PE管在海洋平臺生活模塊中的應用

一、PE給排水管道的優越性

1、耐腐蝕、不結垢:PE給水管材是一種具有非極性結構的高分子材料，具有較好的耐化學性。對水中的所有離子和建筑物內的化學物質均不起化學作用，具有抗酸堿腐蝕能力、不生銹、不結垢、耐老化，不滋生微生物、不產生異味。絮凝物使水質變色，符合衛生規定，是給排水的理想管材。

2、質量輕:質量僅為鋼材的1/10，可大大減輕工人的施工強度，降低了機械的吊裝費用。尤其對于海洋平臺這種對重量有嚴格控制的結構體來說，質量的減輕顯得尤其重要。

3 管件連接牢固，由于聚乙烯具有良好的熱熔性，能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，熔接接頭泄露率比金屬管道顯著降低。

4、管內流體阻力小，管段內壁平滑，沿程摩阻力比金屬管道小，管件連接不縮徑，局部阻力系數比鋼管小。

5、使用壽命長易回收利用，鍍鋅管的使用壽命一般為10年-15年，實際使用時間往往更短，而PE管使用壽命可達50年。它易回收利用，不產生對環境有影響的物質，技術成熟且不斷發展。

二、聚乙烯管道系統的構成

1、管 材

(1)顏色

A、GBl3663規定，紿水用聚乙烯規定為藍色或黑色加藍條

(2)長度

長度一般為12米/根(標準規定為6、

9、12米/根)，小口徑管可盤卷。

(3)性能指標

—短期靜液壓強度:

在20℃、環向應力9MPa下，韌性破壞時間應大于100小時

在80℃、環向應力4.6MPa下，脆性破壞時間應大于165小時

—熱穩定性:在200\"C下，應大于20分鐘

—耐應力開裂:在80℃、環向應力4MPa下，應不小于170小時

—壓縮復原在80X2、環向應力4MPa下，應大于170小時

—縱向回縮率:在110℃下，應不大干3%

—斷裂延伸率:應大于350%

(4)壓力等級

對于給排水管道，IS04427中是按原材料的不同等級(PElOO、PE80、PE63等)、標準尺寸比(SDR)給出的。

對于不同的使用溫度，在保證50年的使用壽命的前提下又給出了壓力折減系數。

ENl555給出的工作壓力根據以下公式確定:

MOP=2*MRS/(C*(SDR-1))

式中

MOP:最大允許工作壓力

MRS:材料的最小要求強度

SDR:標準尺寸比

c:設計使用系數

水C≥1.25

2、管 件

根據施工方法、用途的不同，可將聚乙烯管件分為電熱熔管件、熱熔對接管件、承插管件、鋼塑轉換接頭等類型。在生活模塊中應用最多的為電熱熔管件以及熱熔對接管件。

三、PE管道的焊接方法殛其優缺點比較

PE管材、管件之間的連接一般有熱熔連接、電熔連接及機械連接。在BZ29-4生活模塊以及Bzl3-1生活模塊中采用的熱熔和電熔兩種不同的連接方式，并在實際應用中對兩種連接方式的優缺點進行直觀的比較。

1、電熔焊連接:

電熔焊連接是將管子與管件配合后用專用的加熱控制電源將管件中的電熱絲通電加熱，使管件與管材的接觸表面熔化結合，冷卻后使管件與管材牢固、密封地結合在一起。由于施工快捷方便，焊接效果好，電熱熔管件是目前世界上聚乙烯管材連接件中應用最為廣泛的一種。

電熱熔焊接優點:

一施工迅速方便，適合在生活模塊這種空間相對狹小的作業區間施工。

—焊口可靠性高;

—保持管道內壁光滑。不影響流通量;

—還有一突出優點是:電熱熔焊接可用于不同牌號聚乙烯原料生產的管材和管件及不同熔融指數聚乙烯原料生產的中、高密度聚乙烯管材和管件的連接。

電熔焊的缺點是管件制造成本較高。

電熔焊機一般具有如下特點:

—焊機均由自身的微機控制;

—可根據環境溫度不同自動調整加熱時日;

—具備更加完善的智能化狀態判斷功能和保櫨功能;

2、熱熔對接是通過焊機加熱管材(或管件)的端面，使被加熱的兩端面熔化，迅速將其貼合。保有一定的壓力、冷卻，達到熔接的目的。

熱熔焊接的優點:

管件制造成本比熱熔管件相對較低。

熱熔焊接的缺點:

—焊口可靠性較熱熔差;

—在層高較高或空間狹小的作業區間施工便利性較差，

—熱熔對接焊接技術一般用于連接具有相同熔融指數的管材或管件(且最好應具備相同的sDR值)，不同制造商的焊接參數不盡相同，因此對現場采購具有較高的要求。熱熔對接焊機一般可分為普通熱熔對接焊機和自動熱熔對接焊機兩類:

普通熱熔對接焊機一般包括如下部分:

—焊機機架

—動力源

—銑刀(平端面裝置)

—加熱板

—計時裝置

自動熱熔對接焊機一般有如下特點:

—對全過程的時間、溫度、壓力進行全自動、不間斷控制;

—對每一連接、部件和操作人員的識別

—切削端面自動操作;

—加壓壓力自動設定;

—根據環境溫度自動補償加熱時間，

四、現場施工存在問題以及補償措施

熔接強度不夠，造成管道泄漏。熔接強度的確定要考慮材料的性質和接頭的質量以及焊機設置的溫度和焊接時間。管材斷面有污染或者管段沒有架設水平都會對焊接質量產生影響，因此在現場施工中需要對預制管段進行嚴格管理，準確使用焊接機具。保證焊接質量。

水壓試驗易產生壓降。

由于PE管材是一種熱塑料材料，管材本身具有發生蠕變和應力松弛的特性，與傳統性材料(如球鐵、鋼等)管道不同，水壓試驗過程中，PE管材發生蠕變會導致一段時間內呈連續下降趨勢，試壓時間較長，需要注水補壓，不應認為管道漏水，故PE管材的水壓試驗與API 14E中對壓力管道的水壓試驗不同，判斷水壓試驗的方法與標準也不同，應充分理解PE管道在壓力試驗期間的壓力下降現象，同時壓力試驗系數也應根據管材情況進行合理調整。

PE管道在支架上易發生形變。海洋平臺生活模塊中管支架均有角鋼或槽鋼在空間內支撐，由于PE管本身的熱塑性，使得安裝在支架上的管道產生形變，在管道充滿介質后，形變會有所加劇，嚴重的會影響焊口強度以及管道的密封性。針對此種情況，應減小支架增距，增加支架數量，使用強度更高的PE管材，使之形變發生最小。

由于PE管件焊接的特殊性，對于已焊接成型的管道修改起來比較繁瑣和浪費。因為不像鋼制管道那樣可以直接在焊口處進行切割處理，PE管道的修改只能將管件也切割掉，切割的管件也隨之廢棄，不能再次使用，而PE管件又較昂貴，所以對成本有一定的影響。

綜上所述，雖然PE管材有一定的不足，在施工中也存在各種各樣的問題，但作為一種新型管材，其優異的材料性能、廣泛的環境適應性及良好的連接、施工性能，使其在生活模塊中的應用越來越廣泛，并且在實際使用中也有著良好的表現。