2014年05月21日

关于PE管材在给排水系统实际应用的情况分析

  随着我国城市化进程加快,面对人口、资源和的巨大压力,为确保国民经济的可持续发展,我国在逐年加大对城市基础设施的投入,市政公用管道建设不断加快,品种和规格在不断丰富,产量在不断增加,质量在不断提高,尤其是塑料管发展更快,成为当今投资热点。

  1933年英国ICI公司首先发现了PE.发展至,PE是由多种工艺方法生产的,具有多种结构和特性及多种用途的系列品种的树脂,已经占世界合成树脂产量的三分之一,居第一。PE的最佳用途之一是可以用来生产输送除强酸、强碱外的任何介质的管材,据国外资料纺计,目前世界上给水管道领域PE管材的年消耗量约为100万吨以上,广泛用于给水、燃气输送、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送,以及油田、化工和邮电通讯等领域。

  《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展规划纲要》指出:塑料管的推广应用主要以UPV-C和PE管为主。到2005年,在全国新建、改建、扩建过程中,建筑排水管道70%采用塑料管道50%采用塑料管,建筑给水、热水供应和供暖管道60%采用塑料管,城市供水管道50%采用塑料管,村镇供水管道70%采用塑料管,城市燃气管道20%采用塑料管,电线%采用塑料管。

  给排水系统工程主要有:聚乙烯管(PE)、钢管、球墨管、灰口铸铁管、水泥管、玻璃钢夹砂管、UPV-C管等。

  聚乙烯按照其密度不同分为高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)和低密度聚乙烯管(LDPE)。聚乙烯管根据结构形式不同可分为单层实壁管、双壁波纹管和螺旋缠绕管等。双壁波纹管和螺旋缠绕管主要是用HDPE原料加工而成,主要应用于城市排水、单层实壁HDPE主要应用于城市供水、城市燃气输送,单层实壁MDPE管主要应用于城市燃气输送,单层实壁LDPE管大量用作农用排灌管道和工业普通管道。

  玻璃钢夹砂管是采用短玻璃纤维离心或长玻璃纤维缠绕,中间夹砂工艺制作,管壁略厚,环向刚度较大,可用作承受内外压的埋地管道,管径可从直径500~直径2600毫米,玻璃钢夹砂管材质脆,只适用于大口径,且在施工过程中,机械碰撞容易发生暗伤,而且暗伤不容易发现,影响使用寿命。

  UPV-C管具有较高的抗冲击性能和耐化学性能。它可根据使用要求不同,在加工过程中可添加不同添加剂,使其具有满足不同要求的物理和化学性能,UPV-C管具有寿命长,密封性好等特点,但是UPV-C管在加工过程中有重金属稳定剂,在使用过程中会逐步渗出,影响水源。

  钢管最大的缺陷是寿命短,腐蚀性强,密封性不好,容易泄漏,而且价格高,对地表不均匀沉降适应性差。

  球墨管成本高,平均价格比PE管贵10%~15%,连接接口转角过大容易引起泄漏。

  1、优异的物能。中密度聚乙烯性能介于高、低密度聚乙烯两者之间,既保持了高密度聚乙烯的刚性、强度,也有很好的柔性、耐蠕变性,而且较高密度聚乙烯更有热熔连接性能优良的特点,有利于塑料管的安装。

  2、耐腐蚀,使用寿命长,在我国沿海地区,地下水位偏高,土地湿度大,使用无缝钢管必须防腐及做安装阳纹外向,且寿命只有30年,而PE管可耐多种化学介质的,不需防腐处理。此外,它也不会促进藻类、细菌或线、韧性、挠性好。PE管是一种高韧性管材、其断裂伸长率超过500%,对管基础不均匀沉降和错位的适应能力非常强,抗震性好,因此,最适宜于有地震地区,世界各地的实践证明PE管是耐震性最好的管道。有报道说1995年日本的地震中,PE管和供水管是唯一没有被的管道。另外,PE管的挠性是PE管可以盘卷(尤其是管径小的PE管),减少了大量连接管件。PE管的容易按照施工方法的要求进行改变。在施工时,可在管子允许的弯曲半径内绕过障碍,降低施工难度。

  4、流通能力大,经济上合算。PE管内壁光滑,不结垢。PE管内表面当量绝对粗糙比值是钢管的1/20,相同管径、相同长度、相同压力下的PE管其流通能力要比钢管大30%左右,因此经济优势明显。与金属管道相比,PE管道可减少工程投资三分之一左右(直径200毫米以上大管成本略高些),可盘卷的小口径管材,可进一步降低工程造价。

  5、连接方便,施工简单,方法多样。PE管管体轻,搬运方便,焊接容易,焊接口少,当管线较长时可使用盘管敷设(一般指管径小于63毫米)PE管沟要求远比钢管沟要求低,而且当施工条件受时,可采用电熔焊接。另外,可采用管沉入的方法在水底铺设,大大降低了施工难度和工程费用。

  6、密封性好。PE管本身采用熔接连接(热熔或电熔),本质上了接口材质,结构与管体本身的同一性,实现了接头与管材的一体化。其接口的抗拉强度与爆破强度均高于管材本体,可有效抵抗内压力产生的环向应力轴向应力。因此,与橡胶圈类接应或其他机械接头相比,不存在接应扭曲造成的泄露,密封性能十分良好。

  8、抗应力开裂性好:PE管具有低的缺口性,高抗剪切强度的段异的抗痕能力,耐应力性非常突出。

  9、低温抗冲击性好:PE管的低温脆化温度极低,可在-60摄氏度温度范围内安全使用。而在我国北方地区,在冬季野外铺设的聚乙烯埋地给水时,总结出一条经验是在零度以下就不适宜铺设施工,因为这时聚乙烯管容易脆裂。

  10、耐磨性好。聚乙烯管与钢管的耐磨性对比实验表明:它的耐磨性是钢管的4倍。

  11、具有良好的抵抗222刮痕能力。研究证明,PE等级的PE管有较好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100级管材则具有更加出色的抗刮痕能力。

  12、良好的抵抗快速裂纹传递能力。开裂是指管道发生开裂时,裂纹以很快的速度传递,瞬间就可能使管道,后果不堪设想。实践表明,在塑料管道中的PE管抵抗裂纹传递能力比其他管道要强。

  正因为PE管具有上述优点,如耐腐蚀、韧性好,刚柔相济,安装管便等,所以被越来越多的企业所表睐。比如运输和安装,传统的钢管、铸铁管、长度一般不超过10米,而PE管尤其是管径小的,甚至可盘卷,长度可以控制。这样带来的最大好处是减少了接口,也就是减少了泄露事故的发生频率,既安全有节能。另外,PE管可作为承插管插入旧管道中用于修复、更新管道等。还可以大量用腐蚀性土地,地震地区,山地,沼泽地等特殊地段的管道铺设。另一个最大的好处是经济效益好。根据国外资料,在燃气或供水用PE管及的发达国家,PE管的安装费用一般低于钢管安装费用的50%,而穿插法又比PE管直接埋地法节约施工费30~40%。国内燃气、供水用PE管的安装费用也显而易见要比钢管敷设工程费用低。HDPE双壁波纹管应用于排污工程更是这样,重量轻、搬运连接方便,减少人工费用及各种吊装费用:施工快捷,内壁光滑,磨阻系数小,流量大,结垢,减少使用中的工作,可直接铺在不做基础的沟槽内,连接可靠,不会渗汛,因此经济效益和效益非常显著。再从管材价格上讲,燃气、供水用PE管也有一定的优势,一般管径效益DN160的PE管均比钢管价格便宜,而HDPE双壁波纹管在这方面与传统管材相比优势更加明显。当然,由于PE管材料本身的特点,PE管也有一定的弱点,如强度低,遇到坚石,金属碰撞挤压,易引起凹坑,直至穿孔;没有阻燃性;对最高使用压力有;另外,PE管堆放要求高,不能长时间日晒雨淋,否则容易老化,降低使用寿命。

  在国外,塑料管正不断代替金属或其他传统材料的管道,发展十分迅速。从1980~1990年的十年中除塑料管以外,其他各种材料的管道增长率总和不足2%,而塑料管的增长率是其他各种管道增长率总和的4倍,达到8%,进入不九十年代塑料管的需求量将仍是每年4.2%的速率增长,其产值大约以每年8%的速率递增。

  聚乙烯管(PE)目前国内有生产企业150余家(其中有近100家是生产农业用管、化工管道和套管),年生产能力达到50万吨。PE管生产规模在5000吨/年以上的企业有十余家,PE管在新敷设的城市中压燃气管网中使用率达到30%左右,2000年工程使用量达到8000吨左右,PE管用于城市供水量也在逐年增加。

  聚乙烯管可用于城市供水管、城市排水网和城市燃气网,尤其是城市燃气网用塑料管几乎全部是采用聚乙烯管;其二,由于聚乙烯管有较好的卫生性能和可回收性,以及可采用热熔连接,接头质量可靠,施工方便,1990~1998年间,聚氯乙烯管平均每年增长率是2%,PE管平均每年增长率是7%,1998年达到260万吨,美国1997年比1996年增长26%,达到37.4万吨,1998年又比1997年增长11.9%,聚乙烯管增长速度远远高于聚氯乙烯管;其三,我国在制定国家“十五”化学建材及塑料管发展计划时提出,“十五”期间塑料管的推广应用主要以PVC-U为主,在“十五”计划中,把PE管和PVC-U管放在同等重要的地位。并且,PE管在我国应用起步较晚,发展空间较大。

  世界经济发达国家从40年代末已经开始研究聚乙烯管,并应用于给排水及燃气工程,从60年代相继在给水输配系统、排水输配系统和燃气输配系统中使用聚乙烯管,且使用比例逐步扩大。如英国对聚乙烯管制使用量以1968年使用天然气为转折点,使用量急剧增加,1979年埋设的干、支管中,聚乙烯管占80%,美国在1983年埋设的燃气管中有88.6%为PE管,现在国际上欧、美、日等发达国家已经全部采用聚乙烯管道。

  聚乙烯管材的生产设备,部分实现了全自动控制,原材料能够自动烘干加入,能自动调整模具、自动控制外径、自动控制壁厚、自动切断或盘卷等。我国现在的聚乙烯燃气管材基础设备全部从国外进口。

  总的来讲,PE管的优越性是不容置疑的,所以近十年来,全国许多大中城市在燃气、供水中低压管线(包括庭院管网和排水管网敷设中大量采用PE管。如、上海、、成都 、重庆、广州、深圳、无锡上、南京、大连、长沙、杭州等,在分别为DN315、DN630、DN800以下口径的燃气、给水、排水排污管道敷设中都普遍采用PE管。有的省市为了推广应用PE管,还专门下文鼓励燃气企业、水务集团、市政部门和设计施工单位大力推广应用PE管。从推广应用的效果看,普遍感到良好,已经基本形成企业满意(安全、经济)施工单位满意(安装施工简便易行),部门满意(节能、环保)这么一种良性循环。

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