聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用與發(fā)展

聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用與

發(fā)展

一、燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕艿老到y(tǒng)發(fā)展簡史

本世紀(jì)在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。隨

著高分子材料科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，塑料管材開發(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。在今天，塑

料管材已不再被人們誤認(rèn)為是金屬管材的“廉價(jià)代用品”。在這場革命

中，聚乙烯管道倍受青睞，日益發(fā)出奪目的光輝，廣泛用于燃?xì)廨斔汀?/p>

給水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉、礦山細(xì)顆粒固體輸送，以及油田、化工和郵

電通訊等領(lǐng)域，特別在燃?xì)廨斔蜕系玫搅似毡榈膽?yīng)用。

1.國外聚乙烯燃?xì)夤馨l(fā)展簡史

1933年英國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。

第二次世界大戰(zhàn)時期，由于銅與鋼材的短缺，國外開始研究在燃

氣輸配等領(lǐng)域使用塑料管。燃?xì)廨斉溆盟芰瞎艿牟牧习磻?yīng)用的起始年

代分別為：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(huán)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）。隨著時間的推移和對燃?xì)夤こ踢\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，人們逐漸

認(rèn)識到在應(yīng)用塑料管時應(yīng)考慮以下兒個方面的因素：

a.經(jīng)濟(jì)性

b.接口穩(wěn)定、嚴(yán)密性

c.耐環(huán)境應(yīng)力開裂

d.耐腐蝕和耐化學(xué)性

e.耐老化性

f.韌性

g.柔軟、可撓性

h.耐久性

i.強(qiáng)度與溫度的關(guān)系

j.長期靜液壓強(qiáng)度的大小

經(jīng)過順序淘汰，到60年代后期，只剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。

聚氯乙烯管雖然強(qiáng)度大，成本低廉，但與聚乙烯相比有如下缺點(diǎn)：

a.脆性，易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象；

b.缺乏可撓性，不能盤卷等；

c.接觸溶劑的可靠性差等。

因此，采用聚氯乙烯管的數(shù)量大幅減少，而使用聚乙烯管顯著上

升。自1956年鋪設(shè)第一條聚乙烯燃?xì)夤艿酪詠?，?0年代，在歐洲

和北美，聚乙烯管道在燃?xì)忸I(lǐng)域得到迅速的推廣應(yīng)用。聚乙烯管道在

各國燃?xì)夤艿郎系膹V泛應(yīng)用已成為管道領(lǐng)域最為引人注目的成就。這

一方面是由于聚乙烯材料制作管道具有非常獨(dú)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，另

一方面是由于聚乙烯管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方

法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實(shí)踐中，已達(dá)到完善

的配套系統(tǒng)。時至今日，在燃?xì)忸I(lǐng)域，無論是對于新鋪設(shè)或舊管道的

修復(fù)和更新，聚乙烯管都是主要的選擇之一。歐洲的PE燃?xì)夤艿榔占?/p>

率極高，如英國、丹麥等國均超過90%,法國1998年新敷設(shè)燃?xì)夤艿?/p>

幾乎100%采用聚乙烯管道。早在1988年，在慕尼黑召開的國際煤聯(lián)

(IGU)配氣委員會會議,委員們一致認(rèn)為采用聚乙烯(PE)埋地燃?xì)夤艿?/p>

質(zhì)量可靠，運(yùn)行安全，維護(hù)簡便，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。這種共識顯然是五十年

來聚乙烯管道與其它管道反復(fù)比較、競爭后達(dá)成的。應(yīng)該指出，這不

僅應(yīng)歸功于PE管的優(yōu)良的綜合性能，而且緣于PE管道的原料性能，

管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等

在多年的實(shí)踐中，不斷取得革命性的進(jìn)步。如對PE管道性能影響最大

的因素之一的原料，隨著聚合工藝的改進(jìn)，八十年代水平PE管材原料

與七十年代水平相比較，即取得極大的進(jìn)步。經(jīng)過近半個世紀(jì)的不斷

發(fā)展，時至今日，聚乙烯管道已成為最成熟的塑料管道品種之一。自

六十年代初，探索聚乙烯管道用于燃?xì)廨斔鸵詠?，圍繞聚乙烯管道系

統(tǒng)的各個方面的研究和開發(fā)工作就一直未間斷，且異?；钴S。世界上

很多國家聚乙烯樹脂制造商、管材制造商、管件及管路附件制造商、

管材擠出設(shè)備制造商、管道的施工和使用單位(如燃?xì)夤竞妥詠硭?/p>

公司)、施工機(jī)具的制造商、產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)、有關(guān)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)均以

極大的熱情投入到這項(xiàng)工作中來。研究開發(fā)的廣度、深度及速度，是

其他類塑料管道所難與比擬的。聚乙烯管道系統(tǒng)的高度成熟突出表現(xiàn)

在：

(1)聚乙烯管材級原料不斷發(fā)展，八十年代末第三代聚乙烯管

材樹脂(PE100)出現(xiàn)，使大口徑管的使用也具有了優(yōu)勢。

(2)嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的管道設(shè)計(jì)理念。對聚乙烯管材料長期使用性

能的評價(jià)形成了系統(tǒng)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)方法，從而在設(shè)計(jì)上保證了長期

使用性能及使用的安全性。

(3)高度成熟的制造設(shè)備和擠出工藝。

(4)與管材同步發(fā)展，多品種配套的管件。

(5)管道連接、施工和維護(hù)的成熟技術(shù)與設(shè)備。

(6)豐富的研究成果、大量成功的工程實(shí)踐和系統(tǒng)完備的標(biāo)準(zhǔn)體

系。從原料到工程施工，從產(chǎn)品要求到質(zhì)量的控制方法，聚乙烯管道

系統(tǒng)均具有完備的ISO標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高水平和系統(tǒng)化，標(biāo)志了聚乙烯

管道發(fā)展的高度成熟。

2.國內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤馨l(fā)展簡史

我國是從80年代初期開始聚乙烯燃?xì)夤艿难芯抗ぷ?最早使用聚

乙烯管輸送城鎮(zhèn)燃?xì)馐?982年在上海。為使聚乙烯燃?xì)夤苎芯抗ぷ魇?/p>

到重視并順利進(jìn)行，國家科委1987年把“聚乙烯燃?xì)夤軐Ｓ昧涎兄坪?/p>

加工應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”列為國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，從專用原料一

管材、管件加工一工程應(yīng)用一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定進(jìn)行系統(tǒng)研究，取得豐碩

成果。1995年，國家技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部分別頒發(fā)了PE燃?xì)夤懿摹?/p>

管件的國家標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)的行業(yè)規(guī)程。目前、PE燃?xì)夤苷趪鴥?nèi)迅

速推廣使用。在PE燃?xì)夤芡苿酉?，國?nèi)已基本掌握PE工程管道的生

產(chǎn)與使用技術(shù)，引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國際一流生產(chǎn)線，形成了相當(dāng)規(guī)模

的生產(chǎn)能力。這對聚乙烯燃?xì)夤艿陌l(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)。99年

國內(nèi)聚乙烯燃?xì)夤懿漠a(chǎn)量已近1萬噸，并以20%的年增長率向前發(fā)展。

二、聚乙烯燃?xì)夤茉咸匦约捌浒l(fā)展

聚乙烯管習(xí)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）o由于材料的不斷進(jìn)步，根據(jù)發(fā)展階段和性能的不

同，產(chǎn)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(zhì)性

能，因此目前國際上根據(jù)聚乙烯管的長期靜液壓強(qiáng)度（MRS）對管材及

其原料進(jìn)行分類和命名。長期靜液壓強(qiáng)度是指連續(xù)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(jì)算的在管壁上的環(huán)向張應(yīng)

力，該值是管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。聚乙烯管的工程設(shè)計(jì)概念與金屬管

不同，對于金屬管的設(shè)計(jì)，廣泛的使用環(huán)境溫度下的屈服強(qiáng)度系數(shù)。

而聚乙烯管與金屬管不同，它受持續(xù)應(yīng)力及溫度變化的影響，因此聚

乙烯管的設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)根據(jù)長期強(qiáng)度來決定，即通過繪制恒溫下應(yīng)力與

破壞時間的曲線來確定。根據(jù)聚乙烯管的長期靜液壓強(qiáng)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(fā)成功，這種樹脂采用雙

峰分布、己烯共聚技術(shù)，在提高長期靜液壓強(qiáng)度的同時，也提高了耐

慢速裂紋增長和耐快速開裂擴(kuò)展性能，并具有良好的加工性，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。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。

表1列出了目前歐洲PE100級聚乙烯燃?xì)夤艿缹?shí)際使用壓力。

表1.歐洲PE100級聚乙烯燃?xì)夤艿缹?shí)際使用壓力

國家

英國

比利時

法國

荷蘭

西班牙

尺寸比(SDR)

11

17.6

17.6

11

11

使用壓力(Mpa)

0.7

0.5

0.4

0.8

0.7

目前，國外正在嘗試將SDR11的聚乙烯燃?xì)夤艿氖褂脡毫μ岣叩?/p>

1.0Mpao

三、聚乙烯燃?xì)夤懿牡奶攸c(diǎn)

聚乙烯燃?xì)夤艿谰哂性S多卓越的特性，如耐低溫，韌性好，剛?cè)?/p>

相濟(jì)。因而在一些特殊用途中更是大顯身手，因?yàn)樵谶@些領(lǐng)域中，傳

統(tǒng)材料管子，不是不適用，就是費(fèi)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(nèi)，普遍發(fā)生的腐蝕和

接頭泄漏。聚乙烯管則具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，圓滿地解決了傳統(tǒng)管道的腐

蝕和接頭泄漏兩大難題。如作為室外線路管敷設(shè)在腐蝕性的土壤中，

地震地區(qū)、山地和沼澤地區(qū)；作為承插管插入舊管道中修復(fù)、更新舊

管道。由于與眾不同的施工特點(diǎn)，往往為用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

如美國資料報(bào)導(dǎo)，聚乙烯管安裝費(fèi)用低于鋼管道安裝費(fèi)用50%,而穿

插法又比聚乙烯管直接埋地法節(jié)約30-40%o聚乙烯管的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)

在：

1.耐腐蝕。聚乙烯為惰性材料，除少數(shù)強(qiáng)氧化劑外，可耐多種化

學(xué)介質(zhì)的侵蝕。無電化學(xué)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(zhì)上保證接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性，實(shí)現(xiàn)了接頭與管材

的一體化。試驗(yàn)證實(shí)，其接口的抗拉強(qiáng)度及爆破強(qiáng)度均高于管材本體,

可有效地抵抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力及軸向的拉伸應(yīng)力。因此與橡膠

圈類接頭或其他機(jī)械接頭相比，不存在因接頭扭曲造成泄漏的危險(xiǎn)。

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(yīng)能力非常強(qiáng)。也是一種抗震性能優(yōu)

良的管道。在1995年日本的神戶地震中，聚乙烯燃?xì)夤芎凸┧苁俏?/p>

一幸免的管道系統(tǒng)。正因?yàn)槿绱?，日本震后大力推廣PE管在燃?xì)忸I(lǐng)域

的使用。

4.聚乙烯管具有優(yōu)良的撓性。聚乙烯的撓性是一個重要的性質(zhì)，

它極大地增強(qiáng)了該材料對于管線工程的價(jià)值。聚乙烯的撓性使聚乙烯

管可以進(jìn)行盤卷，并以較長的長度供應(yīng)，不需要各種連接管件。用于

不開槽施工，聚乙烯管道的走向容易依照施工方法的要求進(jìn)行改變；

聚乙烯材料的撓性，使其可在施工前改變管材的形狀，插入舊管后恢

復(fù)原來的大小和尺寸。

5.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(shù),

無論是鋪設(shè)新管或舊管道的修復(fù)或更新，刮痕是無法避免的。刮痕造

成材料的應(yīng)力集中，引發(fā)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(guān)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。

6.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(fā)生開裂時，裂紋以兒百m/秒的速度迅速增長，瞬間造成兒十m甚

至上千m管道破壞的大事故?？焖匍_裂是一種偶發(fā)事故，但其后果是

災(zāi)難性的。早在五十年代，美國輸氣鋼管曾發(fā)生兒起快速開裂事故。

聚氯乙烯氣管和水管均曾發(fā)生過快速開裂事故。實(shí)際使用中尚未發(fā)現(xiàn)

聚乙烯燃?xì)夤艿目焖匍_裂。因而近10年來，國際上對塑料管道，特別

聚乙烯燃?xì)夤艿目焖倭鸭y傳遞進(jìn)行了大量卓有成效的研究工作。結(jié)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(tài)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(dá)

3.8MNm-3/2o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(xiǎn)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?xì)夤懿臉?biāo)準(zhǔn)(IS04437T997和

EN1555)已將耐快速開裂擴(kuò)展(RCP)列入標(biāo)準(zhǔn)之中。

7.聚乙烯管道使用壽命長，可達(dá)50年以上，這是國外根據(jù)聚乙

烯管材環(huán)向抗拉強(qiáng)度的長期靜水壓設(shè)計(jì)基礎(chǔ)值(HDB)確定的，已被國際

標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)。

此外，聚乙烯管道重量輕也是一重要因素。

四、聚乙烯燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)、聚乙烯燃?xì)夤艿缽?qiáng)度計(jì)算

做為工程管道，應(yīng)有兩個重要的指標(biāo)，即長期使用性能及使用的

安全性。當(dāng)代聚乙烯管道的生產(chǎn)者完全可以提供真正稱之為工程塑料

的管材和管件，是緣于兩個極為有力的后盾。一個是原材料供應(yīng)者的

高度先進(jìn)技術(shù)的支持；一個是科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)思想。在當(dāng)代高分子

材料科學(xué)技術(shù)進(jìn)步支持下，聚乙烯管材樹脂的合成技術(shù)和性能不斷取

得進(jìn)展，管材長期使用性能日益提高，如1989年分子量分布呈雙峰型

的PE100級管材樹脂的出現(xiàn),將聚乙烯管材料推到了一個嶄新的高度。

同時、對聚乙烯管材料長期使用性能的評價(jià)形成了系統(tǒng)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)評

價(jià)方法，即對管材樹脂最低要求的靜液壓強(qiáng)度—MRS的測量。所謂

MRS是指連續(xù)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(jì)算的在管壁上的環(huán)向張應(yīng)力。該值是管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。聚乙

烯管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的ISO方程：

(SDR=de/e)公式(1)

P公稱壓力(MPa)

[8]設(shè)計(jì)應(yīng)力(MPa)

SDR標(biāo)準(zhǔn)尺寸比

de管公稱外徑

e管公稱規(guī)定壁厚

管材設(shè)計(jì)應(yīng)力的求取:

公式(2)

設(shè)計(jì)系數(shù)(C):保證管道滿負(fù)載運(yùn)行時還有一定的安全度。

(二)、我國聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程設(shè)計(jì)系數(shù)

我國聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程是根據(jù)PE80級管材來考慮，對

不同種類燃?xì)獾脑O(shè)計(jì)系數(shù)做出如下規(guī)定：

表2.不同種類燃?xì)獾脑O(shè)計(jì)系數(shù)

燃?xì)夥N類

SDR11

SDR17.6

天然氣

4

8

液化石油氣（氣態(tài)）

16

/

不含冷凝液的氣態(tài)液化石油氣

5.33

/

人工煤氣

320

/

不含冷凝液的人工煤氣

8

/

根據(jù)以上設(shè)計(jì)系數(shù)，在我國聚乙烯管道輸送不同種類燃?xì)獾淖畲?/p>

允許工作壓力如下：

表3.不同種類燃?xì)獾淖畲笤试S工作壓力

燃?xì)夥N類

最大允許工作壓力（Mpa）

SDR11

SDR17.6

天然氣

0.4

0.2

液化石油氣（氣態(tài)）

0.1

/

不含冷凝液的氣態(tài)液化石油氣

0.3

/

人工煤氣

0.005

不含冷凝液的人工煤氣

0.2

我國燃?xì)夤艿赖氖┕ぜ夹g(shù)規(guī)程的編制說明中也明確：我國允許使

用壓力時按工作溫度20℃,使用壽命50年，管道環(huán)向應(yīng)力為8.0Mpa

（長期靜液壓強(qiáng)度），安全系數(shù)不小于4等4個條件來確定的。在安全

性能得到保證的情況下，改變以上條件中的任意一個，最大允許工作

壓力可以提高，也就是，經(jīng)過充分論證，設(shè)計(jì)系數(shù)可以調(diào)整。

五、聚乙烯管材、管件的生產(chǎn)、型號規(guī)格及種類

（一）、聚乙烯管材的生產(chǎn)及型號規(guī)格

聚乙烯管材的生產(chǎn)在擠出生產(chǎn)線上進(jìn)行，目前國內(nèi)兒個主要生產(chǎn)

廠家都選用進(jìn)口生產(chǎn)線，基本上實(shí)現(xiàn)了全自動控制，能夠自動上料、

自動計(jì)量進(jìn)料、自動切割和卷曲，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯

提高。聚乙烯燃?xì)夤懿膰鴺?biāo)目前分為SDR11和SDR17.6兩個系列，管

材的顏色有兩種，一種為黃色管，一種是黑管加黃條。規(guī)格從20mm?

250mm；目前國內(nèi)已應(yīng)用的最大規(guī)格到“400mm。最新發(fā)布的ISO標(biāo)準(zhǔn)

和歐洲標(biāo)準(zhǔn)已將管材的公稱外徑擴(kuò)大到630mm。管材的規(guī)格及尺寸偏

差見下表：

表4聚乙烯管材的規(guī)格尺寸表單位：mm

公稱外徑De

壁厚e

備注

基本尺寸

允許偏差

SDR17.6

SDR11

基本尺寸

允許偏差

基本尺寸

允許偏差

20

<+O.3

0

2.3

+0.4

0

3.0

+0.4

0

25

+0.3

0

2.3

+0.4

0

3.0

+0.4

0

32

+0.3

0

2.3

+0.4

0

3.0

+0.4

0

*

40

+0.4

0

2.3

+0.4

0

3.7

+0.5

0

*

50

+0.4

0

2.9

<+0.4

0

4.6

<+0.6

0

63

+0.4

0

3.6

+0.5

0

5.8

+0.7

0

*

75

+0.5

0

4.3

+0.6

0

6.8

+0.8

0

90

+0.6

0

5.2

+0.7

0

8.2

+1.0

0

*

110

+0.6

0

6.3

+0.8

0

10.0

+1.1

0

*

125

+0.6

0

7.1

+0.9

0

11.4

+1.3

0

140

+0.9

0

8.0

+0.9

0

12.7

+1.4

0

160

<+l.0

0

9.1

+1.1

0

14.6

+1.6

0

*

180

+1.0

0

10.3

+1.2

0

16.4

+1.8

0

200

+1.2

0

11.4

+1.3

0

18.2

+2.0

0

*

225

+1.4

0

12.8

+1.4

0

20.5

+2.2

0

250

+1.5

0

14.2

+1.6

0

22.7

+2.4

0

315

+1.8

0

17.9

+1.9

0

28.7

+3.0

0

*

355

+2.0

0

20.2

+2.2

0

32.3

+3.4

0

400

+2.2

0

22.8

+2.4

0

36.4

+3.8

0

注：備注欄中帶*號的為目前國內(nèi)常用規(guī)格

（二）、聚乙烯管件的品種

聚乙烯管件根據(jù)施工方法、用途的不同，可分為電熔管件和熱熔

管件。根據(jù)生產(chǎn)方式的不同，可分為注塑管件和焊制管件兩大類。大

部分管件都可以采用注塑模具一次成型，但對于一些壁厚、體積、重

量都較大的管件，可采用管材焊制加工的方法制造。采用焊制方法生

產(chǎn)的管件一般有三通、四通和彎頭，公稱尺寸范圍隨著管材擴(kuò)大；采

用注塑方法生產(chǎn)的熱熔管件有法蘭、變徑、彎頭、等徑三通、異徑三

通和端帽；電熔管件也是采用注塑方法生產(chǎn)的，其種類有電熔套筒、

電熔變徑、電熔彎頭、電熔三通、電熔鞍型三通、電熔鞍型分支和端

帽等；目前，國內(nèi)常用的管件規(guī)格見下表：

表5.聚乙烯管件規(guī)格型號單位：mm

管件名稱

規(guī)格

熱熔管件

法蘭頭

32

40

50

63

75

90

110

125

160

200

225

250

315

三通

32

40

50

63

75

90

110

125

160

900彎頭

32

40

50

63

75

90

110

125

160

端帽

32

40

50

63

75

90

110

125

160

200

225

250

315

變徑

40/32,50/32,50/40,63/32,63/40,63/50,75/50,75/63,

90/63,110/50,110/63,110/90,125/110,160/90,160/110,200/160,

225/160,225/200,250/200,250/225,315/225,315/250

電熔管件

套筒

32

40

50

63

75

90

110

125

160

200

225

250

315

三通

32

40

50

63

75

90

110

900彎頭

32

40

50

63

75

90

110

修補(bǔ)馬鞍

63

75

90

110

125

160

200

225

250

變徑

40/32,50/32,50/40,63/32,63/40,63/50,90/63,110/63,

110/90

鞍型三通

63/32,63/40,90/32,90/40,90/63,110/32,110/40,110/63,

160/32,160/40,160/63,200,40,200/63,225/40,225/63,250/40,

250/63

鞍型分支

125/63,160/63,200/63,200/90,250/63,250/90

六、聚乙烯管材的性能指標(biāo)及檢測

目前我國對聚乙烯燃?xì)夤懿陌碢E80級原料按照GB15558.1《燃?xì)?/p>

用聚乙烯管材》標(biāo)準(zhǔn)來生產(chǎn)，管材的性能指標(biāo)見下表：

表6.聚乙烯燃?xì)夤懿牡男阅苤笜?biāo)

序號

項(xiàng)目

性能要求

1

長期靜液壓試驗(yàn)，MPa(20℃,50年，95%)

N8.0

2

短期靜液壓強(qiáng)度，MPa

20℃

9.0

韌性破壞時間(h)>100

80℃

4.6

脆性破壞時間(h)>165

4.0

破壞時間(h)>10002)

3

熱穩(wěn)定性,min(200℃)

>20

4

耐應(yīng)力開裂，h

(80℃,4.OMPa)

N1000

21703)

5

壓縮復(fù)原，h

(80℃,4.OMPa)

>170

6

縱向回縮率，％(110℃)

W3

7

斷裂伸長率，%

>350

8

耐候性（管材累計(jì)接受N3.5kMJ/m2老化能量后）

仍能滿足本表第2、3、7項(xiàng)性能要求，并保持良好的焊接性能

燃?xì)夤艿雷鳛槌鞘械哪茉摧斔拖到y(tǒng)一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，會直接影

響到居民的正常生活。再者，由于燃?xì)獾目扇夹浴⒁妆?，如果發(fā)生

燃?xì)庑孤叮瑯O易發(fā)生爆炸事故。聚乙烯管材取代鋼管、鑄鐵管，作為

城市燃?xì)廨斉涔芫€，同樣要求其安全性。要保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要

求，就必須具有完善的檢測手段。而且產(chǎn)品的質(zhì)量控制從原料進(jìn)廠檢

驗(yàn)開始貫穿于整個生產(chǎn)過程，直至產(chǎn)品最終出廠。質(zhì)量控制主要從以

下幾個方面進(jìn)行：

1.原料的質(zhì)量控制

原料是生產(chǎn)聚乙烯管材、管件的根本，原料的選擇直接影響管道

產(chǎn)品的質(zhì)量。沒有好的原料，后續(xù)工作再合理，生產(chǎn)技術(shù)再先進(jìn)，也

生產(chǎn)不出合格的產(chǎn)品。因此原料的選擇及質(zhì)量控制十分重要。原料在

生產(chǎn)前必須按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)，合格以后方可用于生產(chǎn)。聚乙烯原

料性能指標(biāo)見下表：

表7.PE燃?xì)夤懿膶Ｓ昧匣炯夹g(shù)指標(biāo)要求

序號

項(xiàng)目

Items

技術(shù)要求

TypicalValue

單位

Units

1

密度

Density

N930

kg/m3

2

斷裂伸長率

ElongationatBreak

>500

%

3

熱穩(wěn)定性(200℃)

OxidationInductionTime(200℃)

>20

min

4

耐環(huán)境應(yīng)力開裂(F50)

EnvironmentalStresscrackResistance

N1000

h

5

炭黑含量1)

CarbonBlackContent

2.25±0.25

%

6

水分含量

WaterContent

<300

mg/kg

7

揮發(fā)份含量

VolatileContent

<350

mg/kg

8

耐氣體組分

ResistancetoGasConstituents

N30

h

9

長期靜液壓強(qiáng)度(MRS)

N8.0

MPa

2.生產(chǎn)過程的工藝控制

生產(chǎn)過程的工藝控制非常重要，在生產(chǎn)時要注意對工藝參數(shù)的設(shè)

置及對物料熔體溫度、熔體壓力的監(jiān)控。因?yàn)槿绻a(chǎn)過程出現(xiàn)剪切

過度，會導(dǎo)致熔體溫度的升高，過度的剪切會使材料性能劣化，而這

種劣化采用常規(guī)的檢測是很難發(fā)現(xiàn)的。目前國內(nèi)一些引進(jìn)的生產(chǎn)線已

帶有微機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)，出現(xiàn)問題會及時發(fā)出警報(bào)。對于管材的外觀

尺寸，一些先進(jìn)的生產(chǎn)線帶有在線測量儀，管材的外形尺寸，可在屏

幕上直接顯示，如與主機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整模具，自動控制壁厚

和外徑。

3.產(chǎn)品的檢驗(yàn)

產(chǎn)品的檢驗(yàn)包括外觀、尺寸及物理性能，產(chǎn)品的外觀主要檢查是

否有影響管材性能的溝槽、劃傷、凹陷和雜質(zhì)等；尺寸需測量外徑、

壁厚和長度，測量值應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許偏差范圍內(nèi)。外觀尺寸檢測

合格的管材在按照抽樣規(guī)則取樣，進(jìn)行物理性能的測試。測試的項(xiàng)目

有斷裂伸長率、短期靜液壓強(qiáng)度（20C,環(huán)向應(yīng)力9.0Mpa,韌性破壞

時間>100h；80℃,環(huán)向應(yīng)力4.OMpa,脆性破壞時間>165h）、

熱穩(wěn)定性、耐應(yīng)力開裂（80℃,環(huán)向應(yīng)力4.OMpa,破壞時間>170h）、

壓縮復(fù)原（80℃,環(huán)向應(yīng)力4.0MPa,破壞時間>170h）和縱向回縮

率（110℃）o以上性能試驗(yàn)與外觀、尺寸等一起作為每批產(chǎn)品的出廠

檢驗(yàn)項(xiàng)目。

七、聚乙烯燃?xì)夤艿赖呐涮桩a(chǎn)品

1.警示帶

為保護(hù)管道在日后運(yùn)行中，不受到人為的意外破壞，應(yīng)在管道的

上方，距管頂不小于300mm處敷設(shè)一條警示帶，警示帶上應(yīng)有醒目的

提示字樣。對警示帶的基本要求是寬度100mm或150mm,顏色為金黃

色，警示帶應(yīng)能抗擊回填土的沖擊、壓迫及土壤中化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。

該警示帶應(yīng)與管道一樣，具有不低于50年的壽命。

2.示蹤線

由于聚乙烯管道是絕緣體，因此常規(guī)的電磁法無法探測到管道的

位置和深度。為能采用常規(guī)方法進(jìn)行探測，要求在敷設(shè)聚乙烯管的同

時，敷設(shè)一條金屬示蹤線。對示蹤線的基本要求是：示蹤線要與聚乙

烯管道在同一位置或有固定的相對位置；用常規(guī)儀器能探測到；壽命

與聚乙烯管道相同,不低于50年。目前一般采用聚乙烯包覆金屬絲(即

電線)，也有在警示帶內(nèi)夾放金屬鋁箔，將警示帶與示蹤線合二為一。

3.聚乙烯(PE)球閥

聚乙烯(PE)球閥的工作壓力可與SDR11的聚乙烯管材相匹配，

其使用壽命與聚乙烯管材一樣按50年進(jìn)行設(shè)計(jì)。聚乙烯(PE)球閥與

金屬球閥相比，其優(yōu)點(diǎn)見下表：

表8.聚乙烯(PE)球閥與金屬球閥的比較

金屬球閥

聚乙烯(PE)球閥

需要鋼塑轉(zhuǎn)換接頭，法蘭，螺栓螺母墊片等

直接熱熔或電熔連接

需要防腐處理和定期檢查

不需要

需要定期維護(hù)和備品備件

不需要

需要閥門井

不需要

閥門的操作對聚乙烯管施加很大的應(yīng)力，長期作用會減少聚乙烯

管的使用壽命

因聚乙烯閥門直埋于地下,對閥門所施加的力均勻傳遞給了土壤,

對聚乙烯管壽命無影響。

聚乙烯閥門的開閉用專用扳手在地面上完成，不同規(guī)格的閥門只

要用同一規(guī)格的專用扳手便可完成閥門的開閉。聚乙烯閥門的使用壽

命為50年。閥門的工作壓力可與SDR11的聚乙烯管相匹配。聚乙烯(PE)

球閥從結(jié)構(gòu)形式上分為兩種——通徑孔球閥和。通徑孔球閥的通孔內(nèi)

徑與相應(yīng)管材的內(nèi)徑大小一致，而縮徑孔球閥通孔內(nèi)徑比相應(yīng)管材的

內(nèi)徑要小。因此，從輸氣量上縮徑孔球閥較通徑孔球閥要小，但體積

也較小，重量輕，價(jià)格也相對較低。兩種球閥內(nèi)孔直徑的比較見下表:

表9.縮徑孔球閥較通徑孔球閥內(nèi)孔直徑的比較單位：mm

規(guī)格（SDR11）

063

①110

①160

①225

通徑孔

47

92

132

169

縮徑孔

34.3

64

92

121

4.鋼塑過渡接頭

在聚乙烯管道系統(tǒng)中，當(dāng)聚乙烯管道與金屬管道系統(tǒng)連接時，常

需使用鋼塑過渡接頭連接，這在聚乙烯燃?xì)夤艿老到y(tǒng)的應(yīng)用中是經(jīng)常

見到的。如聚乙烯管道出地面進(jìn)戶前與流量表、壓力表、減壓閥等的

連接。鋼塑過渡接頭一端為聚乙烯管材，另一端為鋼管，兩者靠絲扣

鎖緊，之間靠密封圈來密封，可保證結(jié)合處不泄露。

八、HDPE管材及管件的運(yùn)輸、堆放、裝卸

管材一般以卡車運(yùn)輸，運(yùn)輸時不得受到劃傷、拋摔、劇烈的撞擊、

曝曬、雨淋、油污及化學(xué)品的污染。存儲時，管材的兩端應(yīng)堵封，堆放

在遠(yuǎn)離熱源、油品及化學(xué)品污染地、溫度不超過40℃、地面平整、通

風(fēng)良好的庫房內(nèi)；室外堆放應(yīng)有遮蓋物，避免雨淋及曝曬。管材應(yīng)整齊

堆放,高度一般不超過1.5米。當(dāng)管材捆扎成ImX1m的方捆,并且兩側(cè)

加支撐保護(hù)時,堆放高度可適當(dāng)提高，但不宜超過3m。

管件應(yīng)放入密封塑料袋中，批量或單一包裝，并放入厚紙箱內(nèi)存

放。

管材可以使用吊網(wǎng)、叉車或非金屬吊索裝卸，但不能使用可能刮傷

管面的鏈、鉤、鋼絲等工具。裝卸時應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1)重的管子放在下層。

(2)以光滑的材料包在卡車的外緣,保護(hù)懸空的管子不受損害。

(3)由于管材內(nèi)外壁均很光滑，因而必須仔細(xì)固定，以免在運(yùn)輸

過程中滑落。

九、聚乙烯管材的連接技術(shù)及施工應(yīng)注意的問題

（一）聚乙烯管材的連接技術(shù)

聚乙烯管道系統(tǒng)連接技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)

行效果和使用壽命。按焊接方式的不同，聚乙烯管道的連接一般分為

兩種——熱熔連接和電熔連接。聚乙烯管道焊接通用原理是聚乙烯一

般可在190?240℃之間的范圍內(nèi)被熔化（不同原料牌號的熔化溫度一

般也不相同），此時若將管材（或管件）兩熔化的部分充分接觸，并保

持有適當(dāng)?shù)膲毫Γ娙酆附拥膲毫碓从诤附舆^程中聚乙烯自身產(chǎn)生

的熱膨脹），冷卻后便可牢固地融為一體。由于是聚乙烯材料之間的本

體熔接，因此接頭處的強(qiáng)度與管材的本身的強(qiáng)度相同，此外與金屬管

道連接需采用鋼塑過渡接頭或法蘭連接。熱熔連接和電熔連接方式的

優(yōu)缺點(diǎn)比較見下表：

表10.熱熔連接和電熔連接方式的對比

名稱

要求

電熔連接

1.需要有專用的電熔焊機(jī)。

2.適用于所有規(guī)格尺寸的管材。

3.可用于不同牌號、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件連接。

4.不易受環(huán)境、人為因素影響。

5.設(shè)備投資低，維修費(fèi)用低。

6.連接操作簡單易掌握。

熱熔連接

1.需要有專用的熱熔焊機(jī)。

2.一般適用于公稱直徑大于63mm的管材。

3.適用于同牌號、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件連接。性能相

似，不同牌號、材質(zhì)的管材與管材、管材與管件連接，需試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.易受環(huán)境、人為因素影響。

5.設(shè)備投資高

6.連接費(fèi)用低。

7.操作人員需進(jìn)行專門培訓(xùn)，具有一定的經(jīng)驗(yàn)。

聚乙烯管道連接時應(yīng)注意如下事項(xiàng)：

(1)管道連接前應(yīng)對管材、管件及附屬設(shè)備、閥門、儀表按設(shè)計(jì)要

求進(jìn)行校對,并應(yīng)在施工現(xiàn)場進(jìn)行外觀檢查,符合要求方準(zhǔn)使用。

(2)每次連接完成后,應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，不符合要求的必須切

開返工。

(3)操作人員應(yīng)培訓(xùn)上崗。

(4)每次收工時，管口應(yīng)臨時堵封。

(5)在寒冷氣候(-5℃以下)和大風(fēng)環(huán)境下進(jìn)行連接操作時，應(yīng)采

取保護(hù)措施或調(diào)整施工工藝。

1.熱熔對接

熱熔對接是采用熱熔對焊機(jī)來加熱管端，使其熔化，迅速將其貼

合，保持有一定的壓力，經(jīng)冷卻達(dá)到熔接的目的。各尺寸的PE管均可

采取熱熔對接方式連接(公稱直徑小于63mm的管材推薦采用電熔連

接)，該方法經(jīng)濟(jì)可靠,其接口在承拉和承壓時都比管材本身具有更高

強(qiáng)度，勝邦管材熱熔連接溫度：210±10℃o

使用該方法時,設(shè)備僅需熱熔對接焊機(jī),具體步驟如下：

(1)待連接管材置于焊機(jī)夾具上并夾緊。

(2)清潔管材待連接端并銃削連接面。

(3)校直兩對接件，使其錯位量不大于壁厚的10虬

(4)放入加熱板加熱，加熱完畢,取出加熱板。

(5)迅速接合兩加熱面，升壓至熔接壓力并保壓冷卻。

2.電熔承插連接

電熔承插連接使通過對預(yù)埋于電熔管件內(nèi)表面的電熱絲通電而使

其加熱，從而使管件的內(nèi)表面及管材(或管件)的外表面分別被熔化,

冷卻到要求的時間后而達(dá)到焊接的目的。電熔承插連接的特點(diǎn)是連接

方便、迅速，接頭質(zhì)量好，外界因素干擾小，在口徑較小的管道上應(yīng)

用比較經(jīng)濟(jì)，步驟如下：

(1)清潔管材連接面上的污物，標(biāo)出插入深度，刮除其表皮。

(2)管材固