PE給水管特性及社會效益分析
發(fā)布時間：2018/4/11 9:42:27 文章來源：hurl
PE給水管特性及社會效益分析
（1）聚乙烯具有獨(dú)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(shù)經(jīng)濟(jì)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(jìn)行供應(yīng)，避免了大量的接頭和管件。例如在全國城市改水示范單位——南通自來水公司在一戶一表改造中選材時便充分利用了PE小口徑管材可盤卷的特性，從水表至用戶一根管材到底，中間無須管接頭，既節(jié)約了成本，又提高了工效。PE小口徑管的這種特性已得到全國各城市有水表出戶工程的自來水公司的認(rèn)可，成為其改水作業(yè)的首選產(chǎn)品。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(fèi)用經(jīng)濟(jì)的安裝方法，如免開挖施工技術(shù)。免開挖施工技術(shù)是指利用各種巖土鉆掘的技術(shù)手段，在地表不開溝（槽）的條件下鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線的施工技術(shù)。多種免開挖施工技術(shù)非常適宜采用聚乙烯管材，如鋪設(shè)新管線的水平定向鉆進(jìn)和導(dǎo)向鉆進(jìn)法，原位更換舊管線的脹管法及修復(fù)舊管線的穿插更新內(nèi)襯法及各種改進(jìn)的內(nèi)襯法（折疊變形法、熱拔法和冷軋法）。
PE獨(dú)特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運(yùn)動和端載荷。從表面上看，強(qiáng)強(qiáng)度和剛性方面，塑料埋地管不及水泥管及金屬管道，但從實(shí)際應(yīng)用看，塑料埋地管是屬于“柔性管”，在正確設(shè)計(jì)和鋪設(shè)施工下塑料埋地管是和周圍土壤共同承受負(fù)載的。所以塑料埋地管不需要達(dá)到“鋼性管”一樣的強(qiáng)度和剛性就可以滿足埋地使用中的力學(xué)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(yīng)力，其實(shí)際軸向應(yīng)力水平遠(yuǎn)比理論計(jì)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(yīng)能力非常強(qiáng)，這些特點(diǎn)使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的最為優(yōu)秀的管道。例如在1995年日本神戶大地震中，PE給水管及燃?xì)夤芫褪俏ㄒ恍颐獾墓艿老到y(tǒng)。
（2）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(kuò)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。最近十幾年來，這種破壞方式已被認(rèn)為是塑料燃?xì)廨斔凸苤行枰^對防止的最具危險(xiǎn)性的事故。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(qiáng)度性能的要求。其原因?yàn)椋涸谕籗DR（管材直徑與其厚度之比）時，計(jì)算的長期壽命—長期強(qiáng)度與增大管徑無關(guān)（實(shí)際上大口徑管可能比小口徑管安全），但快速裂紋增長危險(xiǎn)隨管徑增大而增加。在現(xiàn)有大品種塑實(shí)驗(yàn)方法料管中，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等，達(dá)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(qiáng)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(qiáng)度性能好或壞。如聚氯乙烯（PVC-U）燃?xì)夤芤呀?jīng)基本上全部被聚乙烯-PE燃?xì)夤芩〈W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(yàn)裝置。我國的塑料壓力管標(biāo)準(zhǔn)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。
（3）聚乙烯管道安裝連接方便、可靠
聚乙烯管可以用比較方便的熱熔對接、承插方法得到可靠的、內(nèi)表面與原管材接近的牢固連接（連接處有不大的熔接凸起環(huán)），或采用專門的電熔管件連接聚乙烯管。對于小口徑管材還可以采用我們公司生產(chǎn)的卡壓式連接，連接方便可靠（此種產(chǎn)品是我們公司引進(jìn)的專利技術(shù)，廣泛應(yīng)用于我國許多水司的一戶一表工程）。聚乙烯管的熔接接頭可以承受軸向負(fù)荷而不發(fā)生泄露和脫開。
發(fā)展到今天，聚乙烯的連接技術(shù)已經(jīng)非常成熟可靠。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，聚乙烯管的漏損率不到十萬分之二，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于球墨鑄鐵管的2-3%，大幅度提高了管道的安全性和經(jīng)濟(jì)效益，這也是燃?xì)夤艿垒^多的使用聚乙烯管的非常重要的原因。
（4）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(qiáng)氧化劑外，可耐多種化學(xué)藥品侵蝕，且不易滋生細(xì)菌。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因?yàn)樗芰瞎懿谋绕漭斔芎牡汀⑸钅芎牡汀⒅亓枯p、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?yàn)樗芰瞎苣透g、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(diǎn)不僅已為國際標(biāo)準(zhǔn)和國外的一些先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)所確認(rèn)，而且已經(jīng)被實(shí)踐所證明。
聚乙烯能夠推廣應(yīng)用的另一個原因是因?yàn)榫勐纫蚁┤找媸艿江h(huán)境保護(hù)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(yán)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(yīng)用在飲用水領(lǐng)域。但是還是有人擔(dān)心在控制不嚴(yán)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(biāo)，在給水用聚氯乙烯管的配方中誤用了有毒的助劑。把不保證無毒的排水用聚氯乙烯管和管件誤用到了給水管和管件等。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?yàn)楹龋诜贌龝r控制不好就可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，而聚乙烯僅含碳?xì)洌贌笊伤投趸肌Ｋ栽跉W美等國家，現(xiàn)在聚氯乙烯的應(yīng)用正受到一些環(huán)境保護(hù)組織日益加重的壓力。
（5）聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能
PE管的低溫脆化點(diǎn)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(shè)聚氯乙烯（PVC-U）埋地給水管試點(diǎn)工程中總結(jié)的一條經(jīng)驗(yàn)是溫度在零度以下就不適宜進(jìn)行聚氯乙烯（PVC-U）管的鋪設(shè)施工了。還有一個明顯的佐證，為改進(jìn)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(jìn)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(diǎn)約為-15℃，遠(yuǎn)高于聚乙烯管的脆化點(diǎn)溫度-70℃。
