聚乙烯(PE)燃氣管道運用與前景范文

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一、燃氣用埋地聚乙烯管道系統發展簡史

本世紀在管道領域發生了一場革命性的進步，即“以塑代鋼”。隨著高分子材料科學技術的飛躍進步，塑料管材開發利用的深化，生產工藝的不斷改進，塑料管道淋漓盡致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人們誤認為是金屬管材的“廉價代用品”。在這場革命中，聚乙烯管道倍受青睞，日益發出奪目的光輝，廣泛用于燃氣輸送、給水、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，特別在燃氣輸送上得到了普遍的應用。

1.國外聚乙烯燃氣管發展簡史

1933年英國ICI公司首先發現了聚乙烯(pe)。發展至今，聚乙烯已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樹脂，已占世界合成樹脂產量的三分之一，居第一位。

第二次世界大戰時期，由于銅與鋼材的短缺，國外開始研究在燃氣輸配等領域使用塑料管。燃氣輸配用塑料管的材料按應用的起始年代分別為：醋酸-丁酸纖維素（1949年美國），硬聚氯乙烯（1950年原西國），耐沖擊聚氯乙烯（1952年美國），環氧玻璃鋼（1955年美國），聚乙烯（1956年美國），滌綸（1963年意大利）和尼龍（1969年澳大利亞）。隨著時間的推移和對燃氣工程運行經驗的不斷總結，人們逐漸認識到在應用塑料管時應考慮以下幾個方面的因素：

a.經濟性

b.接口穩定、嚴密性

c.耐環境應力開裂

d.耐腐蝕和耐化學性

e.耐老化性

f.韌性

g.柔軟、可撓性

h.耐久性

i.強度與溫度的關系

j.長期靜液壓強度的大小

經過順序淘汰，到60年代后期，只剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。聚氯乙烯管雖然強度大，成本低廉，但與聚乙烯相比有如下缺點：

a.脆性，易產生斷裂現象；

b.缺乏可撓性，不能盤卷等；

c.接觸溶劑的可靠性差等。

因此，采用聚氯乙烯管的數量大幅減少，而使用聚乙烯管顯著上升。自1956年鋪設第一條聚乙烯燃氣管道以來，到70年代，在歐洲和北美，聚乙烯管道在燃氣領域得到迅速的推廣應用。聚乙烯管道在各國燃氣管道上的廣泛應用已成為管道領域最為引人注目的成就。這一方面是由于聚乙烯材料制作管道具有非常獨到的技術經濟優勢，另一方面是由于聚乙烯管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機具以及運行中的維修手段等在多年的實踐中，已達到完善的配套系統。時至今日，在燃氣領域，無論是對于新鋪設或舊管道的修復和更新，聚乙烯管都是主要的選擇之一。歐洲的PE燃氣管道普及率極高，如英國、丹麥等國均超過90%，法國1998年新敷設燃氣管道幾乎100%采用聚乙烯管道。早在1988年，在慕尼黑召開的國際煤聯(IGU)配氣委員會會議，委員們一致認為采用聚乙烯(PE)埋地燃氣管道質量可靠，運行安全，維護簡便，費用經濟。這種共識顯然是五十年來聚乙烯管道與其它管道反復比較、競爭后達成的。應該指出，這不僅應歸功于PE管的優良的綜合性能，而且緣于PE管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機具以及運行中的維修手段等在多年的實踐中，不斷取得革命性的進步。如對PE管道性能影響最大的因素之一的原料，隨著聚合工藝的改進，八十年代水平PE管材原料與七十年代水平相比較，即取得極大的進步。經過近半個世紀的不斷發展，時至今日，聚乙烯管道已成為最成熟的塑料管道品種之一。自六十年代初，探索聚乙烯管道用于燃氣輸送以來，圍繞聚乙烯管道系統的各個方面的研究和開發工作就一直未間斷，且異常活躍。世界上很多國家聚乙烯樹脂制造商、管材制造商、管件及管路附件制造商、管材擠出設備制造商、管道的施工和使用單位（如燃氣公司和自來水公司）、施工機具的制造商、產品認證機構、有關大學和科研機構均以極大的熱情投入到這項工作中來。研究開發的廣度、深度及速度，是其他類塑料管道所難與比擬的。聚乙烯管道系統的高度成熟突出表現在：

（1）聚乙烯管材級原料不斷發展，八十年代末第三代聚乙烯管材樹脂（PE100）出現，使大口徑管的使用也具有了優勢。

（2）嚴謹而科學的管道設計理念。對聚乙烯管材料長期使用性能的評價形成了系統科學的標準評價方法，從而在設計上保證了長期使用性能及使用的安全性。

（3）高度成熟的制造設備和擠出工藝。

（4）與管材同步發展，多品種配套的管件。

（5）管道連接、施工和維護的成熟技術與設備。

（6）豐富的研究成果、大量成功的工程實踐和系統完備的標準體系。從原料到工程施工，從產品要求到質量的控制方法，聚乙烯管道系統均具有完備的ISO標準。標準的高水平和系統化，標志了聚乙烯管道發展的高度成熟。

2.國內聚乙烯燃氣管發展簡史

我國是從80年代初期開始聚乙烯燃氣管的研究工作,最早使用聚乙烯管輸送城鎮燃氣是1982年在上海。為使聚乙烯燃氣管研究工作受到重視并順利進行，國家科委1987年把“聚乙烯燃氣管專用料研制和加工應用技術開發”列為國家“七五”科技攻關項目，從專用原料─管材、管件加工─工程應用─標準規范制定進行系統研究，取得豐碩成果。1995年，國家技術監督局、建設部分別頒發了PE燃氣管材、管件的國家標準和工程技術的行業規程。目前，PE燃氣管正在國內迅速推廣使用。在PE燃氣管推動下，國內已基本掌握PE工程管道的生產與使用技術，引進了相當數量的國際一流生產線，形成了相當規模的生產能力。這對聚乙烯燃氣管的發展奠定了堅實有力的基礎。99年國內聚乙烯燃氣管材產量已近1萬噸，并以20%的年增長率向前發展。

二、聚乙烯燃氣管原料特性及其發展

聚乙烯管習慣上按照密度分為低密度及線型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管（密度為0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙烯（MDPE）管（密度為0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙烯（HDPE）管（密度為0.940-0.965g/cm3）。由于材料的不斷進步，根據發展階段和性能的不同，產生了材料的等級分化，密度不能反映聚乙烯作為管材的本質性能，因此目前國際上根據聚乙烯管的長期靜液壓強度（MRS）對管材及其原料進行分類和命名。長期靜液壓強度是指連續施加在該聚乙烯樹脂制管管壁上50年時引起管材破壞時所計算的在管壁上的環向張應力，該值是管材結構設計的基礎。聚乙烯管的工程設計概念與金屬管不同，對于金屬管的設計，廣泛的使用環境溫度下的屈服強度系數。而聚乙烯管與金屬管不同，它受持續應力及溫度變化的影響，因此聚乙烯管的設計應力應根據長期強度來決定，即通過繪制恒溫下應力與破壞時間的曲線來確定。根據聚乙烯管的長期靜液壓強度（MRS），國際上將聚乙烯管材料分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個等級。目前國際上使用量最大的管材樹脂的MRS值為8.0MPa(PE80級)，而MRS值為10MPa(PE100級)的管材樹脂的已開發成功，這種樹脂采用雙峰分布、己烯共聚技術，在提高長期靜液壓強度的同時，也提高了耐慢速裂紋增長和耐快速開裂擴展性能，并具有良好的加工性，為提高管網輸送壓力、增大管道口徑、擴大管道應用范圍創造了條件。目前PE100的管材使用量，特別是在大口徑管材上的用量，正在迅速上升。表1列出了目前歐洲PE100級聚乙烯燃氣管道實際使用壓力。

表1.歐洲PE100級聚乙烯燃氣管道實際使用壓力

國家英國比利時法國荷蘭西班牙

尺寸比(SDR)1117.617.61111

使用壓力(Mpa)0.70.50.40.80.7

目前,國外正在嘗試將SDR11的聚乙烯燃氣管的使用壓力提高到1.0Mpa。

三、聚乙烯燃氣管材的特點

聚乙烯燃氣管道具有許多卓越的特性，如耐低溫，韌性好，剛柔相濟。因而在一些特殊用途中更是大顯身手，因為在這些領域中，傳統材料管子，不是不適用，就是費用大，而且還不能保證管道的安全使用。如鋼管、鑄鐵管最大的問題是在使用期內，普遍發生的腐蝕和接頭泄漏。聚乙烯管則具有明顯的優點，圓滿地解決了傳統管道的腐蝕和接頭泄漏兩大難題。如作為室外線路管敷設在腐蝕性的土壤中，地震地區、山地和沼澤地區；作為承插管插入舊管道中修復、更新舊管道。由于與眾不同的施工特點，往往為用戶帶來巨大的經濟效益。如美國資料報導，聚乙烯管安裝費用低于鋼管道安裝費用50%，而穿插法又比聚乙烯管直接埋地法節約30-40%。聚乙烯管的主要優點體現在：

1.耐腐蝕。聚乙烯為惰性材料，除少數強氧化劑外，可耐多種化學介質的侵蝕。無電化學腐蝕，不需要防腐層。

2.不泄漏。聚乙烯管道主要采用熔接連接（熱熔連接或電熔連接），本質上保證接口材質、結構與管體本身的同一性，實現了接頭與管材的一體化。試驗證實，其接口的抗拉強度及爆破強度均高于管材本體，可有效地抵抗內壓力產生的環向應力及軸向的拉伸應力。因此與橡膠圈類接頭或其他機械接頭相比，不存在因接頭扭曲造成泄漏的危險。

3.高韌性。聚乙烯管是一種高韌性的管材，其斷裂伸長率一般超過500%，對管基不均勻沉降的適應能力非常強。也是一種抗震性能優良的管道。在1995年日本的神戶地震中，聚乙烯燃氣管和供水管是唯一幸免的管道系統。正因為如此，日本震后大力推廣PE管在燃氣領域的使用。

4.聚乙烯管具有優良的撓性。聚乙烯的撓性是一個重要的性質，它極大地增強了該材料對于管線工程的價值。聚乙烯的撓性使聚乙烯管可以進行盤卷，并以較長的長度供應，不需要各種連接管件。用于不開槽施工，聚乙烯管道的走向容易依照施工方法的要求進行改變；聚乙烯材料的撓性，使其可在施工前改變管材的形狀，插入舊管后恢復原來的大小和尺寸。

5.聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力。采用不開槽施工技術，無論是鋪設新管或舊管道的修復或更新，刮痕是無法避免的。刮痕造成材料的應力集中，引發管道的破壞。管材抵抗刮痕的能力，與管材的慢速裂紋增長(SCG)行為關系密切，研究證明，PE80等級的聚乙烯管具有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100聚乙烯管材料則具有更加出色的抵抗刮痕能力。

6.良好的快速裂紋傳遞抵抗能力。管道的快速開裂是指在管道偶然發生開裂時，裂紋以幾百m/秒的速度迅速增長，瞬間造成幾十m甚至上千m管道破壞的大事故。快速開裂是一種偶發事故，但其后果是災難性的。早在五十年代，美國輸氣鋼管曾發生幾起快速開裂事故。聚氯乙烯氣管和水管均曾發生過快速開裂事故。實際使用中尚未發現聚乙烯燃氣管的快速開裂。因而近10年來，國際上對塑料管道，特別聚乙烯燃氣管的快速裂紋傳遞進行了大量卓有成效的研究工作。結果表明，在常用的塑料管材中，聚乙烯抵抗裂紋快速傳遞的能力名列前茅。如UPVC的動態斷裂韌性KD為1.8MNm-3/2，PP-R的KD為1.6MNm-3/2，而PE80的KD則為2.9MNm-3/2，PE100的KD則高達3.8MNm-3/2。溫度越低，管徑和壁厚越大，工作壓力越高，塑料管道快速開裂的危險性越大。因此，聚乙烯管道，特別是PE100管更適宜做大口徑管。目前，國外的聚乙烯燃氣管材標準（ISO4437-1997和EN1555）已將耐快速開裂擴展（RCP）列入標準之中。

7.聚乙烯管道使用壽命長，可達50年以上，這是國外根據聚乙烯管材環向抗拉強度的長期靜水壓設計基礎值(HDB)確定的，已被國際標準確認。

此外，聚乙烯管道重量輕也是一重要因素。

四、聚乙烯燃氣管道系統的設計

（一）、聚乙烯燃氣管道強度計算

做為工程管道，應有兩個重要的指標，即長期使用性能及使用的安全性。當代聚乙烯管道的生產者完全可以提供真正稱之為工程塑料的管材和管件，是緣于兩個極為有力的后盾。一個是原材料供應者的高度先進技術的支持；一個是科學而嚴謹的設計思想。在當代高分子材料科學技術進步支持下，聚乙烯管材樹脂的合成技術和性能不斷取得進展，管材長期使用性能日益提高，如1989年分子量分布呈雙峰型的PE100級管材樹脂的出現，將聚乙烯管材料推到了一個嶄新的高度。同時，對聚乙烯管材料長期使用性能的評價形成了系統科學的標準評價方法，即對管材樹脂最低要求的靜液壓強度──MRS的測量。所謂MRS是指連續施加在該聚乙烯樹脂制管管壁上50年時引起管材破壞時所計算的在管壁上的環向張應力。該值是管材結構設計的基礎。聚乙烯管材結構設計的ISO方程：

(SDR=de/e)公式（1）

P公稱壓力(MPa)

[δ]設計應力(MPa)

SDR標準尺寸比

de管公稱外徑

e管公稱規定壁厚

管材設計應力的求取：

公式（2）

設計系數(C)：保證管道滿負載運行時還有一定的安全度。

（二）、我國聚乙烯燃氣管道工程技術規程設計系數

我國聚乙烯燃氣管道工程技術規程是根據PE80級管材來考慮，對不同種類燃氣的設計系數做出如下規定：

表2.不同種類燃氣的設計系數燃氣種類SDR11SDR17.6

天然氣48

液化石油氣（氣態）16/

不含冷凝液的氣態液化石油氣5.33/

人工煤氣320/

不含冷凝液的人工煤氣8/

根據以上設計系數，在我國聚乙烯管道輸送不同種類燃氣的最大允許工作壓力如下：

表3.不同種類燃氣的最大允許工作壓力

燃氣種類最大允許工作壓力（Mpa）

SDR11SDR17.6

天然氣0.40.2

液化石油氣（氣態）0.1/

不含冷凝液的氣態液化石油氣0.3/

人工煤氣0.005/

不含冷凝液的人工煤氣0.2/

我國燃氣管道的施工技術規程的編制說明中也明確：我國允許使用壓力時按工作溫度20℃，使用壽命50年，管道環向應力為8.0Mpa（長期靜液壓強度），安全系數不小于4等4個條件來確定的。在安全性能得到保證的情況下，改變以上條件中的任意一個，最大允許工作壓力可以提高，也就是，經過充分論證，設計系數可以調整。

五、聚乙烯管材、管件的生產、型號規格及種類

（一）、聚乙烯管材的生產及型號規格

聚乙烯管材的生產在擠出生產線上進行，目前國內幾個主要生產廠家都選用進口生產線，基本上實現了全自動控制，能夠自動上料、自動計量進料、自動切割和卷曲，產品質量更加穩定，生產效率明顯提高。聚乙烯燃氣管材國標目前分為SDR11和SDR17.6兩個系列，管材的顏色有兩種，一種為黃色管，一種是黑管加黃條。規格從20mm～250mm；目前國內已應用的最大規格到ф400mm。最新的ISO標準和歐洲標準已將管材的公稱外徑擴大到630mm。管材的規格及尺寸偏差見下表：

表4聚乙烯管材的規格尺寸表單位：mm

公稱外徑De壁厚e備注

基本尺寸允許偏差SDR17.6SDR11

基本尺寸允許偏差基本尺寸允許偏差

20<+0.3

02.3+0.4

03.0+0.4

25+0.3

02.3+0.4

03.0+0.4

32+0.3

02.3+0.4

03.0+0.4

0*

40+0.4

02.3+0.4

03.7+0.5

0*

50+0.4

02.9<+0.4

04.6<+0.6

0*

63+0.4

03.6+0.5

05.8+0.7

0*

75+0.5

04.3+0.6

06.8+0.8

90+0.6

05.2+0.7

08.2+1.0

0*

110+0.6

06.3+0.8

010.0+1.1

0*

125+0.6

07.1+0.9

011.4+1.3

140+0.9

08.0+0.9

012.7+1.4

160<+1.0

09.1+1.1

014.6+1.6

0*

180+1.0

010.3+1.2

016.4+1.8

200+1.2

011.4+1.3

018.2+2.0

0*

225+1.4

012.8+1.4

020.5+2.2

250+1.5

014.2+1.6

022.7+2.4

0*

315+1.8

017.9+1.9

028.7+3.0

0*

355+2.0

020.2+2.2

032.3+3.4

400+2.2

022.8+2.4

036.4+3.8

注：備注欄中帶*號的為目前國內常用規格

（二）、聚乙烯管件的品種

聚乙烯管件根據施工方法、用途的不同，可分為電熔管件和熱熔管件。根據生產方式的不同，可分為注塑管件和焊制管件兩大類。大部分管件都可以采用注塑模具一次成型，但對于一些壁厚、體積、重量都較大的管件，可采用管材焊制加工的方法制造。采用焊制方法生產的管件一般有三通、四通和彎頭，公稱尺寸范圍隨著管材擴大；采用注塑方法生產的熱熔管件有法蘭、變徑、彎頭、等徑三通、異徑三通和端帽；電熔管件也是采用注塑方法生產的，其種類有電熔套筒、電熔變徑、電熔彎頭、電熔三通、電熔鞍型三通、電熔鞍型分支和端帽等；目前，國內常用的管件規格見下表：

表5.聚乙烯管件規格型號單位：mm

管件名稱規格

熱熔管件法蘭頭324050637590110125160200225250315

三通324050637590110125160

900彎頭324050637590110125160

端帽324050637590110125160200225250315

變徑40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，75/50，75/63，90/63，110/50，110/63，110/90，125/110，160/90，160/110，200/160，225/160，225/200，250/200，250/225，315/225，315/250

電熔管件套筒324050637590110125160200225250315

三通324050637590110

900彎頭324050637590110

修補馬鞍637590110125160200225250

變徑40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，90/63，110/63，110/90

鞍型三通63/32，63/40，90/32，90/40，90/63，110/32，110/40，110/63，160/32，160/40，160/63，200，40，200/63，225/40，225/63，250/40，250/63

鞍型分支125/63，160/63，200/63，200/90，250/63，250/90

六、聚乙烯管材的性能指標及檢測

目前我國對聚乙烯燃氣管材按PE80級原料按照GB15558.1《燃氣用聚乙烯管材》標準來生產，管材的性能指標見下表：

表6.聚乙烯燃氣管材的性能指標序號項目性能要求

1長期靜液壓試驗，MPa（20℃，50年，95%）≥8.0

2短期靜液壓強度，MPa20℃9.0

韌性破壞時間（h）>100

80℃4.6

脆性破壞時間（h）>165

4.0

破壞時間（h）>10002）

3熱穩定性，min（200℃）>20

4耐應力開裂，h

（80℃，4.0MPa）≥1000

≥1703）

5壓縮復原，h

（80℃，4.0MPa）>170

6縱向回縮率，%（110℃）≤3

7斷裂伸長率，%>350

8耐候性（管材累計接受≥3.5kMJ/m2老化能量后）仍能滿足本表第2、3、7項性能要求，并保持良好的焊接性能

燃氣管道作為城市的能源輸送系統一旦出現質量問題，會直接影響到居民的正常生活。再者，由于燃氣的可燃性、易爆性，如果發生燃氣泄露，極易發生爆炸事故。聚乙烯管材取代鋼管、鑄鐵管，作為城市燃氣輸配管線，同樣要求其安全性。要保證產品質量滿足標準要求，就必須具有完善的檢測手段。而且產品的質量控制從原料進廠檢驗開始貫穿于整個生產過程，直至產品最終出廠。質量控制主要從以下幾個方面進行：

1．原料的質量控制

原料是生產聚乙烯管材、管件的根本，原料的選擇直接影響管道產品的質量。沒有好的原料，后續工作再合理，生產技術再先進，也生產不出合格的產品。因此原料的選擇及質量控制十分重要。原料在生產前必須按標準要求進行檢驗，合格以后方可用于生產。聚乙烯原料性能指標見下表：

表7.PE燃氣管材專用料基本技術指標要求

序號項目

Items技術要求

TypicalValue單位

Units

1密度

Density≥930kg/m3

2斷裂伸長率

ElongationatBreak>500%

3熱穩定性（200℃）

OxidationInductionTime（200℃）>20min

4耐環境應力開裂（F50）

EnvironmentalStresscrackResistance≥1000h

5炭黑含量1)

CarbonBlackContent2.25±0.25%

6水分含量

WaterContent<300mg/kg

7揮發份含量

VolatileContent<350mg/kg

8耐氣體組分

ResistancetoGasConstituents≥30h

9長期靜液壓強度（MRS）≥8.0MPa

2．生產過程的工藝控制

生產過程的工藝控制非常重要，在生產時要注意對工藝參數的設置及對物料熔體溫度、熔體壓力的監控。因為如果生產過程出現剪切過度，會導致熔體溫度的升高，過度的剪切會使材料性能劣化，而這種劣化采用常規的檢測是很難發現的。目前國內一些引進的生產線已帶有微機監測控制系統，出現問題會及時發出警報。對于管材的外觀尺寸，一些先進的生產線帶有在線測量儀，管材的外形尺寸，可在屏幕上直接顯示，如與主機相連，可實現自動調整模具，自動控制壁厚和外徑。

3．產品的檢驗

產品的檢驗包括外觀、尺寸及物理性能，產品的外觀主要檢查是否有影響管材性能的溝槽、劃傷、凹陷和雜質等；尺寸需測量外徑、壁厚和長度，測量值應在標準規定的允許偏差范圍內。外觀尺寸檢測合格的管材在按照抽樣規則取樣，進行物理性能的測試。測試的項目有斷裂伸長率、短期靜液壓強度（20℃，環向應力9.0Mpa，韌性破壞時間>100h；80℃，環向應力4.0Mpa，脆性破壞時間>165h）、熱穩定性、耐應力開裂（80℃，環向應力4.0Mpa，破壞時間>170h）、壓縮復原（80℃，環向應力4.0MPa，破壞時間>170h）和縱向回縮率（110℃）。以上性能試驗與外觀、尺寸等一起作為每批產品的出廠檢驗項目。

七、聚乙烯燃氣管道的配套產品

1．警示帶

為保護管道在日后運行中，不受到人為的意外破壞，應在管道的上方，距管頂不小于300mm處敷設一條警示帶，警示帶上應有醒目的提示字樣。對警示帶的基本要求是寬度100mm或150mm，顏色為金黃色，警示帶應能抗擊回填土的沖擊、壓迫及土壤中化學物質的腐蝕。該警示帶應與管道一樣，具有不低于50年的壽命。

2．示蹤線

由于聚乙烯管道是絕緣體，因此常規的電磁法無法探測到管道的位置和深度。為能采用常規方法進行探測，要求在敷設聚乙烯管的同時，敷設一條金屬示蹤線。對示蹤線的基本要求是：示蹤線要與聚乙烯管道在同一位置或有固定的相對位置；用常規儀器能探測到；壽命與聚乙烯管道相同，不低于50年。目前一般采用聚乙烯包覆金屬絲（即電線），也有在警示帶內夾放金屬鋁箔，將警示帶與示蹤線合二為一。

3．聚乙烯（PE）球閥

聚乙烯（PE）球閥的工作壓力可與SDR11的聚乙烯管材相匹配，其使用壽命與聚乙烯管材一樣按50年進行設計。聚乙烯（PE）球閥與金屬球閥相比，其優點見下表：

表8.聚乙烯（PE）球閥與金屬球閥的比較

金屬球閥聚乙烯（PE）球閥

需要鋼塑轉換接頭，法蘭，螺栓螺母墊片等直接熱熔或電熔連接

需要防腐處理和定期檢查不需要

需要定期維護和備品備件不需要

需要閥門井不需要

閥門的操作對聚乙烯管施加很大的應力，長期作用會減少聚乙烯管的使用壽命因聚乙烯閥門直埋于地下，對閥門所施加的力均勻傳遞給了土壤，對聚乙烯管壽命無影響。

聚乙烯閥門的開閉用專用扳手在地面上完成，不同規格的閥門只要用同一規格的專用扳手便可完成閥門的開閉。聚乙烯閥門的使用壽命為50年。閥門的工作壓力可與SDR11的聚乙烯管相匹配。聚乙烯（PE）球閥從結構形式上分為兩種——通徑孔球閥和。通徑孔球閥的通孔內徑與相應管材的內徑大小一致，而縮徑孔球閥通孔內徑比相應管材的內徑要小。因此，從輸氣量上縮徑孔球閥較通徑孔球閥要小，但體積也較小，重量輕，價格也相對較低。兩種球閥內孔直徑的比較見下表：

表9.縮徑孔球閥較通徑孔球閥內孔直徑的比較單位：mm

規格（SDR11）Φ63Φ110Φ160Φ225

通徑孔4792132169

縮徑孔34.36492121

4.鋼塑過渡接頭

在聚乙烯管道系統中，當聚乙烯管道與金屬管道系統連接時，常需使用鋼塑過渡接頭連接，這在聚乙烯燃氣管道系統的應用中是經常見到的。如聚乙烯管道出地面進戶前與流量表、壓力表、減壓閥等的連接。鋼塑過渡接頭一端為聚乙烯管材，另一端為鋼管，兩者靠絲扣鎖緊，之間靠密封圈來密封，可保證結合處不泄露。

八、HDPE管材及管件的運輸、堆放、裝卸

管材一般以卡車運輸,運輸時不得受到劃傷、拋摔、劇烈的撞擊、曝曬、雨淋、油污及化學品的污染。存儲時,管材的兩端應堵封,堆放在遠離熱源、油品及化學品污染地、溫度不超過40℃、地面平整、通風良好的庫房內；室外堆放應有遮蓋物,避免雨淋及曝曬。管材應整齊堆放,高度一般不超過1.5米。當管材捆扎成1m×1m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。

管件應放入密封塑料袋中,批量或單一包裝,并放入厚紙箱內存放。

管材可以使用吊網、叉車或非金屬吊索裝卸,但不能使用可能刮傷管面的鏈、鉤、鋼絲等工具。裝卸時應注意以下事項：

（1）重的管子放在下層。

（2）以光滑的材料包在卡車的外緣,保護懸空的管子不受損害。

（3）由于管材內外壁均很光滑,因而必須仔細固定,以免在運輸過程中滑落。

九、聚乙烯管材的連接技術及施工應注意的問題

（一）聚乙烯管材的連接技術

聚乙烯管道系統連接技術的優劣，直接關系到燃氣管網系統的運行效果和使用壽命。按焊接方式的不同，聚乙烯管道的連接一般分為兩種——熱熔連接和電熔連接。聚乙烯管道焊接通用原理是聚乙烯一般可在190～240℃之間的范圍內被熔化（不同原料牌號的熔化溫度一般也不相同），此時若將管材（或管件）兩熔化的部分充分接觸，并保持有適當的壓力（電熔焊接的壓力來源于焊接過程中聚乙烯自身產生的熱膨脹），冷卻后便可牢固地融為一體。由于是聚乙烯材料之間的本體熔接，因此接頭處的強度與管材的本身的強度相同，此外與金屬管道連接需采用鋼塑過渡接頭或法蘭連接。熱熔連接和電熔連接方式的優缺點比較見下表：

表10.熱熔連接和電熔連接方式的對比

名稱要求

電熔連接1.需要有專用的電熔焊機。

2.適用于所有規格尺寸的管材。

3.可用于不同牌號、材質的管材與管材、管材與管件連接。

4.不易受環境、人為因素影響。

5.設備投資低，維修費用低。

6.連接操作簡單易掌握。

熱熔連接1.需要有專用的熱熔焊機。

2.一般適用于公稱直徑大于63mm的管材。

3.適用于同牌號、材質的管材與管材、管材與管件連接。性能相似，不同牌號、材質的管材與管材、管材與管件連接，需試驗驗證。

4.易受環境、人為因素影響。

5.設備投資高

6.連接費用低。

7.操作人員需進行專門培訓，具有一定的經驗。

聚乙烯管道連接時應注意如下事項：

(1)管道連接前應對管材、管件及附屬設備、閥門、儀表按設計要求進行校對,并應在施工現場進行外觀檢查,符合要求方準使用。

(2)每次連接完成后,應進行外觀質量檢驗,不符合要求的必須切開返工。

(3)操作人員應培訓上崗。

(4)每次收工時,管口應臨時堵封。

(5)在寒冷氣候（-5℃以下）和大風環境下進行連接操作時,應采取保護措施或調整施工工藝。

1．熱熔對接

熱熔對接是采用熱熔對焊機來加熱管端，使其熔化，迅速將其貼合，保持有一定的壓力，經冷卻達到熔接的目的。各尺寸的PE管均可采取熱熔對接方式連接（公稱直徑小于63mm的管材推薦采用電熔連接）,該方法經濟可靠,其接口在承拉和承壓時都比管材本身具有更高強度,勝邦管材熱熔連接溫度：210±10℃。

使用該方法時,設備僅需熱熔對接焊機,具體步驟如下：

（1）待連接管材置于焊機夾具上并夾緊。

（2）清潔管材待連接端并銑削連接面。

（3）校直兩對接件,使其錯位量不大于壁厚的10%。

（4）放入加熱板加熱，加熱完畢,取出加熱板。

（5）迅速接合兩加熱面,升壓至熔接壓力并保壓冷卻。

2．電熔承插連接

電熔承插連接使通過對預埋于電熔管件內表面的電熱絲通電而使其加熱，從而使管件的內表面及管材（或管件）的外表面分別被熔化，冷卻到要求的時間后而達到焊接的目的。電熔承插連接的特點是連接方便、迅速，接頭質量好，外界因素干擾小，在口徑較小的管道上應用比較經濟，步驟如下：

（1）清潔管材連接面上的污物，標出插入深度，刮除其表皮。

（2）管材固定在機架上,將電熔管件套在管材上。

（3）校直待連接件，保證在同一軸線上。

（4）通電，熔接。

（5）冷卻。

連接時,通電加熱時的電壓和加熱時間選擇應符合電熔連接機具生產廠家及管件生產廠家的規定。電熔連接冷卻期間，不得移動連接件或在連接件上施加任何外力。3．鋼塑連接

PE管道在和鋼管及閥門連接時采用鋼塑過渡接頭連接和鋼塑法蘭連接。對于小口徑的聚乙烯管（DN≤63），一般采用一體式鋼塑過渡接頭；對于大口徑的聚乙烯管（DN>63），一般采用鋼塑法蘭連接。

（1）鋼塑過渡接頭

①鋼塑過渡接頭的PE管端與PE管道連接按熱熔和電熔連接方法處理。

②鋼塑過渡接頭鋼管端與金屬管道連接應符合相應的鋼管焊接、法蘭連接以及機械連接的規定。

③鋼塑過渡接頭鋼管端與鋼管焊接時，應采取降溫措施。

（2）鋼塑法蘭連接

①PE管端與相應的塑料法蘭連接，按熱熔和電熔連接方法處理。②鋼管端與金屬法蘭連接，應符合相應的鋼管焊接、法蘭連接以及機械連接的規定。

③將金屬法蘭和塑料法蘭活套形式連接。活套法蘭片應防腐處理以提高使用壽命。

（二）燃氣用聚乙烯管路的施工應注意的問題：

燃氣用聚乙烯管道施工需遵守中華人民共和國行業標準《聚乙稀燃氣管道工程技術規程》（CJJ63—95）的有關規定。

1．保證設計的埋深

聚乙烯燃氣管道嚴禁用作室內地上管道,只作埋地管道使用。將聚乙烯管道埋設在土壤中，除應遵守一般燃氣管道敷設的基本要求外，還應遵循聚乙烯管敷設的特殊要求。由于聚乙烯管較金屬管的強度低，所以一定要注意埋深，這涉及到管道承受的外荷載問題。聚乙烯燃氣管道的最小管頂覆土厚度應符合如下規定:

埋設在車行道下時,不應小于0.8m；

埋設在非車行道下時，不應小于0.6m;

埋設在水田下時,不應小于0.8m;

當采取有效的防護措施后,上述規定可適當降低。

2．管材敷設允許的彎曲半徑

聚乙烯管柔性好，因此很容易使其彎曲，但彎曲后的管道內側將產生壓應力，外側將產生拉應力。當材料形變超過一定限度時，會因蠕變發生破壞。聚乙烯燃氣管道敷設時，應符合下列規定：

表11.聚乙烯管材敷設允許的彎曲半徑

管道公稱外徑D（mm）允許的彎曲半徑R（mm）

D≤50

50<D≤160

160<D≤25030D

50D

75D

注：管段上有承插接頭時，允許的彎曲半徑R不應小于125D

3.蛇行敷設

由于聚乙烯管的線膨脹系數比金屬管高十余倍，所以對溫度的變化比較敏感。為避免產生拉應力，聚乙烯應采取蛇行敷設。

4．特殊地段的敷設

特殊地段系指穿越鐵路、河流、橋梁、重要道路等地段。由于聚乙烯管相對鋼管而言較易遭受人為破壞，原則上在這些地段不宜使用聚乙烯管，若一定使用聚乙烯管材，則應增加套管或采取其它防護措施。

此外，PE管道不得從建筑物和大型構筑物的下面穿越;不得在堆積易燃、易爆材料和具有腐蝕性液體的場地下面穿越;不得與其他管道或電纜同溝敷設。PE燃氣管道不宜直接引入建筑物內或直接引入附屬在建筑物墻上的調壓箱內,當直接用PE燃氣管道引入時,穿越基礎或外墻以及地上部分的PE燃氣管道必須采取硬質套管保護。