聚乙烯管道的特性及在給水領(lǐng)域中的應(yīng)用

摘 要：本文論述了聚乙烯管道的特性，今后的發(fā)展情況，及在給水領(lǐng)域中的應(yīng)用，在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。高分子材料以其豐富的來(lái)源，低廉的造價(jià)以及更多金屬管的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多金屬管逐漸被高分子材料取代，塑料管材開(kāi)發(fā)利用的深化，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，塑料管道淋漓盡致地展示其卓越性能。在這些繁多的高分子合成材料中，聚乙烯以其優(yōu)異的性能在管道領(lǐng)域里越來(lái)越得到眾多使用者的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：聚乙烯管道；給水；應(yīng)用領(lǐng)域

1 概述

自從有人類文明以來(lái)，管道應(yīng)用就一直伴隨著人民日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中。管道星羅棋布般地分布在城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村，用來(lái)輸送水、氣、石油以及各種化學(xué)物質(zhì)，滿足人類的各種需求。然而長(zhǎng)期以來(lái)，管道所使用的材質(zhì)卻大多限于鋼、鑄鐵、鋼筋水泥、陶瓷等幾種，腐蝕、泄漏、污染等問(wèn)題則不斷地危害著人們的生命健康及我們賴以生存的環(huán)境。人們每年不得不投入大量的人力、財(cái)力、物力去維修，更換因腐蝕毀壞而報(bào)廢的管道，但卻從沒(méi)從根本解決傳統(tǒng)管道的壽命問(wèn)題，管道泄漏對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)造成的損害、危險(xiǎn)以及對(duì)環(huán)境造成的危害依然在持續(xù)。

從上個(gè)世紀(jì)中葉開(kāi)始，在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。由于有機(jī)化學(xué)的發(fā)展取得了重大的突破，高分子材料的合成成功及大量生產(chǎn)，為管道的發(fā)展注入了新的活力。高分子材料以其豐富的來(lái)源，低廉的造價(jià)以及更多金屬管的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多金屬管逐漸被高分子材料取代，塑料管材開(kāi)發(fā)利用的深化，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，塑料管道淋漓盡致地展示其卓越性能。在這些繁多的高分子合成材料中，聚乙烯（PE）以其優(yōu)異的性能在管道領(lǐng)域里越來(lái)越得到眾多使用者的關(guān)注。

2 聚乙烯管道的歷史

1933年英國(guó)ICI公司首先發(fā)現(xiàn)了聚乙烯（PE）。發(fā)展至今，聚乙烯已是由多種工藝方法生產(chǎn)的、具有多種結(jié)構(gòu)和特性及多種用途的系列品種樹脂，已占世界合成樹脂產(chǎn)量的三分之一，居第一位，聚乙烯的用途之一是可以用來(lái)生產(chǎn)管材。

聚乙烯管過(guò)去習(xí)慣上按照聚乙烯樹脂的密度劃分，分為低密度（LDPE）及線型低密度聚乙烯管（LLDPE），中密度聚乙烯管（MDPE）和高密度聚乙烯管（HDPE）。由于材料的不斷進(jìn)步，密度已不能反映聚乙烯作為管材的本質(zhì)性能。經(jīng)過(guò)不斷探索，國(guó)際上逐漸對(duì)聚乙烯管材料性能的評(píng)價(jià)形成了系統(tǒng)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，即按照管材樹脂最低要求的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS）對(duì)管材材料等級(jí)進(jìn)行劃分。根據(jù)聚乙烯管的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS），目前國(guó)際上將聚乙烯管材料分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個(gè)等級(jí)。

聚乙烯管應(yīng)用之初，由于能承受內(nèi)壓，根據(jù)其耐腐蝕性能和熔接接頭嚴(yán)密性好的優(yōu)點(diǎn)，將其用于給水管道，聚乙烯用于給水管道至今已50多年歷史。聚乙烯管近年能夠有迅速的發(fā)展，其基礎(chǔ)是由于國(guó)際上對(duì)于聚乙烯一直不斷地在研究和改進(jìn)，并在材料性能上取得重大的進(jìn)步。

3 聚乙烯管道的發(fā)展

聚乙烯管材材料發(fā)展，公認(rèn)分為三代，即三個(gè)發(fā)展階段：第一代材料抵抗開(kāi)裂性能較差，相當(dāng)于現(xiàn)在的PE63以下等級(jí)的聚乙烯管材材料，使用的壓力較低、口徑較小。二十世紀(jì)70年代末，發(fā)展出第二代HDPE，該材料定級(jí)為PE80級(jí)。幾年之后，具有較高的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度和抗慢速開(kāi)裂能力的MDPE用作壓力管道材料出現(xiàn)，即現(xiàn)在被稱為PE80級(jí)聚乙烯管材材料，和HDPE一樣具有MRS8.0MPa級(jí)別，同時(shí)賦予管道更好的柔性和長(zhǎng)期性能。從此以后，MDPE快速占領(lǐng)了輸水和燃?xì)廨斔偷墓艿朗袌?chǎng)。20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的被稱為第三代聚乙烯管材料PE100，這種優(yōu)異的性能為提高管網(wǎng)輸送壓力、增大管道口徑、擴(kuò)大管道應(yīng)用范圍創(chuàng)造了條件，使大口徑聚乙烯管的使用也具有了優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)外新一代的聚乙烯管材原料PE125正在開(kāi)發(fā)研制中，但尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

通過(guò)長(zhǎng)期使用的實(shí)踐證明， 要確保PE管道能適應(yīng)多變的工況條件并保障其運(yùn)行安全可靠，從原料到管材都必須具良好的長(zhǎng)、短期性能，包括拉伸應(yīng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、機(jī)械強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、耐候性及長(zhǎng)期靜壓強(qiáng)度等。為此，很多國(guó)家及各種組織都制定了一系列有關(guān)PE原料、管材性能要求及檢驗(yàn)方法、管材管件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、規(guī)格、檢驗(yàn)要求及方法、施工等的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有效地推動(dòng)了PE管道的發(fā)展及應(yīng)用。到今天為止，PE管道已被廣泛地應(yīng)用于氣體輸配、市政給水、工業(yè)供水、油田生產(chǎn)、灌溉、污水排放及化工等各個(gè)領(lǐng)域。

目前，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國(guó)際一流聚乙烯管道產(chǎn)品生產(chǎn)線，掌握了聚乙烯管道的生產(chǎn)與使用技術(shù)，形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。國(guó)內(nèi)石化行業(yè)也開(kāi)始對(duì)聚乙烯管道專用原料進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)工作，引進(jìn)國(guó)外合成工藝技術(shù)，并開(kāi)始按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)管材原料進(jìn)行定級(jí)。國(guó)外使用聚乙烯給水管道系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗(yàn)，也為我國(guó)快捷、安全、經(jīng)濟(jì)地推廣聚乙烯管道奠定了良好的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)幾年的推廣應(yīng)用，聚乙烯管道在市政給水領(lǐng)域已開(kāi)始逐步采用，并呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

4 聚乙烯管道的特性

聚乙烯管道材料具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐老化及抗環(huán)境應(yīng)力脆裂性能，使用溫度范圍寬、承壓能力好，韌性好，并且有良好的物理機(jī)械性能。

與鋼管、鑄鐵管相比，聚乙烯管道圓滿地解決了腐蝕和接頭泄漏兩大難題。聚乙烯管道系統(tǒng)具有以下一系列優(yōu)點(diǎn)：連接可靠、不泄漏，耐腐蝕性好，良好的衛(wèi)生性能，低溫抗沖性好，使用壽命長(zhǎng)，耐磨性好，高韌性，抗應(yīng)力開(kāi)裂性好，聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力，良好的快速裂紋傳遞抵抗能力，密度小、重量輕、運(yùn)輸、安裝方便，安裝管道系統(tǒng)成本低、綜合造價(jià)低、維護(hù)使用成本低。由于與眾不同的施工特點(diǎn)，往往為用戶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此PE管道應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

5 聚乙烯管道的應(yīng)用領(lǐng)域

由于聚乙烯管道的優(yōu)越性能，不僅可以用作自來(lái)水、天然氣等的輸配管道，也可作為化學(xué)介質(zhì)、腐蝕性廢水、污水、礦渣、泥漿等介質(zhì)的長(zhǎng)期輸送管道。從使用方式上，HDPE管道可以埋設(shè)、地面敷設(shè)、水中管路以及對(duì)舊管道進(jìn)行穿插更新。

自來(lái)水管道， 燃?xì)廨斔凸艿溃盼酃艿溃I(yè)用管道。因HDPE具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此可廣泛用于化學(xué)、食品、石化、釀造、飼料、制藥、造紙的料液輸送和工業(yè)用水管路， 疏浚及礦用管道，等其它用途。另外，HDPE管道可用作低壓排灌管路；地下或建筑物內(nèi)外的電通訊線路、電力電纜的保護(hù)套管、保溫套管等等。

6 聚乙烯管道是市政供水的理想選擇

我國(guó)城市供水行業(yè)選擇市政給水管材的基本原則是：a 能承受要求的內(nèi)壓和外荷載； b 使用性能可靠，維修工作量少，施工方便；c 使用年限長(zhǎng)；內(nèi)壁光滑，輸水能力基本保持不變；d 造價(jià)低。聚乙烯管道可以說(shuō)完全滿足這些要求。聚乙烯管重量輕，PE管連接可靠，系統(tǒng)嚴(yán)密，基本上屬零泄露；PE管網(wǎng)的正常運(yùn)行、維護(hù)和保養(yǎng)費(fèi)用低；PE管在額定溫度、壓力下可安全使用50年，其社會(huì)效益更是不言而喻。城市供水要求提高供水水質(zhì)，提高供水安全可靠性，降低能耗，降低漏耗和降低藥耗。通過(guò)對(duì)聚乙烯管道特性的分析及與其他類管道的比較，可以認(rèn)為聚乙烯管道比較理想地解決了上述問(wèn)題。

聚乙烯管道系統(tǒng)是主要由管材、管件以及其他配套產(chǎn)品構(gòu)成的。聚乙烯管材的生產(chǎn)在擠出生產(chǎn)線上進(jìn)行，目前先進(jìn)的擠出生產(chǎn)線基本上實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制，能夠自動(dòng)上料、自動(dòng)計(jì)量進(jìn)料、自動(dòng)切割和卷曲，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高。

7 結(jié)論

綜上所述，聚乙烯管道所具有的優(yōu)越性能使之成為市政給水管網(wǎng)的最佳選擇。選用聚乙烯給水管道，將使我國(guó)給水管網(wǎng)可迅速達(dá)到國(guó)際管網(wǎng)的先進(jìn)水平，既有利于經(jīng)濟(jì)建設(shè)，又有利于提高中國(guó)人民的生活質(zhì)量和健康水平。今后在推廣應(yīng)用過(guò)程中，只要充分了解聚乙烯管道的特性，熟練掌握聚乙烯管道的連接施工技術(shù)，不斷完善管件品種規(guī)格，聚乙烯管道在我國(guó)市政給水領(lǐng)域的應(yīng)用前景將是一片光明。

作者簡(jiǎn)介

孫增印（1974-）女，籍貫：山東省濟(jì)南 現(xiàn)職稱：館員，學(xué)歷：大本 研究方向：檔案管理。