PE管材de詳細講解
1應用范圍
20世紀90年代以來我國的合成樹脂工業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)量和消費一直保持著良好的增長勢頭。連美國、日本、德國、韓國之后，居世界第五位。但是，塑料管道所需的各種專用樹脂尚有較大缺口，在我國雖然PE和PP樹脂產(chǎn)量很大，但適合做管材的樹脂不多，尤其是適合做城市供水、城市燃氣輸送用的PE管專用料和建筑冷熱水用的PP-R專用料更少，還需進口一定數(shù)量的塑料管道專用樹脂。
2管道發(fā)展
我國塑料管道發(fā)展很快，質量在不斷提高。其中聚乙烯PE管由于其自身獨特的優(yōu)點被廣泛的應用于建筑給水，建筑排水，埋地排水管，建筑采暖、輸氣管，電工與電訊保護套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等。其主要應用于城市供水、城市燃氣供應及農(nóng)田灌溉等領域。
3特性效益
我們以附件表格中《常見給（冷）水管道特性的比較》來進行分析
耐腐蝕性
（1）聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性、較好的衛(wèi)生性能和較長的使用壽命
聚乙烯為無惰性材料，除少量強氧化劑外，可耐多種化學藥品侵蝕，且不易滋生細菌。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因為塑料管材比其輸水能耗低、生活能耗低、重量輕、水流阻力小、安裝簡便迅速、造價低、壽命長、具有保溫功能等，還因為塑料管耐腐蝕、不易滋生微生物等性能優(yōu)于鋼管及鑄鐵管。
聚乙烯管材的使用壽命為50年以上，這一點不僅已為國際標準和國外的一些先進標準所確認，而且已經(jīng)被實踐所證明。
聚乙烯能夠推廣應用的另一個原因是因為聚氯乙烯日益受到環(huán)境保護方面的壓力。首先是聚氯乙烯本身的衛(wèi)生性能問題：眾所周知，在正規(guī)生產(chǎn)和嚴格控制下生產(chǎn)聚氯乙烯管是可以保證衛(wèi)生性能的，容許應用在飲用水領域。但是還是有人擔心在控制不嚴的地方可能會發(fā)生問題：如聚氯乙烯樹脂中氯乙烯單體的超標，在給水用聚氯乙烯管的配方中誤用了有毒的助劑。把不保證無毒的排水用聚氯乙烯管和管件誤用到了給水管和管件等。其次是聚氯乙烯管的回收問題：聚氯乙烯和聚乙烯一樣是熱塑性塑料，從理論上講都是可以利用的，但是各國的證明，舊塑料制品能回收再生的比例有限，主要的處理方式是焚燒回收能源，聚氯乙烯因為含氯，在焚燒時控制不好就可能產(chǎn)生有害物質，而聚乙烯僅含碳氫，焚燒后生成水和二氧化碳。
柔韌性和耐刮痕
（2）聚乙烯具有獨特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力
聚乙烯管道系統(tǒng)的撓性有著巨大的技術經(jīng)濟價值。聚乙烯的撓性是一個重要的性質，它極大的提高了該材料對于管線工程的價值。良好的撓性使聚乙烯管可以盤卷，以較長的長度進行供應，避免了大量的接頭和管件。例如在全國城市改水示范單位——南通自來水公司在一戶一表改造中選材時便充分利用了PE小口徑管材可盤卷的特性，從水表至用戶一根管材到底，中間無須管接頭，既節(jié)約了成本，又提高了工效。PE小口徑管的這種特性已得到全國各城市有水表出戶工程的自來水公司的認可，成為其改水作業(yè)的首選產(chǎn)品。同時，撓性和重量輕及具有優(yōu)良的耐刮痕能力，使之可采用多種可減輕對環(huán)境和社會生活的影響且費用經(jīng)濟的安裝方法，如免開挖施工技術。免開挖施工技術是指利用各種巖土鉆掘的技術手段，在地表不開溝（槽）的條件下鋪設、更換或修復各種地下管線的施工技術。多種免開挖施工技術非常適宜采用聚乙烯管材，如鋪設新管線的水平定向鉆進和導向鉆進法，原位更換舊管線的脹管法及修復舊管線的穿插更新內(nèi)襯法及各種改進的內(nèi)襯法（折疊變形法、熱拔法和冷軋法）。
PE獨特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運動和端載荷。從表面上看，強度和剛性方面，塑料埋地管不及水泥管及金屬管道，但從實際應用看，塑料埋地管是屬于“柔性管”，在正確設計和鋪設施工下塑料埋地管是和周圍土壤共同承受負載的。所以塑料埋地管不需要達到“鋼性管”一樣的強度和剛性就可以滿足埋地使用中的力學性能的要求。同時，聚乙烯的壓力松弛特性可有效地通過形變而消耗應力，其實際軸向應力水平遠比理論計算值低，而且其斷裂伸長率一般都大于500%，彎曲半徑可以小到管直徑的20～25倍，是一種高韌性材料，對地基不均勻沉降的適應能力非常強，這些特點使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的最為優(yōu)秀的管道。例如在1995年日本神戶大地震中，PE給水管及燃氣管就是唯一幸免的管道系統(tǒng)。
?廣西六塑管業(yè)有限公司生產(chǎn)基地
耐低溫
（3）聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能
PE管的低溫脆化點為-70℃，優(yōu)于其他管道。在冬季野外施工時聚氯乙烯（PVC-U）管容易脆裂，我國北京地區(qū)鋪設聚氯乙烯（PVC-U）埋地給水管試點工程中總結的一條經(jīng)驗是溫度在零度以下就不適宜進行聚氯乙烯（PVC-U）管的鋪設施工了。還有一個明顯的佐證，為改進PP的韌性和低溫耐沖擊性能，可將乙烯與丙烯單體共聚制成無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R），其一般采用iPP的工藝路線和方法，使丙烯和乙烯的混合氣體進行共聚合，得到主鏈中無規(guī)則地分布著丙烯和乙烯段的共聚物（即PP-R管材料），PP-R管材料中的乙烯含量大多在3%左右。但改善后的PP-R耐低溫性能仍不盡人意，其脆化點約為-15℃，遠高于聚乙烯管的脆化點溫度-70℃。
裂紋增長斷裂韌性
（4）聚乙烯具有良好的快速裂紋增長斷裂韌性
發(fā)生快速裂紋增長破壞時，裂紋可以100～45m/s速度快速擴展幾百米至十幾公里，造成長距離管路損壞，發(fā)生大規(guī)模泄漏事故，以及后續(xù)的燃燒爆炸（輸天然氣）或洪水（輸水）事故。這種事故發(fā)生概率不大，一旦發(fā)生，危害極大。對塑料壓力管的持續(xù)發(fā)展來講，防止發(fā)生快速裂紋增長破壞要求的重要性已經(jīng)超過了對長期壽命強度性能的要求。其原因為：在同一SDR（管材直徑與其厚度之比）時，計算的長期壽命—長期強度與增大管徑無關（實際上大口徑管可能比小口徑管安全），但快速裂紋增長危險隨管徑增大而增加。在現(xiàn)有大品種塑實驗方法料管中，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等，達到一定管徑時，由防止快速裂紋增長破壞所決定的許用壓力，總是比由長期強度問題所決定的許用壓力低。也就是說，按防止快速裂紋增長破壞的要求決定了許用壓力后，長期壽命（如20℃，50年）要求可自行得到滿足；快速裂紋增長斷裂韌性差的材料將遭到淘汰，不管它的長期強度性能好或壞。如聚氯乙烯（PVC-U）燃氣管已經(jīng)基本上全部被聚乙烯（PE）燃氣管所取代。歐洲聚氯乙烯（PVC-U）給水管被聚乙烯（PE）管取代的趨勢已經(jīng)明朗。
我國尚未建立監(jiān)控快速裂紋增長破壞的試驗裝置。我國的塑料壓力管標準都未涉及這一問題，這表明我國的塑料壓力管水平比世界一般水平至少落后一個發(fā)展階段。
聚乙烯管道安裝
（5）聚乙烯管道安裝連接方便、可靠
聚乙烯管可以用比較方便的熱熔對接、承插方法得到可靠的、內(nèi)表面與原管材接近的牢固連接（連接處有不大的熔接凸起環(huán)），或采用專門的電熔管件連接聚乙烯管。對于小口徑管材還可以采用我們公司生產(chǎn)的卡壓式連接，連接方便可靠（此種產(chǎn)品是我們公司引進的專利技術，廣泛應用于我國許多水司的一戶一表工程）。聚乙烯管的熔接接頭可以承受軸向負荷而不發(fā)生泄露和脫開。
4PE管材驗收、存放、搬運和運輸
1、一般規(guī)定
①管材、管件應具有質量檢驗部門的產(chǎn)品質量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。
②管材存放、搬運和運輸時，應用非金屬繩捆扎，管材端頭應封堵。
③管材、管件存放、搬運和運輸時，不得拋摔和劇裂撞擊。
④管材、管件存放、搬運和運輸時，不得曝曬和雨淋;不得與油類、酸、咸等其它化學物質接觸。
⑤管材、管件從生產(chǎn)到使用之間的存放期不宜超過一年。
2、材料驗收
① 接收管材、管件必須進行驗收。先驗收產(chǎn)品使用說明書、產(chǎn)品合格證、質量保證書和各項性能檢驗驗收報告等有關資料。
② 驗收管材、管件時，應在同一批中抽樣，并按現(xiàn)行國家標準《給水用(PE)聚乙烯材》進行規(guī)格尺寸和外觀性能檢查，必要時宜進行全面測試。
3、存放
① 管材、管件應該存放在通風良好、溫度不超過40℃的庫房或簡易的棚內(nèi)。
② 管材應水平堆放在平整的支撐物或地面上。堆放的高度不宜超過1.5米，當管材捆扎成1mx1m的方捆，并且兩側加支撐保護時，堆放高度可適當提高，但不宜超過3m,管件應逐層疊放整齊，應確保不倒塌，并且便于拿取和管理。
③ 管材、管件在戶外臨時堆放時，應有遮蓋物。
④ 管材存放時，應將不同直徑和不同壁厚的管材分別堆放。
4、 搬運
① 管材搬運時，必須用非金屬繩吊裝。
② 管材、管件搬運時，應小心輕放，排列整齊。不得拋摔和沿地拖曳。
③ 寒冷天氣搬運管材、管件時，嚴禁劇烈撞擊。
5、運輸
①車輛運輸管材時，應放在平車底上，船運時，應放置在平坦的船艙內(nèi)。運輸時，直管全長應設有支撐，盤管應疊放整齊。直管和盤管均應捆扎、固定，避免相互碰撞，堆放觸不應有可能損傷管材的尖凸物。
②管件運輸時，應按箱逐層疊放整齊，并固定牢靠。
③管材、管件在運輸途中，應有遮蓋物，避免曝曬和雨淋。
5使用材料
ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）
未增塑的聚氯乙烯（UPVC ）
CPVC（后氯化聚氯乙烯）
PP（聚丙烯）
PE（聚乙烯），也稱為LDPE，MDPE和HDPE（低，中，和高密度）
6連接技術
發(fā)展到今天，聚乙烯的連接技術已經(jīng)非常成熟可靠。統(tǒng)計數(shù)字表明，聚乙烯管的漏損率不到十萬分之二，遠遠低于球墨鑄鐵管的2-3%，大幅度提高了管道的安全性和經(jīng)濟效益，這也是燃氣管道較多的使用聚乙烯管的非常重要的原因。
7國家標準
本標準與ISO 4427：1996的主要差異為：1．本標準僅包含PE 63、PE 80、PE 100材料制造的管材，不包含PE 32、PE 42材料制造的管材；2. 本標準增加了定義一章；3．對管材的性能要求，增加了
本標準與ISO 4427：1996的主要差異為：
1．本標準僅包含PE 63、PE 80、PE 100材料制造的管材，不包含PE 32、PE 42材料制造的管材；
2. 本標準增加了定義一章；
3．對管材的性能要求，增加了"斷裂伸長率"項目；
4．增加了"檢驗規(guī)則"一章；
本標準與GB/T 13663－1992的差異為：
GB/T 13663－1992《給水用高密度聚乙烯（HDPE）管材》未采用國際標準制定。
自本標準實施之日起，同時代替GB/T 13663－1992
本標準的附錄A為提示的附錄。
本標準由國家輕工業(yè)局提出。
本標準由全國塑料制品標準化技術委員會歸口。
范圍
本標準規(guī)定了用聚乙烯樹脂為主要原料的材料，經(jīng)擠出成型的給水用聚乙烯管材（以下簡稱"管材"）的產(chǎn)品規(guī)格、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、貯存。本標準還規(guī)定了原料的基本性能要求，包括分類體系。
本標準適用于用PE63、PE 80和PE 100材料（見4．1）制造的給水用管材。管材公稱壓力為0.32MPa～1.6MPa，公稱外徑為16 mm～1000 mm。
本標準規(guī)定的管材適用于溫度不超過40C，一般用途的壓力輸水，以及飲用水的輸送。
引用標準
下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
GB/T 2918一1998 塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境（idt ISO 291：1997）
GB/T 3681-1983 塑料自然氣候曝露試驗方法
GB/T 3682-1983 熱塑性塑料熔體流動速率試驗方法
GB/T 6ill－1985 長期恒定內(nèi)壓下熱塑性塑料管材耐破壞時間的測定方法（eqv ISO/DP 1167：1978）
GB/T 6671．2一1986 聚乙烯（PE）管材縱向回縮率的測定（idt ISO 2506：1981）
GB/T 8804．2一1988 熱塑性塑料管材拉伸性能試驗方法 聚乙烯管材（eqv ISO/DIS 3504-2）
GB/T 8806一1988 塑料管材尺寸測量方法（eqv 1974）
GB/T 13021～199 1聚乙烯管材和管件炭黑含量的測定熱失重法（neq 1986
GB/T 17219－1998 生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準
GB/T 17391－1998 聚乙烯管材與管件熱穩(wěn)定性試驗方法（eqv 1991）
GB/T 18251－2000 聚烯烴管材、管件和混配料中顏料及炭黑分散的測定方法
GB/T 18252-2000 塑料管道系統(tǒng) 用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定
定義、符號和縮略語
本標準采用下列定義、符號和縮略語。
3.1 定義
3.1.1幾何定義
3.1.1.1 公稱外徑dn：規(guī)定的外徑，單位為毫米。
3.1.1.2 平均外徑dem：管材外圓周長的測量值除以3.142（圓周率）所得的值，精確到0.1mm，小數(shù)點后第二位非零數(shù)字進位。
3.1.1.3 最小平均外徑dem,min：本標準規(guī)定的平均外徑的最小值，它等于公稱外徑dn,單位為毫米。
3.1.1.4 最大平均外徑dem,max：本標準規(guī)定的平均外徑的最大值。
3.1.1.5 任一點外徑dey:通過管材任一點橫斷面測量的外徑，精確到0.1mm,小數(shù)點后第二位非零數(shù)字進位。
3.1.1.6 不圓度：在管材同一橫斷面處測量的最大外徑和最小外徑的差值。
3.1.1.7 公稱壁厚en：管材壁厚的規(guī)定值，單位為毫米，相當于任一點的最小壁厚ey,min。
3.1.1.8 任一點的壁厚ey：任一點上管材壁厚的測量值，精確到0．lmm，小數(shù)點后第二位非零數(shù)字進位。
3.1.1.9 最小壁厚ey,min：本標準規(guī)定的管材圓周上任一點壁厚的最小值。
3.1.1.10最大壁厚ey，max：根據(jù)最小壁厚（ey，min）的公差確定的管材圓周上任一點壁厚的最大值。
3.1.1.11標準尺寸比（SDR）：管材的公稱外徑與公稱壁厚的比值。SDR=dn/en
3.1.2與材料有關的定義
3.1.2.1混配料：以聚乙烯基礎樹脂加入必要的抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑和顏料制造而成的粒料。
3.1.2.2 σlpl1):與20℃、50年、概率預測97.5%相應的靜液壓強度，單位為兆帕。
3.1.2.3 最小要求強度（MRS）：σlpl圓整到優(yōu)先數(shù)R10或R20系列中的下一個較小的值。
3.1.2.4 設計應力σs：在規(guī)定應用條件下的允許應力，MRS除以系數(shù)C，圓整到優(yōu)先數(shù)R20系列中下一個較小的值，即：σs=〔MRS〕/C ………………（1）
3.1.2.5總使用（設計）系數(shù)C：一個數(shù)值大于1的總系數(shù)，它考慮了未在預測下限中體現(xiàn)出的使用條件和管道系統(tǒng)中配件等組成部分的性質。
3.1.3與使用條件有關的定義
3.1.3.1公稱壓力（PN）：本標準中公稱壓力PN 相當于管材在20℃時的最大工作壓力，單位為兆帕。
3.1.3.2最大工作壓力（MOP）：管道系統(tǒng)中允許連續(xù)使用的流體的最大有效壓力，單位為兆帕。
3.2符號
C：總使用（設計）系數(shù)；
dem:平均外徑；
dem,max:最大平均外徑；
dem,mix:最小平均外徑；
dn:公稱外徑；
ey:任一點壁厚；
ey,min：最小壁厚；
ey,max：最大壁厚；
ft：溫度對壓力的折減系數(shù)；
ty：管材任一點的壁厚公差；
σlpl：與20℃、50年、概率預測97.5%相應的靜液壓強度；
σs：設計應力；
3.3縮略語
MFR：熔體流動速率；
MOP：最大工作壓力；
MRS：最小要求強度；
PE：聚乙烯；
PN：公稱壓力；
SDR：標準尺寸比。
材料
4.1 命名
本標準中的聚乙烯管材料按如下步驟進行命名：
4.1.1按照GB/T18252確定材料的與20℃、50年、預測概率97.5%相應的靜液壓強度σlpl。
4.1.2按照表1，依據(jù)σlpl換算出最小要求強度（MRS），將MRS乘以10得到材料的分級數(shù)。
4.1.3按照表1，根據(jù)材料類型（PE）和分級數(shù)對材料進行命名。
表1 材料的命名
| 表1 材料的命名 | |||
| σlpl,Mpa | MRS,Mpa | 材料分級數(shù) | 材料的命名 |
| 6.30～7.99 | 6.3 | 63 | PE63 |
| 8.00～9.99 | 8.0 | 80 | PE80 |
| 10.00～11.19 | 10.0 | 100 | PE100 |
4.2 使用混配料生產(chǎn)聚乙烯管材，混配料為藍色或黑色，基本性能應符合表, 2要求。藍色管用材料應能保證使用該材料制造的管材的耐候性符合表12的要求。對于PE63級材料，也可采用管材級基礎樹脂加母料的方法生產(chǎn)聚乙烯管材，對材料性能的要求自管材上取樣進行測試。
按本標準生產(chǎn)管材時生產(chǎn)的潔凈回用料，只要能生產(chǎn)出符合本標準的管材時，可摻入新料中回用。
表2 材料的基本性能要求
| 序號 | 項目 | 要求 |
| 1 | 炭黑含量1），（質量）% | 2.5±0.5 |
| 2 | 炭黑分散1） | ≤等級3 |
| 3 | 顏色分散2） | ≤等級3 |
| 4 | 氧化誘導時間（200）， | ≥20 |
| 5 | 熔體流動速度3）（5，190）， | 與產(chǎn)品標稱值的偏差不應超過±25% |
| 注：1 僅適用于黑色管材料 2 僅適用于藍色管材料 3 僅適用于混配料 |
5、產(chǎn)品規(guī)格
5.1 本標準的管材按照期望使用壽命50年設計。
5.2 輸送20℃的水，C最小可采用Cmin=1.25.由式（1）得到的不同等級材料的設計應力的最大允許值，見表3。
表3 不同等級材料設計應力的最大允許值
| 材料的等級 | 設計應力的最大允許值σ,Mpa |
| PE63 | 5 |
| PE80 | 6.3 |
| PE100 | 8 |
5.3 管材的公稱壓力（PN）與設計應力σs、標準尺寸比（SDR）之間的關系為：PN=2σs/（SDR－1）………………………….（2）
式中：PN與σs的單位均為兆帕。
5.4 使用PE63、PE100等級材料制造的管材，按照選定的公稱壓力，采用表3中的設計應力而確定的公稱外徑和壁厚應分別符合表4、表5和表6的規(guī)定。管道系統(tǒng)的設計和使用方可以采用較大的總使用（設計）系數(shù)C，此時可選用較高公稱壓力等級的管材。
PEM管具有質量輕且堅硬的特性，容易運輸和保管。運輸是以卡車運輸為主，標準裝載量如下。
| 品名 | 規(guī)格 | 裝載量 8TON 11TON | |
| 水 道 管 | D50（ROLL） | 42R/L | 50R/L |
| D75（ROLL） | 22R/L | 27R/L | |
| D75（6M） | 500本 | ||
| D100 | 350本 | ||
| D125 | 130本 | ||
| D150 | 175本 | ||
| D200 | 110本 | ||
| D250 | 66本 | ||
| D300 | 52本 | ||
| D350 | 37本 | ||
| D400 | 27本 | ||
| D450 | 20本 | ||
| D500 | 16本 | ||
| D600 | 12本 | ||
| D700 | 8本 | ||
| D800 | 6本 | ||
| 管道裝載量 | 8TON=2.3m×7m 11Ton=2.3m×9m | ||
（注：圖表上的量詞“本”到底是多少？譯者不清楚，只供參考）。
PE給水管施工安裝:管理/保管
10、管理
A、經(jīng)常把管徑最大的堆在底面。
B、PEM管道內(nèi)外面很光滑，為了防止滑下，裝載時要把它安全地固定。
C、小口徑直管或輕的管可以用手裝卸。[1]施工安裝:管理/保管
11、保管
A、PEM管材要在干凈的場地里保管。
B、長期保管時為了防止光線直射，應放置于室內(nèi)或使用蓋遮布。
C、把管堆在地面保管時，應除掉石頭或其它銳利物，把地面整理平坦后堆放。
D、PEM管應遠離熱源，進行保管。
E、要注意在過高裝載或堆積的情況下，管材會發(fā)生變形。
裝載列數(shù)限制如下表
| 管徑 | 裝載列數(shù) | ||
| SDR18以下 | SDR19—26 | SDR26-32.5 | |
| D100 | 45 | 26 | 14 |
| D150 | 31 | 17 | 10 |
| D200 | 24 | 13 | 8 |
| D250 | 17 | 10 | 6 |
| D300 | 13 | 8 | 5 |
| D350 | 12 | 7 | 4 |
| D400 | 11 | 6 | 4 |
| D450 | 10 | 6 | 4 |
| D500 | 9 | 6 | 3 |
| D600 | 7 | 4 | 3 |
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