關(guān)于PE管材在給排水系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的情況分析

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隨著我國城市化進(jìn)程加快，面對人口、資源和環(huán)境的巨大壓力，為確保國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國政府在逐年加大對城市基礎(chǔ)設(shè)施的投入，市政公用管道建設(shè)不斷加快，品種和規(guī)格在不斷豐富，產(chǎn)量在不斷增加，質(zhì)量在不斷提高，尤其是塑料管發(fā)展更快，成為當(dāng)今投資熱點(diǎn)。

　　1933年英國ICI公司首先發(fā)現(xiàn)了PE.發(fā)展至，PE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的樹脂，已經(jīng)占世界合成樹脂產(chǎn)量的三分之一，居第一。PE的最佳用途之一是可以用來生產(chǎn)輸送除強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外的任何介質(zhì)的管材，據(jù)國外資料紡計(jì)，目前世界上給水管道領(lǐng)域PE管材的年消耗量約為100萬噸以上，廣泛用于給水、燃?xì)廨斔?、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。

　　《國家化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》指出：塑料管的推廣應(yīng)用主要以UPV-C和PE管為主。到2005年，在全國新建、改建、擴(kuò)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(yīng)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(zhèn)供水管道70％采用塑料管，城市燃?xì)夤艿?0％采用塑料管，電線護(hù)套管80％采用塑料管。

　　一、給排水系統(tǒng)工程用管材種類及技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等方面比較：

　?。ㄒ唬┕艿婪N類

　　給排水系統(tǒng)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(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為單層實(shí)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(yīng)用于城市排水、單層實(shí)壁HDPE主要應(yīng)用于城市供水、城市燃?xì)廨斔?，單層?shí)壁MDPE管主要應(yīng)用于城市燃?xì)廨斔?，單層?shí)壁LDPE管大量用作農(nóng)用排灌管道和工業(yè)普通管道。

　?。?）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(huán)向剛度較大，可用作承受內(nèi)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(zhì)脆，只適用于大口徑，且在施工過程中，機(jī)械碰撞容易發(fā)生暗傷，而且暗傷不容易發(fā)現(xiàn)，影響使用壽命。

　　（3）硬質(zhì)聚乙烯管UPV-C管

　　UPV-C管具有較高的抗沖擊性能和耐化學(xué)性能。它可根據(jù)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(xué)性能，UPV-C管具有壽命長，密封性好等特點(diǎn)，但是UPV-C管在加工過程中有重金屬穩(wěn)定劑，在使用過程中會逐步滲出，影響水源。

　?。?）鋼管

　　鋼管最大的缺陷是壽命短，腐蝕性強(qiáng)，密封性不好，容易泄漏，而且價(jià)格高，對地表不均勻沉降適應(yīng)性差。

　　（5）球墨管

　　球墨管成本高，平均價(jià)格比PE管貴10％~15％，連接接口轉(zhuǎn)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(shù)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(yōu)點(diǎn)：

　　1、優(yōu)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(qiáng)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(yōu)良的特點(diǎn)，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(qū)，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(xué)介質(zhì)的侵蝕，不需防腐處理。此外，它也不會促進(jìn)藻類、細(xì)菌或真菌生長，使用壽命達(dá)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(chǔ)不均勻沉降和錯(cuò)位的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，抗震性好，因此，最適宜于有地震危險(xiǎn)地區(qū)，世界各地的實(shí)踐證明PE管是耐震性最好的管道。有報(bào)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(jìn)行改變。在施工時(shí)，可在管子允許的彎曲半徑內(nèi)繞過障礙，降低施工難度。

　　4、流通能力大，經(jīng)濟(jì)上合算。PE管內(nèi)壁光滑，不結(jié)垢。PE管內(nèi)表面當(dāng)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(jīng)濟(jì)優(yōu)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(jìn)一步降低工程造價(jià)。

　　5、連接方便，施工簡單，方法多樣。PE管管體輕，搬運(yùn)方便，焊接容易，焊接口少，當(dāng)管線較長時(shí)可使用盤管敷設(shè)（一般指管徑小于63毫米）PE管溝要求遠(yuǎn)比鋼管溝要求低，而且當(dāng)施工條件受限制時(shí)，可采用電熔焊接。另外，可采用管沉入的方法在水底鋪設(shè)，大大降低了施工難度和工程費(fèi)用。

　　6、密封性好。PE管本身采用熔接連接（熱熔或電熔），本質(zhì)上保證了接口材質(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。其接口的抗拉強(qiáng)度與爆破強(qiáng)度均高于管材本體，可有效抵抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力軸向應(yīng)力。因此，與橡膠圈類接應(yīng)或其他機(jī)械接頭相比，不存在接應(yīng)扭曲造成的泄露危險(xiǎn)，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(yīng)力開裂性好：PE管具有低的缺口敏感性，高抗剪切強(qiáng)度的段異的抗痕能力，耐環(huán)境應(yīng)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(nèi)安全使用。而在我國北方地區(qū)，在冬季野外鋪設(shè)的聚乙烯埋地給水時(shí)，總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)是在零度以下就不適宜鋪設(shè)施工，因?yàn)檫@時(shí)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(shí)驗(yàn)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(fā)生開裂時(shí)，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(shè)想。實(shí)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(qiáng)。

　　正因?yàn)镻E管具有上述優(yōu)點(diǎn)，如耐腐蝕、韌性好，剛?cè)嵯酀?jì)，安裝管便等，所以被越來越多的企業(yè)所表睞。比如運(yùn)輸和安裝，傳統(tǒng)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(fā)生頻率，既安全有節(jié)能。另外，PE管可作為承插管插入舊管道中用于修復(fù)、更新管道等。還可以大量用腐蝕性土地，地震地區(qū)，山地，沼澤地等特殊地段的管道鋪設(shè)。另一個(gè)最大的好處是經(jīng)濟(jì)效益好。根據(jù)國外資料，在燃?xì)饣蚬┧肞E管及的發(fā)達(dá)國家，PE管的安裝費(fèi)用一般低于鋼管安裝費(fèi)用的50%，而穿插法又比PE管直接埋地法節(jié)約施工費(fèi)30~40％。國內(nèi)燃?xì)狻⒐┧肞E管的安裝費(fèi)用也顯而易見要比鋼管敷設(shè)工程費(fèi)用低。HDPE雙壁波紋管應(yīng)用于排污工程更是這樣，重量輕、搬運(yùn)連接方便，減少人工費(fèi)用及各種吊裝費(fèi)用：施工快捷，內(nèi)壁光滑，磨阻系數(shù)小，流量大，結(jié)垢，減少使用中的維護(hù)工作，可直接鋪在不做基礎(chǔ)的溝槽內(nèi)，連接可靠，不會滲汛，因此經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益非常顯著。再從管材價(jià)格上講，燃?xì)?、供水用PE管也有一定的優(yōu)勢，一般管徑效益DN160的PE管均比鋼管價(jià)格便宜，而HDPE雙壁波紋管在這方面與傳統(tǒng)管材相比優(yōu)勢更加明顯。當(dāng)然，由于PE管材料本身的特點(diǎn)，PE管也有一定的弱點(diǎn)，如強(qiáng)度低，遇到堅(jiān)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(shí)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(tǒng)材料的管道，發(fā)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(dá)到8％，進(jìn)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(chǎn)值大約以每年8％的速率遞增。

　　聚乙烯管（PE）目前國內(nèi)有生產(chǎn)企業(yè)150余家（其中有近100家是生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用管、化工管道和保護(hù)套管），年生產(chǎn)能力達(dá)到50萬噸。PE管生產(chǎn)規(guī)模在5000噸/年以上的企業(yè)有十余家，PE管在新敷設(shè)的城市中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)中使用率達(dá)到30％左右，2000年工程使用量達(dá)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(wǎng)和城市燃?xì)饩W(wǎng)，尤其是城市燃?xì)饩W(wǎng)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(wèi)生性能和可回收性，以及可采用熱熔連接，接頭質(zhì)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(dá)到260萬噸，美國1997年比1996年增長26％，達(dá)到37.4萬噸，1998年又比1997年增長11.9％，聚乙烯管增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚氯乙烯管；其三，我國在制定國家“十五”化學(xué)建材及塑料管發(fā)展計(jì)劃時(shí)提出，“十五”期間塑料管的推廣應(yīng)用主要以PVC-U為主，在“十五”計(jì)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(yīng)用起步較晚，發(fā)展空間較大。

　　世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家從40年代末已經(jīng)開始研究聚乙烯管，并應(yīng)用于給排水及燃?xì)夤こ?，?0年代相繼在給水輸配系統(tǒng)、排水輸配系統(tǒng)和燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中使用聚乙烯管，且使用比例逐步擴(kuò)大。如英國對聚乙烯管制使用量以1968年使用天然氣為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使用量急劇增加，1979年埋設(shè)的干、支管中，聚乙烯管占80％，美國在1983年埋設(shè)的燃?xì)夤苤杏?8.6％為PE管，現(xiàn)在國際上歐、美、日等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)全部采用聚乙烯管道。

　　聚乙烯管材的生產(chǎn)設(shè)備，部分實(shí)現(xiàn)了全自動控制，原材料能夠自動烘干加入，能自動調(diào)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(xiàn)在的聚乙烯燃?xì)夤懿幕A(chǔ)設(shè)備全部從國外進(jìn)口。

　　總的來講，PE管的優(yōu)越性是不容置疑的，所以近十年來，全國許多大中城市在燃?xì)?、供水中低壓管線（包括庭院管網(wǎng)和排水管網(wǎng)敷設(shè)中大量采用PE管。如北京、上海、哈爾濱、成都 、重慶、廣州、深圳、無錫上、南京、大連、長沙、杭州等，在分別為DN315、DN630、DN800以下口徑的燃?xì)?、給水、排水排污管道敷設(shè)中都普遍采用PE管。有的省市為了推廣應(yīng)用PE管，還專門下文鼓勵(lì)燃?xì)馄髽I(yè)、水務(wù)集團(tuán)、市政部門和設(shè)計(jì)施工單位大力推廣應(yīng)用PE管。從推廣應(yīng)用的效果看，普遍感到良好，已經(jīng)基本形成企業(yè)滿意（安全、經(jīng)濟(jì)）施工單位滿意（安裝施工簡便易行），政府部門滿意（節(jié)能、環(huán)保）這么一種良性循環(huán)。