給水用聚乙烯管材國際標準(ISO4427)直到1996才正式發布。在我國,國家標準GB/T13663是參照ISO4427 1999編制的,並於2000年頒布實施,但pe管配件的標準和工程技術規範仍在不斷完善中。這說明我國pe管質量不穩定,管材和管件的配套不完善,在生產和施工中無法保證質量。
典型用途[1]給水管道、家用管道、房屋墻板、商用機器外殼、電子產品包裝、醫療器械、食品包裝等。2.PE供水管1。適用範圍
20世紀90年代以來,我國合成樹脂工業蓬勃發展,產量和消費量壹直保持良好的增長勢頭。目前,我國合成樹脂產能達到10萬噸,僅次於美國、日本、德國和韓國,居世界前五位。但塑料管材所需的各類專用樹脂仍有較大缺口。雖然我國PE和PP樹脂產量較大,但適用於管材的樹脂並不多,尤其是城市供水和城市輸氣用PE管材和建築冷熱水用PP-R專用料。需要進口壹定數量的塑料管專用樹脂。
中國塑料管材發展迅速,質量不斷提高。目前,已初步形成以PVC-U管、pe管、PP-R管為主的塑料管產業。其中,聚乙烯(PE)管因其獨特的優點,廣泛應用於建築給水、建築排水、埋地排水管道、建築采暖、輸氣管道、電氣和電信保護套管、工業管道、農業管道等。主要用於城市供水、城市供氣和農田灌溉。
二、PE管道的特點及社會效益分析
我們通過比較附表中常見給水(冷)管的特性來分析。
(1)聚乙烯具有優異的耐腐蝕性、良好的衛生性能和較長的使用壽命。
聚乙烯是非惰性材料。除少量強氧化劑外,能抵抗多種化學物質的腐蝕,不易滋生細菌。眾所周知,鋼管和鑄鐵管之所以被塑料管取代,不僅僅是因為塑料管的能耗更低,生活能耗更低,重量更輕,水流阻力更小,安裝更簡單快捷,成本更低,使用壽命更長,還有保溫功能,還因為塑料管比鋼管和鑄鐵管耐腐蝕性能更好,不易滋生微生物。
聚乙烯管的使用壽命在50年以上,這不僅得到了國際標準和國外壹些先進標準的證實,也為實踐所證明。
聚乙烯能夠推廣應用的另壹個原因是PVC越來越受到環保的壓力。首先是PVC本身的衛生性能:眾所周知,PVC管材的生產在正規生產和嚴格控制下,可以保證衛生性能,允許用於飲用水領域。但仍有人擔心管控不嚴的地方可能會出現問題,如PVC樹脂中氯乙烯單體超標、給水用PVC管材配方中濫用有毒添加劑等。排水用無毒PVC管材和管件被誤用為供水管材和管件。其次,PVC管的回收:PVC和聚乙烯壹樣,都是熱塑性塑料,理論上可以使用。但各國證明,舊塑料制品可回收利用的比例有限,主要處理方式是焚燒回收能源。因為PVC含有氯,焚燒過程中如果控制不好可能會產生有害物質,而聚乙烯只含有碳氫化合物,焚燒後會產生水和二氧化碳。因此,在歐美等國家,PVC的應用受到壹些環保組織越來越大的壓力。
(2)聚乙烯具有獨特的柔韌性和優異的耐擦傷性。
聚乙烯管道系統的柔性具有巨大的技術和經濟價值。聚乙烯的柔韌性是壹項重要的性能,這極大地提高了這種材料在管道工程中的價值。良好的柔韌性使聚乙烯管能夠以較長的長度盤繞和供應,避免了大量的接頭和配件。如全國城市改水示範單位南通自來水公司在壹戶壹表改造中選材時,充分利用了PE小直徑管的盤繞特性。從水表到管道末端,中間不需要管接頭,既節約了成本,又提高了工作效率。PE小口徑管的這壹特點得到了全國各城市有水表室外工程的供水公司的認可,成為他們改水工作的首選。同時,柔性、輕質和優異的抗劃傷性使得采用多種可以減少對環境和社會生活影響且經濟的安裝方式成為可能,如免開挖施工技術。非開挖施工技術是指利用各種巖土鉆挖技術,在地表不開溝(溝)鋪設、更換或修復各種地下管線的施工技術。多種非開挖施工技術非常適合使用聚乙烯管,如鋪設新管道的水平定向鉆和導向鉆、原位更換舊管道的擴張法、修復舊管道的穿插更新內襯法以及各種改進內襯法(折疊變形法、熱拉伸法和冷軋法)。
聚乙烯獨特的柔韌性也使其能夠有效抵抗地下運動和端部荷載。從表面上看,塑料埋管的強度和剛度不如水泥管和金屬管,但從實際應用來看,塑料埋管屬於“柔性管”,在正確的設計和鋪設施工下,塑料埋管承受的荷載與周圍的土體相同。因此,塑料埋管可以滿足地下使用時的力學性能要求,而不需要達到與“剛性管”相同的強度和剛度。同時,聚乙烯的壓力松弛特性可通過變形有效消耗應力,其實際軸向應力水平遠低於理論計算值,斷裂伸長率壹般大於500%,彎曲半徑可小至管徑的20 ~ 25倍。它是壹種高韌性材料,對地基不均勻沈降有很強的適應性,是抵抗地震、地基沈降和溫差膨脹的最佳管道。比如1995的神戶地震,PE給水管和煤氣管是唯壹幸存的管道系統。
(3)聚乙烯具有突出的耐低溫性能。
PE管的低溫脆化點為-70℃,優於其他管材。冬季,PVC-U管在現場施工中容易發生脆性斷裂。從北京市鋪設PVC-U埋地給水管試點工程中得到的壹個經驗是,氣溫零下時不適合鋪設PVC-U管。還有壹個明顯的證據是,為了提高PP的韌性和低溫抗沖擊性能,可以將乙烯和丙烯單體聚合成無規聚丙烯(PP-R),壹般采用iPP的工藝路線和方法,將丙烯和乙烯的混合氣體聚合得到主鏈上丙烯和乙烯鏈段無規分布的* * *聚合物(即PP-R管材)然而, PP-R改善後的耐低溫性能仍不盡如人意,其脆化點約為-65438±05℃,遠高於聚乙烯管材的脆化點溫度-70℃。
(4)聚乙烯具有良好的快速裂紋擴展斷裂韌性。
當裂紋快速擴展時,裂紋能以100 ~ 45m/s的速度從幾百米迅速擴展到十幾公裏,導致長輸管道損壞,發生大規模泄漏事故,繼而發生燃燒爆炸(天然氣輸送)或洪水(水輸送)事故。這種事故不太可能發生,壹旦發生,危害極大。近十年來,這種失效模式被認為是塑料燃氣管道中最危險的事故,需要絕對預防。為了塑料壓力管道的可持續發展,防止裂紋快速擴展和失效的重要性已經超過了長期壽命強度性能的要求。原因是:在相同的SDR(管徑與其厚度之比)下,計算出的長期壽命-長期強度與管徑的增加無關(實際上大管徑可能比小管徑更安全),但隨著管徑的增加,裂紋快速擴展的風險增加。在現有的大型塑料實驗方法中,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管道等。,當達到壹定管徑時,防止裂紋快速擴展和破壞所確定的許用壓力總是低於長期強度問題所確定的許用壓力。也就是說,按防止裂紋快速擴展和破壞的要求確定許用壓力後,可自行滿足長期壽命(如20℃,50年)要求;裂紋擴展快、斷裂韌性差的材料將被淘汰,無論其長期強度性能如何。例如,聚氯乙烯(PVC-U)煤氣管已經基本上被聚乙烯(PE)煤氣管所取代。歐洲PVC-U給水管被pe管取代的趨勢已經很明顯。
中國還沒有建立壹個測試裝置來監測裂紋的快速擴展和失效。我國對塑料壓力管道的標準沒有涉及這個問題,說明我國塑料壓力管道的水平比世界壹般水平至少落後壹個發展階段。
(5)聚乙烯管道的安裝和連接方便可靠。
聚乙烯管可通過方便的熱熔對接和承插方式(接頭處有壹個小的焊接凸環)與原管可靠牢固地連接,也可采用專用電熔管件連接聚乙烯管。對於小口徑管道,也可以使用我公司生產的卡式連接,方便可靠(該產品是我公司引進的專利技術,在國內很多水務公司廣泛使用)。聚乙烯管的焊接接頭能承受軸向載荷而不泄漏和斷開。
今天,聚乙烯的連接技術已經非常成熟和可靠。統計數據顯示,聚乙烯管的泄漏率小於十萬分之二,遠低於球墨鑄鐵管的2-3%,大大提高了管道的安全性和經濟效益,這也是聚乙烯管被廣泛應用於燃氣管道的壹個非常重要的原因。3.鑄鐵管:用鑄鐵鑄造的管子。鑄鐵管用於給水、排水和輸氣管道,包括鑄鐵直管和管件。勞動強度低。根據鑄造方法的不同,可分為連續鑄鐵管和離心鑄鐵管,其中離心鑄鐵管又分為砂型和金屬型。根據材質不同,分為灰鑄鐵管和球墨鑄鐵管。柔性接口由橡膠環密封,
連續灰鑄鐵管公稱直徑75 ~ 1200mm,采用承插或法蘭接口。按功能可分為柔性接口和剛性接口。直管的長度為4m、5m和6m;根據壁厚不同分為LA、a、b三個等級,砂型離心灰鑄鐵管公稱直徑200 ~ 1000mm,有效長度5m、6m。根據壁厚的不同,分為p級和g級。強度高,韌性好,管壁薄,金屬用量少,能承受較高的壓力,
與灰口鑄鐵管相比,球墨鑄鐵管具有強度高、韌性好、壁薄、金屬用量少、能承受更高的壓力等優點,其有效長度為5米和6米。根據壁厚的不同,分為p級和g級。是鑄鐵管的發展方向。
管道之間的連接采用承插式或法蘭式接口;按功能可分為柔性接口和剛性接口。柔性接口采用橡膠圈密封,允許壹定限度的轉動和位移,因此具有良好的抗沖擊和密封性能,比剛性接口安裝更簡單快捷,根據不同的澆註方式勞動強度低。