塑料管材质知多少.doc

PVC 聚氯乙烯 U-PVC 硬质承压聚氯乙烯 C-PVC 氯化聚氯乙烯 PE 聚乙烯 PE-X 交联聚乙烯 PE-RT 耐热聚乙烯 LDPE 低密度聚乙烯 MDPE 中密度聚乙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LLDPE 低密度线性聚乙烯 PP 聚丙烯 PPR 无规共聚聚丙烯 PPB 改性聚丙烯 PPH 均聚聚丙烯 PB 聚丁烯 不是管径，是所用的聚乙烯原材料的级别PE80 （8.009.99Mpa）、是在聚乙烯基底上三氧化二锑含量为80%的母料，可同时主要在浇铸和制膜中应用。 是一种颗粒状的可自由流动的无尘母料，在生产过程中比传统的粉末更加安全，易于掌握 剂量，也被认为是通用母料，颗粒状可自由流动 。 PE100（10.0011.19Mpa）是聚乙烯原料的最小要求强度（MRS）经过圆整后得的分级数，按照GB/T18252确定材料的与20、50年、预测概率97.5相应的静液压强度LPL，再换算出MRS，将MRS乘以10即得到材料的分级数。新修订的给水用PE管产品国标中，采用高密度聚乙烯管，管材分PE63、PE80、PE100三个级别，它们在20下，在50年后还能保持最小强度达6.3MPa、8.0MPa、10.0Mpa，对于允许最大设计应力分别为5MPa、6.3MPa、8MPa。(PE)习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯( LDPE 及LLDPE) 管( 密度为0.9000.930g/cm3) , 中密度聚乙烯(MDPE) 管( 密度为0.9300.940g/cm3) 和高密度聚乙烯(HDPE) 管( 密度为0.940- 0.965g/cm3) 。 根据聚乙烯管的长期静液压强度(MRS) , 国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80 和PE100 五个等级。新修订的给水用PE管产品国标中，采用高密度聚乙烯管，管材分PE63、PE80、PE100三个级别，它们在20下，在50年后还能保持最小强度达6.3MPa、8.0MPa、10.0Mpa，对于允许最大设计应力分别为5MPa、6.3MPa、8MPa 国际标准ISO4427-1996根据长期强度把管材用聚乙烯分成不同的等级PE32、PE40、PE63、PE80、PE100（等级是国际统一的，经过严格试验达到标准要求后才可以标识达到的等级）。在同样使用压力下高等级PE材料可以减少壁厚，增加输送截面（例如在10Mpa压力下输送水，用PE100的聚乙烯管比用PE80的聚乙烯管壁厚减少33%，输送截面增加16%，输送能力可以增加35%）；或者在同样壁厚下增加所用的压力，提高输送能力（例如在同样壁厚管输送天然气，用PE100的聚乙烯管输送压力可以到10Mpa，用PE80聚乙烯管输送压力只可以到4Mpa）。即同样是聚乙烯管（PE），就有许多等级划分，其质量效果、价格等方面均有许多区别标准尺寸率SDR(standard dimension ratio of a fitting)：为管材公称外径de与公称壁厚e的比值。 可由下式表示： SDR=2S+1de/e 管系列（或管级）S：用于表示管材规格的无量纲数值系列（优先数）。它与管材公称外径（de）和公称壁厚（e）相关。用下式表示： （de/e）-1 S= 2 PE材料是聚乙烯，是塑料材料中用量最大的品种，它是由聚乙烯合成的高分子材料。基本分为两类：低密度聚乙烯LDPE（强度较低）；高密度聚乙烯HDPE。PE材料按照国际上统一的标准划分为五个等级：PE32级、PE40级、PE63级、PE80级和PE100级。用于给水管道PE管的生产为高密度聚乙烯HDPE，其等级是PE80、PE100两种(依据最小要求强度Minimum Required Strength的缩写MRS)。PE80的MRS达到8MPa；PE100的MRS达到10MPa。MRS是指管 受环向张应力强度（按国际标准测试计算值）。 一、PE管的特点 1、管材内壁光滑、表面张力低、不结垢、不生锈、水阻小、无毒且水质好、耐腐蚀、耐环境应力开裂性优良、质轻、搬运与安装方便； 2、良好的柔韧性、易成型、易弯曲； 3、抗内压强度高、抗震、抗冲击性能良好； 4、耐低温、抗冻地埋管道的适应温度在-2040范围内使用； 5、可耐多种化学介质的侵蚀，不需防腐处理； 6、抗磨性能优于金属管道。 二、PE原料与产品标准 1、给水用PE管的生产原料现来自于北欧国家、美国、韩国和国内生产四种渠道，目前数北欧国家生产的PE原料为最好（欧洲国家应用PE管最多）； 2、PE原料与成品管的颜色均为黑色，不透光、不滋生细菌；成品PE给水管轴向有三道兰色色条（黄色色条的PE管为燃气管，耐压低）； 3、PE管的生产：产品执行国家标准（GB/T13663-2000）。 三、PE管的连接方式 1、电热熔对接（dn90mm）； 2、承插热熔连接（dn63mm）； 3、活络接口（dn63mm）； 4、承插柔性接口（200mmdn90mm）。 四、PE管材 1、建筑给水用（应使用直管），标准长度为6米，特殊长度可根据使用方的要求生产； 2、埋地dn160mm的用管（若管线长且道路弯曲或不规则地带）及喷管也可使用盘管，每卷长度为dn 20/300m、dn 25/200m、dn 32/150m、dn 40/100m、dn 50/100m、dn 63/100m等。 五、PE管件 系列产品材料为PE80或PE100、标准尺寸比SDR11；公称压力（PN）1.25MPa；颜色为黑色。 六、主要工具 1、切割机； 2、电热熔器（dn63mm；160mmdn90mm及各种规格的电热熔器室外给水管道安装工程 一、 施工准备 （一）作业条件 1.地下管道必须在地沟砌筑完毕，盖板安装前。 2.沿管线安装位置的杂物清理干净，托架均已安装牢固，位置正确。 （二）材料要求 1.聚乙烯（PE）给水管材，其规格符合设计要求，管材、管件应是管材厂家配套产品。并有产品质量合格证、相关检验报告及说明书。管材内外表层应光滑，无气泡、裂纹，管壁厚度均匀，色泽一致。管件造型应规矩、光滑、无毛刺，管材表面无划伤、油污和污染。承口应有梢度，并与插口配套。管材储存应远离热源及油污和化学品污染地，地面平整、通风良好的库房内，不宜室外存放。若室外存放，应有遮盖物。 2.水表的规格应符合设计图纸要求，其中每户使用DN15水表。热水系统选用温度要求的水表。表壳铸造规矩，无砂眼、裂纹，表玻璃盖无损坏，铅封完整。 3.阀门的规格型号应符合设计图纸要求，热水系统阀门符合温度要求。阀体铸造规矩，表面光洁，无裂纹，开关灵活，关闭严密，填料密封完好无渗漏，手轮完整无损坏，干管上的阀门全部试压检验，一般阀门抽查10%。若有不合格的，则抽查20%，还有不合格的则逐个检验。 4.以上工程物资都应有产品质量合格证及相关检验报告。 （三）施工机具 套丝机、砂轮锯、电锤、电焊机、手动试压泵、套丝扳、管钳、台钳、钢锯、手锤、活扳手、煨弯器、捻凿、断管器、射钉枪、水平尺、线坠、钢卷尺、小线、压力表等工具。 二、质量要求 质量要求符合建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范（GB502422002）的规定。 项 检查项目 允许偏差或允许值 主控项目 给水管道水压试验 第4.2.1条 给水系统通水试验 第4.2.2条 生活给水系统管道冲洗和消毒 第4.2.3条 直埋金属给水管道防腐 第4.2.4条 一般项目 给水排水管铺设的平行、垂直净距 第4.2.5条 金属给水管道及管件焊接 第4.2.6条 给水水平管道坡度方向 第4.2.7条 管道支、架 第4.2.9条 水表安装 第4.2.10条 水平管道纵、横方向弯曲允许偏差 钢管 每米 1mm 全长25m以上 25mm 塑料管 复合管 每米 1.5mm 全长25m以上 25mm 立管垂直度允许偏差 钢管 每米 3mm 5m以上 8mm 塑料管 复合管 每米 2mm 5m以上 8mm 成排管段和成排阀门 在同一平面上的间距 3mm 三、工艺流程 安装准备预制加工干管安装立管安装支管安装 管道试压 管道防腐和保温管道冲洗通水试验 四、操作工艺 （一） 安装准备 按设计图纸画出管道分路、管径、预留管口、阀门位置等施工草图，在实际安装的结构位置做上标记，按标记分段量出实际安装的标准尺寸，记录在施工草图上，然后按草图测得的尺寸预制加工（二）室外给水干管PE管安装 安装时一般从进入口开始操作，入户管应有2坡度，坡向水表井。把预制完的管道运到安装部位按编号依次排开。给水PE管采用热融连接，热融连接前、后，清洁焊接表面和加热工具。焊接表面污物应用洁净棉布檫净，加热工具上的聚乙烯残留物只能用木质刮刀切除。检查对接焊机是否与管材直径和规定的对焊周期匹配。热熔连接加热时间和加热温度应符合热融工具生产厂和管材、管件生产厂的规定，对接焊温度通常在200235之间。热熔连接保压、冷却时间，应符合热融连接工具生产厂和管材、管件生产厂的规定，在保压、冷却时间不得移动连接件或在连接件上施加外力。 热熔对接应符合以下规定：在对接焊机上夹紧管材和管件的插口端，清洁插口端。移动可动夹具，将管材、管件连接面在铣刀上刨平，取下铣刀，检查管端连接面，使其间隙不大于0.3mm。校直对焊机上两对应的对接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%。将加热工具放在两连接面之间，使对焊机上的管材靠近加热工具并施加一定的压力，直到融化形成沿管材整个外圆周平滑对称的翻边为止。加热完毕，连接件应迅速脱离对接连接加热工具，并应用均匀外力使其完全接触，形成均匀凸缘。 热熔承插连接应符合以下规定：热熔承插适用于直径125mm以下聚乙烯管材管件的连接，直径大于等于63mm以上，应使用承插焊机，直径小于63mm可用手动承插焊接。热熔承插连接管材的连接端应切割垂直，并应用洁净布檫净管材和管件连接面上的污物，标出插入深度，刮除其表皮。承插连接前，应校直两对应的待连接处，使其在同一轴线上。插口外表面和承口内表面应用热熔承插连接工具加热。加热完毕，待连接件应迅速脱离承插连接加热工具，并应用均匀外力插至标记深度，在焊接时间内保持该位置不变，在至少10分钟的附加冷却时间内，不能让接头承受过大的应力。 PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的比较 玉林市天然气管道选用PE100 聚乙烯管的原因分析 苏孙勇 ( 玉林中燃城市燃气发展有限公司, 广西玉林537000) 【摘要】随着聚乙烯管技术应用的发展, 新材料PE100 聚乙烯燃气管也在我国得到迅速发展, 使得聚乙烯管在城市燃气输 配管网中得到了更广泛的应用。文章通过对PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的比较, 分析了玉林市选用PE100 的原因。 【关键词】PE管; PE100; 聚乙烯管; 天然气管道; 燃气管道 【中图分类号】TE8 【文献标识码】A 【文章编号】1008- 1151(2006)02- 0109- 02 【收稿日期】2005- 11- 06 一、前言 玉林市天然气利用工程采用天然气为气源, 城区中压管网设计压力为0.20.4 Mpa, 根据城镇燃气输送压力分级, 属于中压A 级。由于聚乙烯燃气管具有良好的柔韧性和耐腐蚀性, 同时重量轻、施工方便、寿命长、投资小、管道的气密性较好、管道表面光滑、输送流体阻力小等优越性能,玉林市中压管网采用了大量材质为PE100 聚乙烯管。由于国内应用的聚乙烯燃气管大部分为PE80, 而PE100 的应用还比较少,现就PE80 和PE100 聚乙烯燃气管进行比较, 分析玉林市天然气 管道选用PE100 聚乙烯管的原因。 二、PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的比较分析 ( 一) 聚乙烯燃气管发展简史 聚乙烯管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯( LDPE 及LLDPE) 管( 密度为0.9000.930g/cm3) , 中密度聚 乙烯(MDPE) 管( 密度为0.9300.940g/cm3) 和高密度聚乙烯(HDPE) 管( 密度为0.940- 0.965g/cm3) 。由于材料的不断进步,根据发展阶段和性能的不同, 产生了材料的等级分化, 密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能, 因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度(MRS) 对管材及其原料进行分类和命名。长期静液压强度是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50 年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力, 该值是管材结构设计的基础。聚乙烯管的工程设计概念与金属管不同, 对于金属管的设计, 广泛的使用环境温度下的屈服强度系数。而聚乙烯管与金属管不同, 它受持续应力及温度变化的影响, 因此聚乙烯管的设计应力应根据长期强度来决定, 即通过绘制恒温下应力与破坏时间的曲线来确定。根据聚乙烯管的长期静液压强度(MRS) , 国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80 和PE100 五个等级。 ( 二)PE80 与PE100 聚乙烯燃气管结构和混配料的比较 目前国际上使用量最大的管材树脂的MRS 值为8.0MPa(PE80 级),其树脂共聚单体含量比较高, 具有较高的长期静液压强度和耐环境应力开裂性能。而MRS 值为10MPa(PE100级)的管材树脂具有双峰型分子分布、己烯共聚物, 具有较高的密度和刚度, 很强的蠕变抵抗能力, 在提高长期静液压强度的同时, 也提高了耐慢速裂纹增长和耐快速开裂扩展性能, 并具有良好的加工性, 为提高管网输送压力、增大管道口径、扩大管道应用范围创造了条件。目前PE100 的管材使用量, 特 别是在大口径管材上的用量, 正在迅速上升。PE80 与PE100聚乙烯燃气管混配料的最低要求强度见表1: 表1 聚乙烯燃气管混配料的分类 ( 三)PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的最大允许应力的比较 根据国标燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材GB15558.1- 2003 中3.24 规定条件下的允许应力, 按下式 计算: t=MDS/C 式中:MDS 最小要求强度(MPa); C 总体使用( 设计) 系数, 燃气用埋地聚乙烯管道系 统的总体使用( 设计) 系统C2; 因此, PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的最大允许工作压力就分别获得, 见表3。 由表2 中PE80 和PE100 的最低要求强度获得: 对于PE80 级: SDR11 系列管道t=8.0 /2=4MPa, 对于PE100 级: SDR11 系列管道P=10.0 /2=5MPa。( 四) PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的最大允许工作压力的比较 根据国家强制性行业规范聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ- 95 条文说明1.0.2 中国际上对聚乙烯燃气管道承压 能力一般按下式计算: P=2/Fd(SDR- 1) 式中: P 工作压力(MPa); Fd 设计系数( 安全系数) 。燃气管选取范围为25, 一 般选Fd=4.0; SDR 标准尺寸比, 即公称外径与壁厚之比, 国家标准 中规定有SDR11 和SDR17.6。 由表2 中PE80 和PE100 的最低要求强度获得: 对于PE80 级: SDR11 系列管道P =2 8.0 /4 (11 - 1)=0.4Mpa; SDR17.6 系列管道P=28.0 /4(17.6- 1)=0.24MPa; 对于PE100 级: SDR11 系列管道P=210.0 /4(11- 1)=0.5Mpa; SDR17.6 系列管道P=210.0 /4(17.6- 1)=0.30MPa。 因此, PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道的最大允许工作 压力见表2: 表2 PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道的最大允许工作压力 ( 五) PE80 与PE100 聚乙烯燃气管不同温度下的最大允许工作压力的比较 国家强制性行业规范聚乙烯燃气管道工程技术规程CJJ- 95 条文2.1.4 中: 聚乙烯燃气管使用压力确定是根据管材在20( 或23) 时长期强度确定, 由于聚乙烯管道对温度较为敏感, 在较高温度下其耐压强度就要降低, 为了保证聚乙烯管道的安全性就要降低使用压力。在较低的温度下使用时,管材的脆性破坏可能性提高, 而裂纹扩展速度是与管材使用时的应用成正比的, 因此也应降压使用。由于玉林市地处我国南方地区, 燃气管道工作温度在2030, 其允许工作压力数值是根据中国建筑工业出版社出版的塑料管道工程设计与施工介绍的在30工作温度下, 允许工作压力为20的65%确定, 因此分别得出PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道在这一温度的最大允许工作压力, 见表3: ( 六) PE80 和PE100 聚乙烯燃气管性能指标的比较 目前, 国标燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材GB15558.1- 2003 对PE80 和PE100 聚乙烯管的力学性进行了明确规定, 见表4: 三、玉林市天然气管道选用PE100 聚乙烯管的原因 玉林市位于广西东南部, 年平均气温21.622.5, 所以聚乙烯管道工作温度在2030范围内。玉林市天然气利用工程采用天然气为气源, 城区中压管网设计压力为0.2Mpa0.4Mpa。聚乙烯管材有如下两个方案选择: 方案一: 选用PE80 聚乙烯管, 根据表3 得到城区中压管网压力最大为0.2MPa( SDR11 系列) , 其运营压力较低, 必会 大幅增加运营成本。 方案二: 选用PE100 聚乙烯管, 根据表3 得到城区中压管网压力最大为0.3MPa( SDR11 系列) , 其运营压力较高, 运 营成本较为合理。 由于PE100 比PE80 的管材价格高5%, 但相同条件下,流量与压力成正比, 即方案二所供应的用户是方案一的1.5倍, 所以其运营成本比方案一低, 并且PE100 的管材给将来管网的发展留有很大的余地, 方案二优于方案一, 所以选择方 案二( 即选用PE100 管材) 。 四、PE100 聚乙烯燃气管的应用 PE100 聚乙烯燃气管在国外已得到了广泛的应用, 在使用压力和管径上都比PE80 高出一截, 使投资和运营成本更低。欧洲各国在PE100 级聚乙烯燃气管道实际使用压力, 见表5。由于PE100 聚乙烯管技术的应用, 国外正在尝试将SDR11 的聚乙烯燃气管的使用压力提高到1.0Mpa。 PE100 聚乙烯燃气管在国内各城市应用还比较少, 这是由于PE100 聚乙烯燃气管材及管件还未能实行国产化, 并且还未制定出PE100 聚乙烯燃气管的专门规范。但PE100 聚乙烯管以其优越的性能, 必会得到迅速发展。 五、结语 随着“西气东输”工程的深化和沿海各省LNG 工程的逐步实施, PE100 聚乙烯燃气管将会迅速发展, 使聚乙烯管材得到更广泛的应用。 【参考文献】 1华北设计研究院.玉林市天然气利用工程专项规划S. 2聚乙烯燃气管道工程技术规程S. 3燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材S.