關于PE管材在給排水系統實際應用的情況分析隨著我國城市化進程加快，面對人口、資源和環境的巨大壓力，為確保國民經濟的可持續發展，我國政府在逐年加大對城市基礎設施的投入，市政公用管道建設不斷加快，品種和規格在不斷豐富，產量在不斷增加，質量在不斷提高，尤其是塑料管發展更快，成為當今投資熱點。1933年英國ICI公司首先發現了PE.發展至，PE是由多種工藝方法生產的，具有多種結構和特性及多種用途的系列品種的樹脂，已經占世界合成樹脂產量的三分之一，居第一。PE的最佳用途之一是可以用來生產輸送除強酸、強堿外的任何介質的管材，據國外資料紡計，目前世界上給水管道領域PE管材的年消耗量約為100萬噸以上，廣泛用于給水、燃氣輸送、排污、農業灌溉、礦山細顆粒固體輸送，以及油田、化工和郵電通訊等領域?！秶一瘜W建材產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》指出：塑料管的推廣應用主要以UPV-C和PE管為主。到2005年，在全國新建、改建、擴建過程中，建筑排水管道70％采用塑料管道50％采用塑料管，建筑給水、熱水供應和供暖管道60％采用塑料管，城市供水管道50％采用塑料管，村鎮供水管道70％采用塑料管，城市燃氣管道20％采用塑料管，電線護套管80％采用塑料管。一、給排水系統工程用管材種類及技術性、經濟性等方面比較：（一）管道種類給排水系統工程主要有：聚乙烯管（PE）、鋼管、球墨管、灰口鑄鐵管、水泥管、玻璃鋼夾砂管、UPV-C管等。（1）聚乙烯管（PE）聚乙烯按照其密度不同分為高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯管（MDPE）和低密度聚乙烯管（LDPE）。聚乙烯管根據結構形式不同可分為單層實壁管、雙壁波紋管和螺旋纏繞管等。雙壁波紋管和螺旋纏繞管主要是用HDPE原料加工而成，主要應用于城市排水、單層實壁HDPE主要應用于城市供水、城市燃氣輸送，單層實壁MDPE管主要應用于城市燃氣輸送，單層實壁LDPE管大量用作農用排灌管道和工業普通管道。（2）玻璃鋼夾砂管玻璃鋼夾砂管是采用短玻璃纖維離心或長玻璃纖維纏繞，中間夾砂工藝制作，管壁略厚，環向剛度較大，可用作承受內外壓的埋地管道，管徑可從直徑500~直徑2600毫米，玻璃鋼夾砂管材質脆，只適用于大口徑，且在施工過程中，機械碰撞容易發生暗傷，而且暗傷不容易發現，影響使用壽命。（3）硬質聚乙烯管UPV-C管UPV-C管具有較高的抗沖擊性能和耐化學性能。它可根據使用要求不同，在加工過程中可添加不同添加劑，使其具有滿足不同要求的物理和化學性能，UPV-C管具有壽命長，密封性好等特點，但是UPV-C管在加工過程中有重金屬穩定劑，在使用過程中會逐步滲出，影響水源。（4）鋼管鋼管最大的缺陷是壽命短，腐蝕性強，密封性不好，容易泄漏，而且價格高，對地表不均勻沉降適應性差。（5）球墨管球墨管成本高，平均價格比PE管貴10％~15％，連接接口轉角過大容易引起泄漏。（6）灰口鑄鐵管灰口鑄鐵管壽命短，摩擦系數大，密封性不好，容易泄漏。（二）PE管材豐對其它管材來講有以下優點：1、優異的物理性能。中密度聚乙烯性能介于高、低密度聚乙烯兩者之間，既保持了高密度聚乙烯的剛性、強度，也有很好的柔性、耐蠕變性，而且較高密度聚乙烯更有熱熔連接性能優良的特點，有利于塑料管的安裝。2、耐腐蝕，使用壽命長，在我國沿海地區，地下水位偏高，土地濕度大，使用無縫鋼管必須防腐及做安裝陽紋外向錘煉，且壽命只有30年，而PE管可耐多種化學介質的侵蝕，不需防腐處理。此外，它也不會促進藻類、細菌或真菌生長，使用壽命達50年。3、韌性、撓性好。PE管是一種高韌性管材、其斷裂伸長率超過500％，對管基礎不均勻沉降和錯位的適應能力非常強，抗震性好，因此，最適宜于有地震危險地區，世界各地的實踐證明PE管是耐震性最好的管道。有報道說1995年日本的神戶地震中，PE管和供水管是唯一沒有被破壞的管道。另外，PE管的撓性是PE管可以盤卷（尤其是管徑小的PE管），減少了大量連接管件。PE管的走向容易按照施工方法的要求進行改變。在施工時，可在管子允許的彎曲半徑內繞過障礙，降低施工難度。4、流通能力大，經濟上合算。PE管內壁光滑，不結垢。PE管內表面當量絕對粗糙比值是鋼管的1/20，相同管徑、相同長度、相同壓力下的PE管其流通能力要比鋼管大30％左右，因此經濟優勢明顯。與金屬管道相比，PE管道可減少工程投資三分之一左右（直徑200毫米以上大管成本略高些），可盤卷的小口徑管材，可進一步降低工程造價。5、連接方便，施工簡單，方法多樣。PE管管體輕，搬運方便，焊接容易，焊接口少，當管線較長時可使用盤管敷設（一般指管徑小于63毫米）PE管溝要求遠比鋼管溝要求低，而且當施工條件受限制時，可采用電熔焊接。另外，可采用管沉入的方法在水底鋪設，大大降低了施工難度和工程費用。6、密封性好。PE管本身采用熔接連接（熱熔或電熔），本質上保證了接口材質，結構與管體本身的同一性，實現了接頭與管材的一體化。其接口的抗拉強度與爆破強度均高于管材本體，可有效抵抗內壓力產生的環向應力軸向應力。因此，與橡膠圈類接應或其他機械接頭相比，不存在接應扭曲造成的泄露危險，密封性能十分良好。7、維修方便，可以不停水、氣維修和安裝。8、抗應力開裂性好：PE管具有低的缺口敏感性，高抗剪切強度的段異的抗痕能力，耐環境應力性非常突出。9、低溫抗沖擊性好：PE管的低溫脆化溫度極低，可在-60攝氏度溫度范圍內安全使用。而在我國北方地區，在冬季野外鋪設的聚乙烯埋地給水時，總結出一條經驗是在零度以下就不適宜鋪設施工，因為這時聚乙烯管容易脆裂。10、耐磨性好。聚乙烯管與鋼管的耐磨性對比實驗表明：它的耐磨性是鋼管的4倍。11、具有良好的抵抗222刮痕能力。研究證明，PE等級的PE管有較好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100級管材則具有更加出色的抗刮痕能力。12、良好的抵抗快速裂紋傳遞能力。開裂是指管道發生開裂時，裂紋以很快的速度傳遞，瞬間就可能使管道破壞，后果不堪設想。實踐表明，在塑料管道中的PE管抵抗裂紋傳遞能力比其他管道要強。正因為PE管具有上述優點，如耐腐蝕、韌性好，剛柔相濟，安裝管便等，所以被越來越多的企業所表睞。比如運輸和安裝，傳統的鋼管、鑄鐵管、長度一般不超過10米，而PE管尤其是管徑小的，甚至可盤卷，長度可以自由控制。這樣帶來的最大好處是減少了接口，也就是減少了泄露事故的發生頻率，既安全有節能。另外，PE管可作為承插管插入舊管道中用于修復、更新管道等。還可以大量用腐蝕性土地，地震地區，山地，沼澤地等特殊地段的管道鋪設。另一個最大的好處是經濟效益好。根據國外資料，在燃氣或供水用PE管及的發達國家，PE管的安裝費用一般低于鋼管安裝費用的50%，而穿插法又比PE管直接埋地法節約施工費30~40％。國內燃氣、供水用PE管的安裝費用也顯而易見要比鋼管敷設工程費用低。HDPE雙壁波紋管應用于排污工程更是這樣，重量輕、搬運連接方便，減少人工費用及各種吊裝費用：施工快捷，內壁光滑，磨阻系數小，流量大，結垢，減少使用中的維護工作，可直接鋪在不做基礎的溝槽內，連接可靠，不會滲汛，因此經濟效益和環境效益非常顯著。再從管材價格上講，燃氣、供水用PE管也有一定的優勢，一般管徑效益DN160的PE管均比鋼管價格便宜，而HDPE雙壁波紋管在這方面與傳統管材相比優勢更加明顯。當然，由于PE管材料本身的特點，PE管也有一定的弱點，如強度低，遇到堅石，金屬碰撞擠壓，易引起凹坑，直至穿孔；沒有阻燃性；對最高使用壓力有限制；另外，PE管堆放要求高，不能長時間日曬雨淋，否則容易老化，降低使用壽命。在國外，塑料管正不斷代替金屬或其他傳統材料的管道，發展十分迅速。從1980~1990年的十年中除塑料管以外，其他各種材料的管道增長率總和不足2％，而塑料管的增長率是其他各種管道增長率總和的4倍，達到8％，進入不九十年代塑料管的需求量將仍是每年4.2％的速率增長，其產值大約以每年8％的速率遞增。聚乙烯管（PE）目前國內有生產企業150余家（其中有近100家是生產農業用管、化工管道和保護套管），年生產能力達到50萬噸。PE管生產規模在5000噸/年以上的企業有十余家，PE管在新敷設的城市中壓燃氣管網中使用率達到30％左右，2000年工程使用量達到8000噸左右，PE管用于城市供水量也在逐年增加。聚乙烯管可用于城市供水管、城市排水網和城市燃氣網，尤其是城市燃氣網用塑料管幾乎全部是采用聚乙烯管；其二，由于聚乙烯管有較好的衛生性能和可回收性，以及可采用熱熔連接，接頭質量可靠，施工方便，1990~1998年間，聚氯乙烯管平均每年增長率是2％，PE管平均每年增長率是7％，1998年達到260萬噸，美國1997年比1996年增長26％，達到37.4萬噸，1998年又比1997年增長11.9％，聚乙烯管增長速度遠遠高于聚氯乙烯管；其三，我國在制定國家“十五”化學建材及塑料管發展計劃時提出，“十五”期間塑料管的推廣應用主要以PVC-U為主，在“十五”計劃中，把PE管和PVC-U管放在同等重要的地位。并且，PE管在我國應用起步較晚，發展空間較大。世界經濟發達國家從40年代末已經開始研究聚乙烯管，并應用于給排水及燃氣工程，從60年代相繼在給水輸配系統、排水輸配系統和燃氣輸配系統中使用聚乙烯管，且使用比例逐步擴大。如英國對聚乙烯管制使用量以1968年使用天然氣為轉折點，使用量急劇增加，1979年埋設的干、支管中，聚乙烯管占80％，美國在1983年埋設的燃氣管中有88.6％為PE管，現在國際上歐、美、日等發達國家已經全部采用聚乙烯管道。聚乙烯管材的生產設備，部分實現了全自動控制，原材料能夠自動烘干加入，能自動調整模具、自動控制外徑、自動控制壁厚、自動切斷或盤卷等。我國現在的聚乙烯燃氣管材基礎設備全部從國外進口?？偟膩碇v，PE管的優越性是不容置疑的，所以近十年來，全國許多大中城市在燃氣、供水中低壓管線（包括庭院管網和排水管網敷設中大量采用P