iPP的工藝路線和方法,使丙烯和乙烯的混合氣體進(jìn)行共聚合,得到主鏈中無規(guī)則地分布著丙烯和乙烯段的共聚物(即PP-R管材料),PP-R管材料中的乙烯含量大多在3%左右。但改善后的PP-R耐低溫性能仍不盡人意,其脆化點(diǎn)約為-15℃,遠(yuǎn)高于聚乙烯管的脆化點(diǎn)溫度-70℃。
具有良好的快速裂紋增長(zhǎng)斷裂韌性
(4)聚乙烯具有良好的快速裂紋增長(zhǎng)斷裂韌性
發(fā)生快速裂紋增長(zhǎng)破壞時(shí),裂紋可以100~45m/s速度快速擴(kuò)展幾百米至十幾公里,造成長(zhǎng)距離管路損壞,發(fā)生大規(guī)模泄漏事故,以及后續(xù)的燃燒爆炸(輸天然氣)或洪水(輸水)事故。這種事故發(fā)生概率不大,一旦發(fā)生,危害極大。最近十幾年來,這種破壞方式已被認(rèn)為是塑料燃?xì)廨斔凸苤行枰^對(duì)防止的最具危險(xiǎn)性的事故。對(duì)塑料壓力管的持續(xù)發(fā)展來講,防止發(fā)生快速裂紋增長(zhǎng)破壞要求的重要性已經(jīng)超過了對(duì)長(zhǎng)期壽命強(qiáng)度性能的要求。其原因?yàn)椋涸谕籗DR(管材直徑與其厚度之比)時(shí),計(jì)算的長(zhǎng)期壽命—長(zhǎng)期強(qiáng)度與增大管徑無關(guān)(實(shí)際上大口徑管可能比小口徑管安全),但快速裂紋增長(zhǎng)危險(xiǎn)隨管徑增大而增加。在現(xiàn)有大品種塑實(shí)驗(yàn)方法料管中,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等,達(dá)到一定管徑時(shí),由防止快速裂紋增長(zhǎng)破壞所決定的許用壓力,總是比由長(zhǎng)期強(qiáng)度問題所決定的許用壓力低。也就是說,按防止快速裂紋增長(zhǎng)破壞的要求決定了許用壓力后,長(zhǎng)期壽命(如20℃,50年)要求可自行得到滿足;快速裂紋增長(zhǎng)斷裂韌性差的材料將遭到淘汰,不管它的長(zhǎng)期強(qiáng)度性能好或壞。如聚氯乙烯(PVC-U)燃?xì)夤芤呀?jīng)基本上全部被聚乙烯(PE)燃?xì)夤芩〈?。歐洲聚氯乙烯(PVC-U)給水管被聚乙烯(PE)管取代的趨勢(shì)已經(jīng)明朗。
我國(guó)尚未建立監(jiān)控快速裂紋增長(zhǎng)破壞的試驗(yàn)裝置。我國(guó)的塑料壓力管標(biāo)準(zhǔn)都未涉及這一問題,這表明我國(guó)的塑料壓力管水平比世界一般水平至少落后一個(gè)發(fā)展階段。
聚乙烯管道安裝連接方便可靠
?。?)聚乙烯管道安裝連接方便、可靠
聚乙烯管可以用比較方便的熱熔對(duì)接、承插方法得到可靠的、內(nèi)表面與原管材接近的牢固連接(連接處有不大的熔接凸起環(huán)),或采用專門的電熔管件連接聚乙烯管。對(duì)于小口徑管材還可以采用我們公司生產(chǎn)的卡壓式連接,連接方便可靠(此種產(chǎn)品是我們公司引進(jìn)的技術(shù),廣泛應(yīng)用于我國(guó)許多水司的一戶一表工程)。聚乙烯管的熔接接頭可以承受軸向負(fù)荷而不發(fā)生泄露和脫開。
使用規(guī)定:
一般規(guī)定
①管材、管件應(yīng)具有質(zhì)量檢驗(yàn)部門的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和生產(chǎn)廠的合格證。
②管材存放、搬運(yùn)和運(yùn)輸時(shí),應(yīng)用非金屬繩捆扎,管材端頭應(yīng)封堵。
③管材、管件存放、搬運(yùn)和運(yùn)輸時(shí),不得拋摔和劇裂撞擊。
④管材、管件存放、搬運(yùn)和運(yùn)輸時(shí),不得曝曬和雨淋;不得與油類、酸、咸等其它化學(xué)物質(zhì)接觸。
⑤管材、管件從生產(chǎn)到使用之間的存放期不宜超過一年。
材料驗(yàn)收
① 接收管材、管件必須進(jìn)行驗(yàn)收。先驗(yàn)收產(chǎn)品使用說明書、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書和各項(xiàng)性能檢驗(yàn)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等有關(guān)資料。
② 驗(yàn)收管材、管件時(shí),應(yīng)在同一批中抽樣,并按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《給水用(PE)聚乙烯材》進(jìn)行規(guī)格尺寸和外觀性能檢查,必要時(shí)宜進(jìn)行全面測(cè)試。
存放
① 管材、管件應(yīng)該存放在通風(fēng)良好、溫度不超過40℃的庫(kù)房或簡(jiǎn)易的棚內(nèi)。
② 管材應(yīng)水平堆放在平整的支撐物或地面上。堆放的高度不宜超過1.5米,當(dāng)管材捆扎成1mx1m的方捆,并且兩側(cè)加支撐保護(hù)時(shí),堆放高度可適當(dāng)提高,但不宜超過3m,管件應(yīng)逐層疊放整齊,應(yīng)確保不倒塌,并且便于拿取和管理。
③ 管材、管件在戶外臨時(shí)堆放時(shí),應(yīng)有遮蓋物。
④ 管材存放時(shí),應(yīng)將不同直徑和不同壁厚的管材分別堆放。
搬運(yùn)
① 管材搬運(yùn)時(shí),必須用非金屬繩吊裝。
② 管材、管件搬運(yùn)時(shí),應(yīng)小心輕放,排列整齊。不得拋摔和沿地拖曳。
③ 寒冷天氣搬運(yùn)管材、管件時(shí),嚴(yán)禁劇烈撞擊。
運(yùn)輸
①車輛運(yùn)輸管材時(shí),應(yīng)放在平車底上,船運(yùn)時(shí),應(yīng)放置在平坦的船艙內(nèi)。運(yùn)輸時(shí),直管全長(zhǎng)應(yīng)設(shè)有支撐,盤管應(yīng)疊放整齊。直管和盤管均應(yīng)捆扎、固定,避免相互碰撞,堆放觸不應(yīng)有可能損傷管材的尖凸物。
②管件運(yùn)輸時(shí),應(yīng)按箱逐層疊放整齊,并固定牢靠。
③管材、管件在運(yùn)輸途中,應(yīng)有遮蓋物,避免曝曬和雨淋。