發布時間：2022-02-09所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要 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
摘 要 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。
關鍵詞 聚乙烯管 優點 發展
一、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。
5.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。
6.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。
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。——論文作者：李海艷
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