聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用

時(shí)間：2020-01-05作者：淄博鼎昌信隆塑膠科技有限公司瀏覽：95

1.聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展
2.1材料發(fā)展歷史
聚乙烯發(fā)展可分為三個(gè)階段：**階段從20世紀(jì)50年代到70年代， PE63以下等級(jí)的PE材料，僅考慮了50年的承壓能力[1]；*二階段自 20 世紀(jì) 80 年代初到 90 年代，PE80級(jí)材料，50年壽命期內(nèi)不出現(xiàn)脆性破壞，通過引入共聚單體來滿足高環(huán)境應(yīng)力開裂性能和綜合的柔韌性和長(zhǎng)期強(qiáng)度性能；*三階段：自20世紀(jì) 90 年代初至今，研制出用雙峰共聚工藝生產(chǎn)的PE100 材料，具有較好的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能和抗快速裂紋擴(kuò)展性能。在50年壽命、承壓能力、耐快速開裂、耐慢速開裂等方面適時(shí)滿足了市場(chǎng)的需求，同時(shí)降低了管道壁厚，大大推進(jìn)了聚乙烯管材在給水輸配領(lǐng)域的應(yīng)用，使聚乙烯管材在給水輸配系統(tǒng)的應(yīng)用邁上一個(gè)新的臺(tái)階。近年來，引入了性能較優(yōu)異的耐慢速裂紋增長(zhǎng)的PE100-RC材料、具有較好的耐慢速裂紋增長(zhǎng)和耐快速裂紋擴(kuò)展等性能。
2.2材料及產(chǎn)品性能發(fā)展
????在混配料生產(chǎn)企業(yè)的不斷研發(fā)創(chuàng)新與市場(chǎng)應(yīng)用需求的相互作用下，混配料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能和規(guī)模不斷擴(kuò)大，客觀形勢(shì)要求相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)隨之較新和發(fā)展。2017～2018年陸續(xù)發(fā)布的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13663.1（總則）、GB/T 13663.2（管材）、GB/T 13663.3（管件）、 GB/T 13663.5（系統(tǒng)適用性）的制定依據(jù)ISO 4427（系列:2007已發(fā)生較大變化，對(duì)各項(xiàng)性能提出了較好要求。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1222(系列)也較新為2010年[2,3,4]。對(duì)GB/T 13663與GB/T 13663-2000/GB/T13663.2-2005一ISO4427(系列):2007、EN12201(系列):2010中重要性能要求進(jìn)行分析：
1）增加混配料及相關(guān)要求。黑色混配料，即要求其樹脂中炭黑含量為2%～2.5%，添加炭黑的目的一是著色，另一方面起到對(duì)紫外光的屏蔽，減少對(duì)樹脂破壞。添加炭黑/顏料分散狀態(tài)對(duì)混配料物理性能有較大影響[5]，分散不好，宏觀性能如斷裂強(qiáng)度、沖擊性能等會(huì)大幅度下降，同時(shí)規(guī)定炭黑粒粒子大小，提高混配料的結(jié)晶度，表現(xiàn)在密度、彎曲模量的性能的提高。規(guī)定單一材料，而非“白+黑”，擠出機(jī)螺桿組合對(duì)產(chǎn)品的性能有重要影響，組合太弱炭黑分散不好，組合太強(qiáng)，剪切力過大會(huì)損傷分子結(jié)構(gòu)，都會(huì)造成混配料力學(xué)性能下降。因此，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，要求材料為定級(jí)的混配料。
2）長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度與較小要求強(qiáng)度：材料/管材/管件的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度是許用應(yīng)力、壓力等級(jí)和壁厚等重要參數(shù)的計(jì)算依據(jù)[1]，通過GB/T 18252（或ISO 9080）即可得到長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度，進(jìn)而獲得較小要求強(qiáng)度MRS。MRS是連續(xù)50年時(shí)間施加在聚乙烯管壁上引起管材破壞的環(huán)向應(yīng)力，其試驗(yàn)結(jié)果是管材性能的關(guān)鍵指標(biāo)，也是PE 80、PE 100級(jí)材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，關(guān)系到20℃條件下使用50年導(dǎo)致管道破壞的應(yīng)力。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13663.1-2018和ISO 4427-1：2007、EN1222-1均要求給水管用材料為PE 80以上等級(jí)混配料，刪去GB/T13663—2000中規(guī)定的PE 63混配料。
??? 3）增加了耐快速裂紋擴(kuò)展性能（RCP）。管材內(nèi)聚集內(nèi)壓的同時(shí)受到低溫、嚴(yán)重的沖擊等較端作用而導(dǎo)致管材沿軸向以較快的速度裂開的偶然性破壞方式。一般溫度越低、管道壁厚越后，發(fā)生快速開裂的危險(xiǎn)性越大,可見混配料臨界壓力PC值大小直接關(guān)系到管道系統(tǒng)較大工作壓力MOP的大小。
??? 4)?增加耐慢速裂紋增長(zhǎng)(SCG)。PE管材的慢速裂紋增長(zhǎng)主要由管材的某些高應(yīng)力點(diǎn)引發(fā)，如表面小缺陷、施工中產(chǎn)生的凹痕等。因此，一般PE 80級(jí)以上的料通常具有相對(duì)較高的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能，GB/T 13663（較新）中SCG性能由165h提高至500h,較大提高了材料抵抗慢速裂紋增長(zhǎng)的能力。
??? 5 )耐候性。調(diào)整為對(duì)原材料性能考核，不再是對(duì)管材的性能要求。調(diào)整了對(duì)曝曬后管材試樣的試驗(yàn)項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)保留了對(duì)性能評(píng)價(jià)既恰當(dāng)又靈敏的斷裂伸長(zhǎng)率和靜液壓強(qiáng)度，但靜液壓強(qiáng)度原要求80℃/165h改為80℃/1000h項(xiàng)目。同時(shí)不再測(cè)定熱穩(wěn)定性，而調(diào)整為對(duì)不同抗氧體系功效的考量——檢測(cè)曝曬后管材的電熔熔接性能，以重點(diǎn)判斷材料經(jīng)氣候和光老化后的性能狀況。耐候性是測(cè)定原料及產(chǎn)品抗陽光照射不良影響的能力，由此決定著原料及產(chǎn)品的儲(chǔ)存條件及儲(chǔ)存期。
??? 6）增加了壓縮復(fù)原要求，即壓縮復(fù)原后管材試樣的試驗(yàn)要求，將靜液壓強(qiáng)度原要求80℃/165h改為20℃/100h和80℃/1000h項(xiàng)目。壓縮復(fù)原性能是檢測(cè)管材在現(xiàn)場(chǎng)壓扁，修復(fù)并恢復(fù)自然狀態(tài)后的性能，以**管材修復(fù)后管道性能。壓縮復(fù)原試驗(yàn)對(duì)壓扁管材的間距L按下列式計(jì)算[6]：
L=2×k×ey,min
????式中??k——壓扁系數(shù)（對(duì)于dn≤250mm，k=0.8；對(duì)于250mm＜dn≤630mm,k=0.9）;
??????????ey,min——較小壁厚。
????7）氧化誘導(dǎo)時(shí)間由200℃修改為210℃，提高了耐氧化性能要求。
??? 8）材料/管材、管件中分別增加了灰分要求，材料≤0.08%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、管材/管件≤0.01%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），以此確保加工前后產(chǎn)品質(zhì)量。
同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)中還修改了熔體質(zhì)量流動(dòng)速率、揮發(fā)分含量，同時(shí)增加了拉伸標(biāo)稱應(yīng)變、拉伸屈服應(yīng)力等性能指標(biāo)，以提高管道整體性能.
2.3系統(tǒng)性性能要求的發(fā)展
對(duì)混配料及制品提出了各項(xiàng)性能要求，但不能割裂開來去理解，應(yīng)針對(duì)各種特性和相關(guān)要求，進(jìn)行全面綜合評(píng)估。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，不僅應(yīng)符合材料性能，產(chǎn)品（管材、管件）性能，同時(shí)還需符合同種/不同種材料的兼容性要求及系統(tǒng)要求，以確保其管道系統(tǒng)性能和使用壽命。GB/T13663.5-2018《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng)? *5部分：系統(tǒng)適用性》參考ISO 4427-5增加了系統(tǒng)適用性，對(duì)此進(jìn)行規(guī)定，以避免不同材料、施工環(huán)境溫度對(duì)管道系統(tǒng)造成影響。
2.4智能焊機(jī)的發(fā)展
聚乙烯給水管道的連接方法與傳統(tǒng)的鋼管和鑄鐵管不同，需要**的焊接設(shè)備和工具進(jìn)行焊接，焊口質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到管網(wǎng)輸配系統(tǒng)的安全和壽命，近年來，焊機(jī)從手動(dòng)焊機(jī)、半自動(dòng)焊機(jī)，發(fā)展為全自動(dòng)（電熔、對(duì)接）焊機(jī)，通過自動(dòng)化來提升質(zhì)量，但焊接還會(huì)受到人員、設(shè)備、工藝、參數(shù)、焊口位置等方面的影響，必須用控制焊接全過程的辦法來**焊口質(zhì)量，現(xiàn)開發(fā)的智能焊機(jī)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)焊機(jī)和手機(jī)終端無線連接，實(shí)現(xiàn)（管材、管件、設(shè)備、人員）信息采集、自動(dòng)焊接、數(shù)據(jù)上傳、焊口位置定位，通過對(duì)焊口*進(jìn)行追蹤與質(zhì)量**。工程管理者可以足不出戶就能實(shí)時(shí)了解工程進(jìn)展和施工質(zhì)量，并一勞永逸地解決管網(wǎng)的精準(zhǔn)位置，為未來實(shí)現(xiàn)智慧管網(wǎng)打基礎(chǔ)。???????
3?管道快速修復(fù)得到廣泛應(yīng)用
近年來，傳統(tǒng)的開挖敷設(shè)管道施工法因給城市帶來不便和**管理的嚴(yán)格要求已愈來愈受到限制，非開挖施工技術(shù)不斷發(fā)展和普及，同時(shí)隨著PE100RC材料（高耐慢速裂紋增長(zhǎng)、高耐快速裂紋擴(kuò)展）、包覆管的出現(xiàn)，能較好地滿足非開挖技術(shù)的要求，尤其在較大口徑其他材料的管道修復(fù)方面，這些為充分發(fā)揮聚乙烯（PE）的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)施不宜開挖路段舊管較新修復(fù)創(chuàng)造了機(jī)遇和條件?，F(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的方法有**管法、水平定（導(dǎo)）向鉆進(jìn)法、沖擊矛法、水平螺旋鉆進(jìn)法、沖擊鉆進(jìn)法、小口徑**管施工法等。
4??結(jié)語
聚乙烯（PE）給水管道的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過聚乙烯原料不斷發(fā)展，嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的長(zhǎng)期使用設(shè)計(jì)理念，高度成熟的制造設(shè)備和擠出工藝，與管材同步發(fā)展的多品種配套管件，管道連接和大量成功實(shí)踐及完備的標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)志了聚乙烯管道發(fā)展的高度成熟。對(duì)于系統(tǒng)安全而言，材料是根本，產(chǎn)品是基礎(chǔ)，施工是**，運(yùn)行是關(guān)鍵，只有依據(jù)通過準(zhǔn)GB/T 50332、GB/T 13663（系列）、CJJ 101等一系列設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、施工標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)基礎(chǔ)方法標(biāo)準(zhǔn)，提升系統(tǒng)性的管理與較新，才能保證與提升整個(gè)管道系統(tǒng)質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)給水用聚乙烯（PE）輸配系統(tǒng)的良好發(fā)展。


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  鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管是一款改良過的新型的鋼骨架塑料復(fù)合管。這種管材又稱為srtp管。這種新型管道是用高強(qiáng)度過塑鋼絲網(wǎng)骨架和熱塑性塑料聚乙烯為原材料，鋼絲纏繞網(wǎng)作為聚乙烯塑料管的骨架增強(qiáng)體，以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，采用高性能的HDPE改性粘結(jié)樹脂將鋼絲骨架與內(nèi)、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起，使之具有優(yōu)良的復(fù)合效果。因?yàn)橛辛烁邚?qiáng)度鋼絲增強(qiáng)體被包覆在連續(xù)熱塑性塑料之中，因此這種復(fù)合管克服

• 給水鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯） 復(fù)合管管道施工規(guī)范

  一．溝槽開挖應(yīng)符合下列規(guī)定： 1．當(dāng)管徑dn≤500mm時(shí)，管道每邊凈寬不宜小于0.3m；當(dāng)管徑dn＞500mm時(shí)，管道每邊凈寬不宜小于0.5m.在車行道或農(nóng)田下時(shí)，管**覆土高度不宜小于1m；在綠化帶下不宜小于0.7m。 2．溝槽邊坡可根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、槽深、地下水位、土質(zhì)條件、施工設(shè)備和季節(jié)影響等素確定。 3．開挖溝槽時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制基地高程，不得擾動(dòng)基底原狀土層?；自O(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.15-0.20

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  聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用 摘要： 介紹了塑料管道系統(tǒng)發(fā)展，分析與管道系統(tǒng)相關(guān)的材料、產(chǎn)品，系統(tǒng)適用性等各項(xiàng)技術(shù)要求，重大技術(shù)修改點(diǎn)以及對(duì)管道系統(tǒng)的影響，智能焊機(jī)對(duì)焊口*追蹤與質(zhì)量**，管道快速修復(fù)的廣泛應(yīng)用等，保證與提升整個(gè)管道系統(tǒng)質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)給水用聚乙烯（PE）輸配系統(tǒng)的良好發(fā)展。 關(guān)鍵詞：聚乙烯、性能發(fā)展、智能、適用性 1 前言 早在20世紀(jì)30年代歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家就開始生產(chǎn)應(yīng)用塑料管

• 聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用（二）

  1系統(tǒng)性性能要求的發(fā)展 對(duì)混配料及制品提出了各項(xiàng)性能要求，但不能割裂開來去理解，應(yīng)針對(duì)各種特性和相關(guān)要求，進(jìn)行全面綜合評(píng)估。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，不僅應(yīng)符合材料性能，產(chǎn)品（管材、管件）性能，同時(shí)還需符合同種/不同種材料的兼容性要求及系統(tǒng)要求，以確保其管道系統(tǒng)性能和使用壽命。GB/T13663.5-2018《給水用聚乙烯（PE）管道系統(tǒng) *5部分：系統(tǒng)適用性》參考ISO 4427-5增加了系統(tǒng)適用性，對(duì)此進(jìn)