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 （8.00～9.99Mpa）、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（10.00～11.19Mpa）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σLPL，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0.900～0.930g/cm3) , 中密度聚乙烯(MDPE) 管( 密度为0.930～0.940g/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+1≈de/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-20℃～40℃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（dn≥90mm）；
2、承插热熔连接（dn≤63mm）；
3、活络接口（dn≤63mm）；
4、承插柔性接口（200mm≥dn≥90mm）。
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dn≤160mm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（dn≤63mm；160mm≥dn≥90mm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》（GB50242—2002）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200—235℃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0.2～0.4 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0.900～0.930g/cm3) , 中密度聚
乙烯(MDPE) 管( 密度为0.930～0.940g/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: σt=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C≥2;
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σt=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=2σ/[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2～5, 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=2×8.0 /4×(17.6- 1)=0.24MPa;
对于PE100 级: SDR11 系列管道P=2×10.0 /4×(11- 1)=0.5Mpa; SDR17.6 系列管道P=2×10.0 /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20℃～30℃, 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21.6℃～22.5℃, 所以聚乙烯管道工作温度在20℃～30℃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0.2Mpa～0.4Mpa。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].