所屬欄目:化工論文 發布日期:2010-12-16 08:19 熱度:
[摘要]介紹了PE管的發展歷程,結構和特性。結合施工實際總結了了PE管的優點以及多種用途。
[關鍵詞]:PE管,管材,優點,經濟,施工
隨著我國城市化進程加快,面對人口、資源和環境的巨大壓力,為確保國民經濟的可持續發展,我國政府在逐年加大對城市基礎設施的投入。市政公用管道建設不斷加快,品種和規格在不斷豐富,產量在不斷增加,質量在不斷提高,尤其是塑料管發展更快,成為當今投資熱點。
1933年英國ICI公司首先發現了PE。發展至今,PE管是由多種工藝方法生產的,具有多種結構和特性,及多種用途的系列品種的樹脂,已經占世界合成樹脂產量的三分之一,居世界第一。PE管的最佳用途之一是可以用來生產輸送除強酸、強堿外的任何介質的管材。據國外資料統計,目前世界上給水管道領域PE管材的年消耗量約為100萬噸以上,并廣泛用于燃氣輸送、排污、農業灌溉、礦山細顆粒固體輸送,以及油田、化工和郵電通訊等領域。
(一)聚乙烯管(PE)介紹
聚乙烯按照其密度不同分為高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)和低密度聚乙烯管(LDPE)。聚乙烯管根據結構形式不同可分為單層實壁管、雙壁波紋管和螺旋纏繞管等。雙壁波紋管和螺旋纏繞管主要是用HDPE原料加工而成,主要應用于城市排水、單層實壁HDPE主要應用于城市供水、城市燃氣輸送,單層實壁MDPE管主要應用于城市燃氣輸送,單層實壁LDPE管大量用作農用排灌管道和工業普通管道。
(二)PE管材相對其它管材來講有以下優點:
1、優異的物理性能。中密度聚乙烯性能介于高、低密度聚乙烯兩者之間,既保持了高密度聚乙烯的剛性、強度,也有很好的柔性、耐蠕變性,而且較高密度聚乙烯更有熱熔連接性能優良的特點,有利于塑料管的安裝。
2、耐腐蝕,使用壽命長。在我國沿海地區,地下水位偏高,土地濕度大,使用無縫鋼管必須防腐及做安裝陽紋外向錘煉,且壽命只有30年,而PE管可耐多種化學介質的侵蝕,不需防腐處理。此外,它也不會促進藻類、細菌或真菌生長,使用壽命達50年。
3、韌性、撓性好。PE管是一種高韌性管材、其斷裂伸長率超過500%,對管基礎不均勻沉降和錯位的適應能力非常強,抗震性好。因此,最適宜于有地震危險地區,世界各地的實踐證明PE管是耐震性最好的管道。另外,PE管的撓性是PE管可以盤卷(尤其是管徑小的PE管),減少了大量連接管件。PE管的走向容易按照施工方法的要求進行改變。在施工時,可在管子允許的彎曲半徑內繞過障礙,降低施工難度。
4、流通能力大,經濟合算。PE管內壁光滑,不結垢。PE管內表面當量絕對粗糙比值是鋼管的1/20,相同管徑、相同長度、相同壓力下的PE管其流通能力要比鋼管大30%左右,因此經濟優勢明顯。與金屬管道相比,PE管道可減少工程投資三分之一左右(直徑200毫米以上大管成本略高些),可盤卷的小口徑管材,可進一步降低工程造價。
5、連接方便,施工簡單,方法多樣。PE管管體輕,搬運方便,焊接容易,焊接口少,當管線較長時可使用盤管敷設(一般指管徑小于63毫米)PE管溝要求遠比鋼管溝要求低,而且當施工條件受限制時,可采用電熔焊接。
6、密封性好。PE管本身采用熔接連接(熱熔或電熔),本質上保證了接口材質,結構與管體本身的同一性,實現了接頭與管材的一體化。其接口的抗拉強度與爆破強度均高于管材本體,可有效抵抗內壓力產生的環向應力軸向應力。因此,與橡膠圈類接應或其他機械接頭相比,不存在接應扭曲造成的泄露危險,密封性能十分良好。
7、維修方便,可以不停水、氣維修和安裝。
8、抗應力開裂性好。PE管具有低的缺口敏感性,高抗剪切強度的段異的抗痕能力,耐環境應力性非常突出。
9、低溫抗沖擊性好。PE管的低溫脆化溫度極低,可在-60攝氏度溫度范圍內安全使用。而在我國北方地區,在冬季野外鋪設的聚乙烯埋地給水時,在零度以下就不適宜鋪設施工,因為這時聚乙烯管容易脆裂。
10、耐磨性好。聚乙烯管與鋼管的耐磨性對比實驗表明:它的耐磨性是鋼管的4倍。
11、具有良好的抵抗刮痕能力。研究證明,PE管有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100級管材則具有更加出色的抗刮痕能力。
12、良好的抵抗快速裂紋傳遞能力。開裂是指管道發生開裂時,裂紋以很快的速度傳遞,瞬間就可能使管道破壞,后果不堪設想。實踐表明,在塑料管道中的PE管抵抗裂紋傳遞能力比其他管道要強。
正因為PE管具有上述優點,所以被越來越多的企業所表睞。比如運輸和安裝傳統的鋼管、鑄鐵管、長度一般不超過10米,而PE管尤其是管徑小的,甚至可盤卷,長度可以自由控制。這樣帶來的最大好處是減少了接口,也就是減少了泄露事故的發生頻率,既安全又節能。另外,PE管可作為承插管插入舊管道中用于修復、更新管道等。還可以大量用于腐蝕性土地,地震地區,山地,沼澤地等特殊地段的管道鋪設。另一個最大的好處是經濟效益好。根據國外資料,在燃氣或供水用PE管及的發達國家,PE管的安裝費用一般低于鋼管安裝費用的50%,而穿插法又比PE管直接埋地法節約施工費30~40%。國內燃氣、供水用PE管的安裝費用也顯而易見要比鋼管敷設工程費用低。HDPE雙壁波紋管應用于排污工程更是這樣,重量輕、搬運連接方便,減少人工費用及各種吊裝費用:施工快捷,內壁光滑,磨阻系數小,流量大,結垢,減少使用中的維護工作,可直接鋪在不做基礎的溝槽內,連接可靠,不會滲汛,因此經濟效益和環境效益非常顯著。再從管材價格上講,燃氣、供水用PE管也有一定的優勢,一般管徑效益DN160的PE管均比鋼管價格便宜,而HDPE雙壁波紋管在這方面與傳統管材相比優勢更加明顯。當然,由于PE管材料本身的特點,PE管也有一定的弱點,如強度低,遇到堅石,金屬碰撞擠壓,易引起凹坑,直至穿孔;沒有阻燃性;對最高使用壓力有限制;另外,PE管堆放要求高,不能長時間日曬雨淋,否則容易老化,降低使用壽命。
在國外,塑料管正不斷代替金屬或其他傳統材料的管道,發展十分迅速。從1980~1990年的十年中除塑料管以外,其他各種材料的管道增長率總和不足2%,而塑料管的增長率是其他各種管道增長率總和的4倍,達到8%,進入不九十年代塑料管的需求量將仍是每年4.2%的速率增長,其產值大約以每年8%的速率遞增。
聚乙烯管(PE)目前國內有生產企業150余家(其中有近100家是生產農業用管、化工管道和保護套管),年生產能力達到50萬噸。PE管生產規模在5000噸/年以上的企業有十余家,PE管在新敷設的城市中壓燃氣管網中使用率達到30%左右,2000年工程使用量已達到8000噸左右,PE管用于城市供水量也在逐年增加。
總的來講,PE管的優越性是不容置疑的,所以近十年來,全國許多大中城市在燃氣、供水中低壓管線,包括庭院管網和排水管網敷設中大量采用PE管。如北京、上海、哈爾濱、成都等地,分別為DN315、DN630、DN800以下口徑的燃氣、給水、排水排污管道敷設中都普遍采用PE管。有的省市為了推廣應用PE管,還專門下文鼓勵燃氣企業、水務集團、市政部門和設計施工單位大力推廣應用PE管。從推廣應用的效果看,普遍感到良好,已經基本形成企業滿意(安全、經濟)施工單位滿意(安裝施工簡便易行),政府部門滿意(節能、環保)這么一種良性循環。
參考資料
[1](河南省建筑工程標準定額站編寫)《河南省建筑和裝飾工程綜合基價》(2002版)北京:中國計劃出版社,2002.4(ISBN7-80177-055-2)
[2](中國建筑工程造價管理協會編著)《建筑工程造價管理理論與實務》北京:中國計劃出版社,2008.1(ISBN978-7-80242-042-7)
[3]《河南省工程造價信息》(2009.6)鄭州:河南省注冊造價工程師協會
文章標題:PE管材在給排水系統實際應用的情況分析
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