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PE燃氣管道發展和特性

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PE燃氣管道發展和特性

發布日期:2018-02-07 作者: 點擊:

一、PE燃氣管道發展簡述 
本世紀在管道範疇發作了一場革命性的前進,即“以塑代鋼”。跟着高分子资料科学技能的飛躍前進,塑料管材開發利用的深化,出産工藝的不斷改善,塑料管道淋漓盡致地展現其傑出功能。在今日,塑料管材已不再被人們誤以为是金屬管材的“廉价代用品”。在这場革射中,PE(聚乙烯)管道倍受青睐,日益宣布耀眼的光輝,廣泛用于燃氣運送、給水、排污、農业灌溉、礦山細顆粒固體運送,以及油田、化工和郵電通訊等範疇,特别在燃氣運送上得到了遍及的運用。
1. 國外PE燃氣管開展簡史
1933年英國ICI公司首先發現了聚乙烯(PE)。開展至今,PE已是由多種工藝辦法出産的、具有多種結構和特性及多種用處的系列種類樹脂,已占世界合成樹脂産值的三分之一,居第一位。
第二次世界大戰時期,由于銅與鋼材的缺少,國外開端研讨在燃氣輸配等範疇運用塑料管。燃氣輸配用塑料管的资料按運用的開端時代分别为: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)。跟着時刻的推移和對燃氣工程運轉经验的不斷總結,人們逐步認识到在運用塑料管時應考慮以下幾個方面的要素:

a.经濟性
b.接口安穩、嚴密性
c.耐環境應力開裂
d.耐腐蝕和耐化学性
e.耐老化性
f.耐性
g.柔軟、可撓性
h.耐久性
i.強度與溫度的聯系
j.長時刻靜液壓強度的巨細
经過順序篩選,到60時代後期,隻剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。聚氯乙烯管盡管強度大,本錢低廉,但與PE相比有如下缺陷:
a.脆性,易發作開裂現象;
b.缺少可撓性,不能盤卷等;
c.觸摸溶劑的牢靠性差等。

PE燃氣管道,PE燃氣管道廠家,PE燃氣管道批發.jpg

因而,選用聚氯乙烯管的數量大幅削減,而運用PE管顯着上升。自1956年鋪設第一條PE燃氣管道以来,到70時代,在歐洲和北美,PE管道在燃氣範疇得到敏捷的推行運用。PE管道在各國燃氣管道上的廣泛運用已成为管道範疇最为有目共睹的成果。这一方面是由于PE资料制作管道具有十分獨到的技能经濟優勢,另一方面是由于PE管道的質料功能,管材、管件制作工藝,銜接辦法,銜接機具以及運轉中的修理手法等在多年的實踐中,已达到完善的配套體系。時至今日,在燃氣範疇,無論是關于新鋪設或舊管道的修正和更新,聚乙烯管都是首要的選擇之一。歐洲的PE燃氣管道普及率極高,如英國、丹麥等國均超越90%,法國1998年新敷設燃氣管道簡直100%選用PE管道。早在1988年,在慕尼黑舉行的世界煤聯(IGU)配氣委員會會議,委員們一致以为選用PE埋地燃氣管道質量牢靠,運轉安全,保護簡潔,费用经濟。这種一致顯然是五十年来聚乙烯管道與其它管道反複比較、競賽後达到的。應該指出,这不隻應歸功于PE管的優秀的歸納功能,并且緣于PE管道的質料功能,管材、管件制作工藝,銜接辦法,銜接機具以及運轉中的修理手法等在多年的實踐中,不斷獲得革命性的前進。如對PE管道功能影響最大的要素之一的質料,跟着聚合工藝的改善,八十時代水平PE管材質料與七十時代水平相比較,即獲得極大的前進。 经過近半個世紀的不斷開展,時至今日,PE管道已成为最老練的塑料管道種類之一。自六十時代初,探究PE管道用于燃氣運送以来,圍繞PE管道體系的各個方面的研讨和開發作业就一向未接連,且異常活潑。世界上許多國家聚乙烯樹脂制作商、管材制作商、管件及管路附件制作商、管材擠出設備制作商、管道的施工和運用單位(如燃氣公司和自来水公司)、施工機具的制作商、産品認證組織、有關大学和科研組織均以極大的熱心投入到这項作业中来。研讨開發的廣度、深度及速度,是其他類塑料管道所難與比較的。聚乙烯管道體系的高度老練突出表現在:

(1) PE管材級質料不斷開展,八十時代末第三代PE管材樹脂(PE100)呈現,使大口徑管的運用也具有了優勢。
(2) 嚴謹而科学的管道規劃理念。對PE管资料長時刻運用功能的點評形成了體系科学的規範點評辦法,從而在規劃上确保了長時刻運用功能及運用的安全性。
(3)高度老練的制作設備和擠出工藝。
(4)與管材同步開展,多種類配套的管件。
(5)管道銜接、施工和保護的老練技能與設備。
(6)豐厚的研讨成果、很多成功的工程實踐和體系完備的規範體系。從質料到工程施工,從産品要求到質量的操控辦法,PE管道體系均具有完備的ISO規範。規範的高水平和體系化,标志了PE管道開展的高度老練。
2. 國内聚乙烯燃氣管開展簡史
我國是從80時代初期開端PE燃氣管的研讨作业,最早運用PE管運送鄉鎮燃氣是1982年在上海。为使PE燃氣管研讨作业受到重視并順利進行,國家科委1987年把“PE燃氣管专用料研發和加工運用技能開發”列为國家“七五”科技攻關項目,從专用質料─管材、管件加工─工程運用─規範規範拟定進行體系研讨,獲得豐碩成果。1995年,國家技能監督局、建設部分别頒發了PE燃氣管材、管件的國家規範和工程技能的職业規程。現在,PE燃氣管正在國内敏捷推行運用。在PE燃氣管推進下,國内已根本把握PE工程管道的出産與運用技能,引進了相當數量的世界一流出産線,形成了相當規模的出産才能。这對PE燃氣管的開展奠定了堅實有力的根底。99年國内PE燃氣管材産值已近1萬噸,并以20%的年增加率向前開展。
二、 PE燃氣管質料特性及其開展
PE管习慣上按照密度分为低密度及線型低密度聚乙烯(LDPE及LLDPE)管(密度为0.900-0.930g/cm3),中密度聚乙烯(MDPE)管(密度为0.930-0.940g/cm3)和高密度聚乙烯(HDPE)管(密度为0.940-0.965g/cm3)。由于资料的不斷前進,依據開展階段和功能的不同,發作了资料的等級分化,密度不能反映聚乙烯作为管材的實質功能,因而現在世界上依據聚乙烯管的長時刻靜液壓強度(MRS)對管材及其質料進行分類和命名。長時刻靜液壓強度是指接連施加在該聚乙烯樹脂制管管壁上50年時引起管材損壞時所核算的在管壁上的環向張應力,該值是管材結構規劃的根底。聚乙烯管的工程規劃概念與金屬管不同,關于金屬管的規劃,廣泛的運用環境溫度下的屈從強度系數。而聚乙烯管與金屬管不同,它受繼續應力及溫度改动的影響,因而聚乙烯管的規劃應力應依據長時刻強度来決議,即经過制作恒溫下應力與損壞時刻的曲線来斷定。依據聚乙烯管的長時刻靜液壓強度(MRS),世界大将聚乙烯管资料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個等級。現在世界上運用量最大的管材樹脂的MRS值为8.0MPa(PE80級),而MRS值为10MPa(PE100級)的管材樹脂的已開發成功,这種樹脂選用雙峰分布、己烯共聚技能,在進步長時刻靜液壓強度的同時,也進步了耐慢速裂紋增加和耐快速開裂擴展功能,并具有傑出的加工性,为進步管网運送壓力、增大管道口徑、擴展管道運用規模創造了條件。現在PE100的管材運用量,特别是在大口徑管材上的用量,正在敏捷上升。表1列出了現在歐洲PE100級聚乙烯燃氣管道實際運用壓力。
表1. 歐洲PE100級聚乙烯燃氣管道實際運用壓力

國家英國比利時法國荷蘭西班牙
尺度比(SDR)1117.617.61111
運用壓力(Mpa)0.70.50.40.80.7

現在,國外正在嘗試将SDR11的PE燃氣管的運用壓力進步到1.0Mpa。
三、 PE燃氣管材的特色
PE燃氣管道具有許多傑出的特性,如耐低溫,耐性好,剛柔相濟。因而在一些特别用處中更是大顯身手,由于在这些範疇中,傳統资料管子,不是不适用,就是费用大,并且還不能确保管道的安全運用。如鋼管、鑄鐵管最大的問題是在運用期内,遍及發作的腐蝕和接頭走漏。PE管則具有顯着的長處,圓滿地處理了傳統管道的腐蝕和接頭走漏兩大難題。如作为室外線路管敷設在腐蝕性的土壤中,地震區域、山地和沼區域域;作为承插管刺進舊管道中修正、更新舊管道。由于異乎尋常的施工特色,往往为用戶帶来巨大的经濟效益。如美國资料報道,PE管裝置费用低于鋼管道裝置费用50%,而交叉法又比聚乙烯管直接埋地法節省30-40%。PE管的首要長處體現在:
1.耐腐蝕。聚乙烯为慵懶资料,除少數強氧化劑外,可耐多種化学介質的腐蝕。無電化学腐蝕,不需要防腐層。
2.不走漏。PE管道首要選用熔接銜接(熱熔銜接或電熔銜接),實質上确保接口材質、結構與管體自身的同一性,實現了接頭與管材的一體化。試验證實,其接口的抗拉強度及爆炸強度均高于管材本體,可有效地反抗内壓力發作的環向應力及軸向的拉伸應力。因而與橡膠圈類接頭或其他機械接頭相比,不存在因接頭歪曲形成走漏的風險。
3.高耐性。PE管道是一種高耐性的管材,其開裂伸長率一般超越500%,對管基不均勻沉降的适應才能十分強。也是一種抗震功能優秀的管道。在1995年日本的神戶地震中,PE燃氣管道和供水管道是僅有逃過的管道體系。正由于如此,日本震後大力推行PE管道在燃氣範疇的運用。
4.PE管道具有優秀的撓性。PE的撓性是一個重要的性質,它極大地增強了該资料關于管線工程的价值。PE的撓性使聚乙烯管能夠進行盤卷,并以較長的長度供給,不需要各種銜接管件。用于不開槽施工,PE管道的走向簡單按照施工辦法的要求進行改动;PE资料的撓性,使其可在施工前改动管材的形狀,刺進舊管後康複原来的巨細和尺度。
5. PE管道具有傑出的反抗刮痕才能。選用不開槽施工技能,無論是鋪設新管或舊管道的修正或更新,刮痕是無法避免的。刮痕形成资料的應力會集,引發管道的損壞。管材反抗刮痕的才能,與管材的慢速裂紋增加(SCG)行为聯系密切,研讨證明,PE80等級的聚乙烯管具有較好的反抗SCG的才能和耐刮痕才能。PE100聚乙烯管资料則具有愈加出色的反抗刮痕才能。
6. 傑出的快速裂紋傳遞反抗才能。管道的快速開裂是指在管道偶爾發作開裂時,裂紋以幾百m/秒的速度敏捷增加,瞬間形成幾十m乃至上千m管道損壞的大事端。快速開裂是一種偶發事端,但其結果是災難性的。早在五十時代,美國輸氣鋼管曾發作幾起快速開裂事端。聚氯乙烯氣管和水管均曾發作過快速開裂事端。實際運用中沒有發現聚乙烯燃氣管的快速開裂。因而近10年来,世界上對塑料管道,特别聚乙烯燃氣管的快速裂紋傳遞進行了很多行之有效的研讨作业。結果表明,在常用的塑料管材中,PE反抗裂紋快速傳遞的才能獨占鳌頭。如UPVC的动态開裂耐性KD为1.8MNm-3/2,PP-R的KD为1.6MNm-3/2,而PE80的KD則为2.9MNm-3/2,PE100的KD則高达3.8MNm-3/2。溫度越低,管徑和壁厚越大,作业壓力越高,塑料管道快速開裂的風險性越大。因而,聚乙烯管道,特别是PE100管更适宜做大口徑管。現在,國外的聚乙烯燃氣管材規範(ISO4437-1997和EN1555)已将耐快速開裂擴展(RCP)列入規範之中。
7. PE管道運用壽命長,可达50年以上,这是國外依據聚乙烯管材環向抗拉強度的長時刻靜水壓規劃根底值(HDB)斷定的,已被世界規範承認。
此外,PE管道重量輕也是一重要要素。


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