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PE燃气管道发展和特性

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PE燃气管道发展和特性

发布日期:2018-02-07 作者: 来源:金沙澳门官网手机版

一、PE燃气管道发展简述 
本世纪在管道范畴发作了一场革命性的前进,即“以塑代钢”。跟着高分子资料科学技能的飞跃前进,塑料管材开发利用的深化,出产工艺的不断改善,塑料管道淋漓尽致地展现其杰出功能。在今日,塑料管材已不再被人们误以为是金属管材的“廉价代用品”。在这场革射中,PE(聚乙烯)管道倍受青睐,日益宣布耀眼的光辉,广泛用于燃气运送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体运送,以及油田、化工和邮电通讯等范畴,特别在燃气运送上得到了遍及的运用。
1. 国外PE燃气管开展简史
1933年英国ICI公司首先发现了聚乙烯(PE)。开展至今,PE已是由多种工艺办法出产的、具有多种结构和特性及多种用处的系列种类树脂,已占世界合成树脂产值的三分之一,居第一位。
第二次世界大战时期,由于铜与钢材的缺少,国外开端研讨在燃气输配等范畴运用塑料管。燃气输配用塑料管的资料按运用的开端时代分别为:醋酸-丁酸纤维素(1949年美国),硬聚氯乙烯(1950年原西国),耐冲击聚氯乙烯(1952年美国),环氧玻璃钢(1955年美国),聚乙烯(1956年美国),涤纶(1963年意大利)和尼龙(1969年澳大利亚)。跟着时刻的推移和对燃气工程运转经验的不断总结,人们逐步认识到在运用塑料管时应考虑以下几个方面的要素:

a.经济性
b.接口安稳、严密性
c.耐环境应力开裂
d.耐腐蚀和耐化学性
e.耐老化性
f.耐性
g.柔软、可挠性
h.耐久性
i.强度与温度的联系
j.长时刻静液压强度的巨细
经过顺序筛选,到60时代后期,只剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。聚氯乙烯管尽管强度大,本钱低廉,但与PE相比有如下缺陷:
a.脆性,易发作开裂现象;
b.缺少可挠性,不能盘卷等;
c.触摸溶剂的牢靠性差等。

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因而,选用聚氯乙烯管的数量大幅削减,而运用PE管显着上升。自1956年铺设第一条PE燃气管道以来,到70时代,在欧洲和北美,PE管道在燃气范畴得到敏捷的推行运用。PE管道在各国燃气管道上的广泛运用已成为管道范畴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独到的技能经济优势,另一方面是由于PE管道的质料功能,管材、管件制作工艺,衔接办法,衔接机具以及运转中的修理手法等在多年的实践中,已达到完善的配套体系。时至今日,在燃气范畴,无论是关于新铺设或旧管道的修正和更新,聚乙烯管都是首要的选择之一。欧洲的PE燃气管道普及率极高,如英国、丹麦等国均超越90%,法国1998年新敷设燃气管道简直100%选用PE管道。早在1988年,在慕尼黑举行的世界煤联(IGU)配气委员会会议,委员们一致以为选用PE埋地燃气管道质量牢靠,运转安全,保护简洁,费用经济。这种一致显然是五十年来聚乙烯管道与其它管道反复比较、竞赛后达到的。应该指出,这不只应归功于PE管的优秀的归纳功能,并且缘于PE管道的质料功能,管材、管件制作工艺,衔接办法,衔接机具以及运转中的修理手法等在多年的实践中,不断获得革命性的前进。如对PE管道功能影响最大的要素之一的质料,跟着聚合工艺的改善,八十时代水平PE管材质料与七十时代水平相比较,即获得极大的前进。 经过近半个世纪的不断开展,时至今日,PE管道已成为最老练的塑料管道种类之一。自六十时代初,探究PE管道用于燃气运送以来,围绕PE管道体系的各个方面的研讨和开发作业就一向未接连,且异常活泼。世界上许多国家聚乙烯树脂制作商、管材制作商、管件及管路附件制作商、管材挤出设备制作商、管道的施工和运用单位(如燃气公司和自来水公司)、施工机具的制作商、产品认证组织、有关大学和科研组织均以极大的热心投入到这项作业中来。研讨开发的广度、深度及速度,是其他类塑料管道所难与比较的。聚乙烯管道体系的高度老练突出表现在:

(1) PE管材级质料不断开展,八十时代末第三代PE管材树脂(PE100)呈现,使大口径管的运用也具有了优势。
(2) 严谨而科学的管道规划理念。对PE管资料长时刻运用功能的点评形成了体系科学的规范点评办法,从而在规划上确保了长时刻运用功能及运用的安全性。
(3)高度老练的制作设备和挤出工艺。
(4)与管材同步开展,多种类配套的管件。
(5)管道衔接、施工和保护的老练技能与设备。
(6)丰厚的研讨成果、很多成功的工程实践和体系完备的规范体系。从质料到工程施工,从产品要求到质量的操控办法,PE管道体系均具有完备的ISO规范。规范的高水平和体系化,标志了PE管道开展的高度老练。
2. 国内聚乙烯燃气管开展简史
我国是从80时代初期开端PE燃气管的研讨作业,最早运用PE管运送乡镇燃气是1982年在上海。为使PE燃气管研讨作业受到重视并顺利进行,国家科委1987年把“PE燃气管专用料研发和加工运用技能开发”列为国家“七五”科技攻关项目,从专用质料─管材、管件加工─工程运用─规范规范拟定进行体系研讨,获得丰硕成果。1995年,国家技能监督局、建设部分别颁发了PE燃气管材、管件的国家规范和工程技能的职业规程。现在,PE燃气管正在国内敏捷推行运用。在PE燃气管推进下,国内已根本把握PE工程管道的出产与运用技能,引进了相当数量的世界一流出产线,形成了相当规模的出产才能。这对PE燃气管的开展奠定了坚实有力的根底。99年国内PE燃气管材产值已近1万吨,并以20%的年增加率向前开展。
二、 PE燃气管质料特性及其开展
PE管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯(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)。由于资料的不断前进,依据开展阶段和功能的不同,发作了资料的等级分化,密度不能反映聚乙烯作为管材的实质功能,因而现在世界上依据聚乙烯管的长时刻静液压强度(MRS)对管材及其质料进行分类和命名。长时刻静液压强度是指接连施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50年时引起管材损坏时所核算的在管壁上的环向张应力,该值是管材结构规划的根底。聚乙烯管的工程规划概念与金属管不同,关于金属管的规划,广泛的运用环境温度下的屈从强度系数。而聚乙烯管与金属管不同,它受继续应力及温度改动的影响,因而聚乙烯管的规划应力应依据长时刻强度来决议,即经过制作恒温下应力与损坏时刻的曲线来断定。依据聚乙烯管的长时刻静液压强度(MRS),世界大将聚乙烯管资料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。现在世界上运用量最大的管材树脂的MRS值为8.0MPa(PE80级),而MRS值为10MPa(PE100级)的管材树脂的已开发成功,这种树脂选用双峰分布、己烯共聚技能,在进步长时刻静液压强度的同时,也进步了耐慢速裂纹增加和耐快速开裂扩展功能,并具有杰出的加工性,为进步管网运送压力、增大管道口径、扩展管道运用规模创造了条件。现在PE100的管材运用量,特别是在大口径管材上的用量,正在敏捷上升。表1列出了现在欧洲PE100级聚乙烯燃气管道实际运用压力。
表1. 欧洲PE100级聚乙烯燃气管道实际运用压力

国家英国比利时法国荷兰西班牙
尺度比(SDR)1117.617.61111
运用压力(Mpa)0.70.50.40.80.7

现在,国外正在尝试将SDR11的PE燃气管的运用压力进步到1.0Mpa。
三、 PE燃气管材的特色
PE燃气管道具有许多杰出的特性,如耐低温,耐性好,刚柔相济。因而在一些特别用处中更是大显身手,由于在这些范畴中,传统资料管子,不是不适用,就是费用大,并且还不能确保管道的安全运用。如钢管、铸铁管最大的问题是在运用期内,遍及发作的腐蚀和接头走漏。PE管则具有显着的长处,圆满地处理了传统管道的腐蚀和接头走漏两大难题。如作为室外线路管敷设在腐蚀性的土壤中,地震区域、山地和沼区域域;作为承插管刺进旧管道中修正、更新旧管道。由于异乎寻常的施工特色,往往为用户带来巨大的经济效益。如美国资料报道,PE管装置费用低于钢管道装置费用50%,而交叉法又比聚乙烯管直接埋地法节省30-40%。PE管的首要长处体现在:
1.耐腐蚀。聚乙烯为慵懒资料,除少数强氧化剂外,可耐多种化学介质的腐蚀。无电化学腐蚀,不需要防腐层。
2.不走漏。PE管道首要选用熔接衔接(热熔衔接或电熔衔接),实质上确保接口材质、结构与管体自身的同一性,实现了接头与管材的一体化。试验证实,其接口的抗拉强度及爆炸强度均高于管材本体,可有效地反抗内压力发作的环向应力及轴向的拉伸应力。因而与橡胶圈类接头或其他机械接头相比,不存在因接头歪曲形成走漏的风险。
3.高耐性。PE管道是一种高耐性的管材,其开裂伸长率一般超越500%,对管基不均匀沉降的适应才能十分强。也是一种抗震功能优秀的管道。在1995年日本的神户地震中,PE燃气管道和供水管道是仅有逃过的管道体系。正由于如此,日本震后大力推行PE管道在燃气范畴的运用。
4.PE管道具有优秀的挠性。PE的挠性是一个重要的性质,它极大地增强了该资料关于管线工程的价值。PE的挠性使聚乙烯管能够进行盘卷,并以较长的长度供给,不需要各种衔接管件。用于不开槽施工,PE管道的走向简单按照施工办法的要求进行改动;PE资料的挠性,使其可在施工前改动管材的形状,刺进旧管后康复原来的巨细和尺度。
5. PE管道具有杰出的反抗刮痕才能。选用不开槽施工技能,无论是铺设新管或旧管道的修正或更新,刮痕是无法避免的。刮痕形成资料的应力会集,引发管道的损坏。管材反抗刮痕的才能,与管材的慢速裂纹增加(SCG)行为联系密切,研讨证明,PE80等级的聚乙烯管具有较好的反抗SCG的才能和耐刮痕才能。PE100聚乙烯管资料则具有愈加出色的反抗刮痕才能。
6. 杰出的快速裂纹传递反抗才能。管道的快速开裂是指在管道偶尔发作开裂时,裂纹以几百m/秒的速度敏捷增加,瞬间形成几十m乃至上千m管道损坏的大事端。快速开裂是一种偶发事端,但其结果是灾难性的。早在五十时代,美国输气钢管曾发作几起快速开裂事端。聚氯乙烯气管和水管均曾发作过快速开裂事端。实际运用中没有发现聚乙烯燃气管的快速开裂。因而近10年来,世界上对塑料管道,特别聚乙烯燃气管的快速裂纹传递进行了很多行之有效的研讨作业。结果表明,在常用的塑料管材中,PE反抗裂纹快速传递的才能独占鳌头。如UPVC的动态开裂耐性KD为1.8MNm-3/2,PP-R的KD为1.6MNm-3/2,而PE80的KD则为2.9MNm-3/2,PE100的KD则高达3.8MNm-3/2。温度越低,管径和壁厚越大,作业压力越高,塑料管道快速开裂的风险性越大。因而,聚乙烯管道,特别是PE100管更适宜做大口径管。现在,国外的聚乙烯燃气管材规范(ISO4437-1997和EN1555)已将耐快速开裂扩展(RCP)列入规范之中。
7. PE管道运用寿命长,可达50年以上,这是国外依据聚乙烯管材环向抗拉强度的长时刻静水压规划根底值(HDB)断定的,已被世界规范承认。
此外,PE管道重量轻也是一重要要素。


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