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PE管材詳細講解
一、基本概況
PE（聚乙烯）材料由于其強度高、耐腐蝕等特點，被廣泛應用于給水管制造領域。因為它不會生銹，所以，是替代普通鐵給水管的理想管材。PE給水管執(zhí)行產(chǎn)品國家標準：GB/T13663.1-2017、GB/T13663.2-2018《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)第2部分：管材》。
二、PE管道特性
1、耐腐蝕性
（1）聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性、較好的衛(wèi)生性能和較長的使用壽命
聚乙烯為無惰性材料，除少量強氧化劑外，可耐多種化學藥品侵蝕，且不易滋生微生物。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因為塑料管材比其輸水能耗低、生活能耗低、重量輕、水流阻力小、安裝簡便迅速、造價低、壽命長、具有保溫功能等，還因為塑料管耐腐蝕、不易滋生微生物等性能優(yōu)于鋼管及鑄鐵管。
聚乙烯管材的使用壽命為50年以上，這一點不僅已為國際標準和國外的一些先進標準所確認，而且已經(jīng)被實踐所證明。聚乙烯能夠推廣應用的另一個原因是因為聚氯乙烯日益受到環(huán)境保護方面的壓力。首先是聚氯乙烯本身的衛(wèi)生性能問題：眾所周知，在正規(guī)生產(chǎn)和嚴格控制下生產(chǎn)聚氯乙烯管是可以保證衛(wèi)生性能的，容許應用在飲用水領域。但是還是有人擔心在控制不嚴的地方可能會發(fā)生問題：如聚氯乙烯樹脂中氯乙烯單體的超標，在給水用聚氯乙烯管的配方中誤用了有毒的助劑。其次是聚氯乙烯管的回收問題：聚氯乙烯和聚乙烯一樣是熱塑性塑料，從理論上講都是可以利用的，但是各國的證明，舊塑料制品能回收再生的比例有限，主要的處理方式是焚燒回收能源，聚氯乙烯因為含氯，在焚燒時控制不好就可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，而聚乙烯僅含碳氫，焚燒后生成水和二氧化碳。
2、柔韌性
聚乙烯具有獨特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力聚乙烯管道系統(tǒng)的撓性有著巨大的技術經(jīng)濟價值。聚乙烯的撓性是一個重要的性質(zhì)，它極大的提高了該材料對于管線工程的價值。良好的撓性使聚乙烯管可以盤卷，以較長的長度進行供應，避免了大量的接頭和管件。同時，撓性和重量輕及具有優(yōu)良的耐刮痕能力，使之可采用多種可減輕對環(huán)境和社會生活的影響且費用經(jīng)濟的安裝方法，如免開挖施工技術。免開挖施工技術是指利用各種巖土鉆掘的技術手段，在地表不開溝（槽）的條件下鋪設、更換或修復各種地下管線的施工技術。多種免開挖施工技術非常適宜采用聚乙烯管材，如鋪設新管線的水平定向鉆進和導向鉆進法，原位更換舊管線的脹管法及修復舊管線的穿插更新內(nèi)襯法及各種改進的內(nèi)襯法（折疊變形法、熱拔法和冷軋法）。
PE獨特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運動和端載荷。從表面上看，強度和剛性方面，塑料埋地管不及水泥管及金屬管道，但從實際應用看，塑料埋地管是屬于“柔性管”，在正確設計和鋪設施工下塑料埋地管是和周圍土壤共同承受負載的。所以塑料埋地管不需要達到“鋼性管”一樣的強度和剛性就可以滿足埋地使用中的力學性能的要求。同時，聚乙烯的壓力松弛特性可有效地通過形變而消耗應力，其實際軸向應力水平遠比理論計算值低，而且其斷裂伸長率一般都大于500%，彎曲半徑可以小到管直徑的20～25倍，是一種高韌性材料，對地基不均勻沉降的適應能力非常強，這些特點使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的好管道。例如在1995年日本神戶大地震中，PE給水管及燃氣管是幸免的管道系統(tǒng)。
3、耐低溫
聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能。
PE管的低溫脆化點為-70℃，優(yōu)于其他管道。在冬季野外施工時聚氯乙烯（PVC-U）管容易脆裂，我國北京地區(qū)鋪設聚氯乙烯（PVC-U）埋地給水管試點工程中總結的一條經(jīng)驗是溫度在零度以下就不適宜進行聚氯乙烯（PVC-U）管的鋪設施工了。還有一個明顯的佐證，為改進PP的韌性和低溫耐沖擊性能，可將乙烯與丙烯單體共聚制成無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R），其一般采用iPP的工藝路線和方法，使丙烯和乙烯的混合氣體進行共聚合，得到主鏈中無規(guī)則地分布著丙烯和乙烯段的共聚物（即PP-R管材料），PP-R管材料中的乙烯含量大多在3%左右。但改善后的PP-R耐低溫性能仍不盡人意，其脆化點約為-15℃，遠高于聚乙烯管的脆化點溫度-70℃。
4、斷裂韌性
聚乙烯具有良好的快速裂紋增長斷裂韌性。
發(fā)生快速裂紋增長破壞時，裂紋可以100～45m/s速度快速擴展幾百米至十幾公里，造成長距離管路損壞，發(fā)生大規(guī)模泄漏事故，以及后續(xù)的燃燒爆炸（輸天然氣）或洪水（輸水）事故。這種事故發(fā)生概率不大，一旦發(fā)生，危害極大。對塑料壓力管的持續(xù)發(fā)展來講，防止發(fā)生快速裂紋增長破壞要求的重要性已經(jīng)超過了對長期壽命強度性能的要求。其原因為：在同一SDR（管材直徑與其厚度之比）時，計算的長期壽命—長期強度與增大管徑無關，但快速裂紋增長危險隨管徑增大而增加。在現(xiàn)有大品種塑實驗方法料管中，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等，達到一定管徑時，由防止快速裂紋增長破壞所決定的許用壓力，總是比由長期強度問題所決定的許用壓力低。也就是說，按防止快速裂紋增長破壞的要求決定了許用壓力后，長期壽命（如20℃，50年）要求可自行得到滿足；快速裂紋增長斷裂韌性差的材料將遭到淘汰，不管它的長期強度性能好或壞。如聚氯乙烯（PVC-U）燃氣管已經(jīng)基本上全部被聚乙烯（PE）燃氣管所取代。歐洲聚氯乙烯（PVC-U）給水管被聚乙烯（PE）管取代的趨勢已經(jīng)明朗。
我國尚未建立監(jiān)控快速裂紋增長破壞的試驗裝置。我國的塑料壓力管標準都未涉及這一問題，這表明我國的塑料壓力管水平比世界一般水平至少落后一個發(fā)展階段。
三、使用規(guī)定
1、一般規(guī)定
①管材、管件應具有質(zhì)量檢驗部門的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。
②管材存放、搬運和運輸時，應用非金屬繩捆扎，管材端頭應封堵。
③管材、管件存放、搬運和運輸時，不得拋摔和劇裂撞擊。
④管材、管件存放、搬運和運輸時，不得曝曬和雨淋;不得與油類、酸、咸等其它化學物質(zhì)接觸。
⑤管材、管件從生產(chǎn)到使用之間的存放期不宜超過一年。
材料驗收
① 接收管材、管件必須進行驗收。先驗收產(chǎn)品使用說明書、產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書和各項性能檢驗驗收報告等有關資料。
② 驗收管材、管件時，應在同一批中抽樣，并按現(xiàn)行國家標準《給水用(PE)聚乙烯材》進行規(guī)格尺寸和外觀性能檢查，必要時宜進行測試。
2、存放
① 管材、管件應該存放在通風良好、溫度不超過40℃的庫房或簡易的棚內(nèi)。
② 管材應水平堆放在平整的支撐物或地面上。堆放的高度不宜超過1.5米，當管材捆扎成1mx1m的方捆，并且兩側加支撐保護時，堆放高度可適當提高，但不宜超過3m,管件應逐層疊放整齊，應確保不倒塌，并且便于拿取和管理。
③ 管材、管件在戶外臨時堆放時，應有遮蓋物。
④ 管材存放時，應將不同直徑和不同壁厚的管材分別堆放。
3、搬運
① 管材搬運時，必須用非金屬繩吊裝。
② 管材、管件搬運時，應小心輕放，排列整齊。不得拋摔和沿地拖曳。
③ 寒冷天氣搬運管材、管件時，嚴禁劇烈撞擊。
運輸
①車輛運輸管材時，應放在平車底上，船運時，應放置在平坦的船艙內(nèi)。運輸時，直管全長應設有支撐，盤管應疊放整齊。直管和盤管均應捆扎、固定，避免相互碰撞，堆放觸不應有可能損傷管材的尖凸物。
②管件運輸時，應按箱逐層疊放整齊，并固定牢靠。
③管材、管件在運輸途中，應有遮蓋物，避免曝曬和雨淋。
四、連接技術
PE給水管連接方法
聚乙烯管材與管材、管材與PE管、管材與配件，以及聚乙烯管與金屬管之間的連接方式很多，不同的連接方式都有自身的優(yōu)點和局限性，用戶可根據(jù)管道直徑、工作壓力、使用場所等環(huán)境，選擇合適的連接方式。城鎮(zhèn)供水聚乙烯管道常用的連接方式有：熱熔連接、電熔連接、承插式柔性連接、法蘭連接、鋼塑過渡接頭連接等。
1、熱熔連接
熱熔連接是用專用加熱工具，在壓力下加熱聚乙烯管材或管件的待連接部位，使其熔融后，移走加熱工具，施壓將兩個熔融面連在一起，在穩(wěn)定的壓力下保持一段時間，直到接頭冷卻。熱熔連接包括熱熔對接連接、熱熔承插連接、熱熔鞍型連接。
2、電熔連接
電熔連接是用內(nèi)埋電阻絲的專用電熔管件與PE管材或管件的連接部位緊密接觸通電，PE管通過內(nèi)埋的電阻絲加熱連接部位，使其熔融連為一體，直至接頭冷卻。電熔連接可用于與不同類型和不同熔體流動速率的聚乙烯管材或插口管件連接。電熔連接分為電熔承插連接和電熔鞍型連接。
3、承插式柔性連接
聚乙烯管道承插式柔性連接是參照鑄鐵管和聚氯乙烯管(PVC-U)的承插式柔性連接原理開發(fā)的一種新型連接方式，PE管是在聚乙烯管材一端焊接一個經(jīng)過加固的聚乙烯承口。承插式柔性連接是將聚乙烯管材一端直接插入管材或管件的特制的承口中，通過承口內(nèi)的鎖緊環(huán)壓緊抗拉拔、橡膠密封圈壓緊密封，達到連接PE管材和管件的目的。
4、法蘭連接
法蘭連接主要用于聚乙烯管道與金屬管道或閥門、流量計、壓力表等附屬設備的連接。法蘭連接主要由聚乙烯法蘭連接件、鋼制或鋁制背壓活套法蘭、鋼制或鋁制法蘭片、墊片或密封圈、螺栓、螺母等組成。法蘭連接是通過緊固螺栓、螺母，使法蘭連接件與法蘭片緊密接觸，達到連接目的。
5、鋼塑過渡接頭連接
鋼塑過渡接頭連接是采用通過冷壓或其它方式預制的鋼塑過渡接頭來連接聚乙烯管道和金屬管道。鋼塑過渡接頭內(nèi)有抗拉拔的鎖緊環(huán)和密封圈，通常要求其有良好的密封性能和抗拉拔、耐壓性能要大于系統(tǒng)中聚乙烯管道。
以上就是PE管的連接方式，需要注意的是嚴禁以任何形式直接在聚乙烯管材、管件上車制管螺紋，采用螺紋連接；嚴禁采用明火烘烤聚乙烯管材、管件，直接連接。
發(fā)展到今天，聚乙烯的連接技術已經(jīng)非常成熟可靠。統(tǒng)計數(shù)字表明，聚乙烯管的漏損率不到十萬分之二，遠遠低于球墨鑄鐵管的2-3%，大幅度提高了管道的經(jīng)濟效益，這也是燃氣管道較多的使用聚乙烯管的非常重要的原因。
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