淺議PE管在地面以上的應(yīng)用

孫明禮

（科思茂（江蘇）管業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225500）

淺議PE管在地面以上的應(yīng)用

孫明禮

（科思茂（江蘇）管業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225500）

PE是堅(jiān)固、硬度極好的耐久性材料。如果要長(zhǎng)久性、安裝省事、易彎曲性好、防化學(xué)物質(zhì)及其他多種優(yōu)點(diǎn)的管材，高密度的PE管將滿足所有的要求。

PE管；地表使用

1 PE管的地表使用介紹

能在地表使用是PE管的特征之一。PE管的一個(gè)重要應(yīng)用是要求管子可以放置在外，穿過(guò)主要地帶，可以簡(jiǎn)單的安置于表面或者用支撐結(jié)構(gòu)懸掛著，采用這些類型的安裝一般有以下幾個(gè)原因：其一是作為臨時(shí)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)考慮，其二是維護(hù)和檢查的難易度，另有就是管道不許掩埋。

PE管有完整接合、結(jié)實(shí)性好，易彎曲及質(zhì)量輕等獨(dú)特之處。以上優(yōu)勢(shì)所在使其滿足許多地表的實(shí)際使用，也之所以被廣泛應(yīng)用。這種彈性材料已被用來(lái)做臨時(shí)水纜、各種旁通管、采撈纜、礦纜、易處理管。PE管在許多任務(wù)業(yè)中用來(lái)作為泥漿運(yùn)輸。諸如要用到瓷土和磷酸脂的工業(yè)中。它的易安裝和長(zhǎng)期結(jié)實(shí)性使之應(yīng)用于石油和煤氣的收集。這種獨(dú)特管材的經(jīng)濟(jì)實(shí)用和成功表現(xiàn)使其能對(duì)抗極端氣候條件的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，也之所以在不同領(lǐng)域中存在。

2 設(shè)計(jì)規(guī)則

影響PE在地表安裝的設(shè)計(jì)規(guī)范包括：溫度、抗化學(xué)作用、紫外線中暴露、機(jī)械沖擊及負(fù)載。

2.1溫度

PE管地表運(yùn)用的不同反映了材料適用的有效溫度范圍。當(dāng)系統(tǒng)溫度相對(duì)穩(wěn)定，地表安裝要面對(duì)更大溫度波動(dòng)性，對(duì)比而言埋地式安裝相對(duì)穩(wěn)定。陽(yáng)光照射、季節(jié)日夜交替等將會(huì)對(duì)地表安裝管產(chǎn)生重大影響。

常規(guī)來(lái)說(shuō)，PE管在最低-75°F（-60℃）及最高-150°F（-65℃）時(shí)都能安全使用，聚乙烯是種熱塑材料，這些極限溫度將影響其工程適用度。

PE管的耐壓能力取決于生產(chǎn)時(shí)使用的聚合物的長(zhǎng)期靜壓強(qiáng)度（LTHS），這個(gè)強(qiáng)度根據(jù)ASTMD 2837分成一系列靜壓設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。據(jù)此，相關(guān)委員會(huì)建立了各種材料制成的管材設(shè)計(jì)建議耐壓值，PE3408管材靜力設(shè)計(jì)基礎(chǔ)23℃為1 600 PSI，在同一溫度允許800 PSI的設(shè)計(jì)壓力（HDS）。在參考溫度23℃上PE管LTHS下降，相應(yīng)地，某一DR的管子的HDS和承壓能力會(huì)隨溫度上升而減少。相反，若溫度在23℃下，LTHS和HDS會(huì)上升。換句話說(shuō)，相同DR的PE管，承壓能力將因溫度下降而提高。溫度對(duì)材料硬度也有類似的影響。溫度上升，彈性模量下降。

2.2抗化學(xué)作用

不同于許多管材，一般PE管材不會(huì)由于化學(xué)作用而生銹、腐爛、凹陷及腐蝕、不會(huì)化學(xué)腐蝕、電腐蝕或漏電?？赡軙?huì)有的化學(xué)影響是強(qiáng)氧化劑和一些碳?xì)浠衔铮鐫饬蛩岷蜐庀跛嶙饔檬菑?qiáng)氧化劑，而柴油和燃油則是典型的碳?xì)浠衔铩?/p>

包含這些化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境可能影響地上PE管的表現(xiàn)特征。持續(xù)的強(qiáng)氧化作用會(huì)導(dǎo)致表面龜裂。偶爾間歇的作用不會(huì)有這樣的影響。

碳?xì)浠衔镆话悴粌H是對(duì)PE材料造成暫時(shí)的影響。一般這個(gè)作用僅取決于管子暴露在這些碳?xì)浠衔锏臅r(shí)間。碳?xì)浠衔锏淖饔檬蛊淠蛪耗芰λp。由于PE結(jié)構(gòu)對(duì)碳?xì)涞奈?，很明顯使其拉力減小，從而增加了其物理尺寸。據(jù)觀察，持續(xù)暴露將導(dǎo)致管壁結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，最終使傳輸?shù)慕橘|(zhì)滲出。

滲透程度取決于壓力、溫度、碳?xì)浠衔锏男再|(zhì)、管材的聚合物結(jié)構(gòu)。用于地表安裝的PE管運(yùn)輸碳?xì)浠衔飼r(shí)，這每種參數(shù)都要考慮進(jìn)去。各種參考文獻(xiàn)有更多關(guān)于化學(xué)物暴露對(duì)PE管的論述。

2.3紫外線中暴露

在當(dāng)PE管用于室外地表環(huán)境時(shí)，這意味著更多長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)受到光照射。除非有足夠保護(hù)，不然陽(yáng)光的紫外線將對(duì)PE產(chǎn)生有害影響。

對(duì)天氣的研究顯示：最少2%的充分混合、擴(kuò)散的碳黑添加劑才能防護(hù)不確定時(shí)間內(nèi)有害UV射線對(duì)PE管的傷害，采取這種防護(hù)措施的PE管是主要的地表安裝管材材料。地表使用時(shí)我們推薦黑管（至少2%碳黑）。

2.4機(jī)構(gòu)沖擊及負(fù)載

任何安裝在暴露環(huán)境下的管材均要受到嚴(yán)酷的周圍環(huán)境的影響。由于交通工具或其他設(shè)備的運(yùn)動(dòng)會(huì)使其受損，而此受損將導(dǎo)致管材表面鑿孔、歪斜或磨平。

若地上管必需裝在交通繁忙或有過(guò)多機(jī)構(gòu)的區(qū)域（如沿路敷設(shè)），管子需額外的保護(hù)?？芍鈮?qū)⒐茏影仓糜谙渲?。若條件許可，也可使用其他裝置。當(dāng)?shù)厣瞎艽┰焦坊蚱渌ǖ?，因而必須部分裝于地下時(shí)，可以使用埋設(shè)式柔性塑型管的PE系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

一般地，任何部分的PE管的鑿孔超過(guò)10%的墻厚，鑿孔部分需更換。當(dāng)PE管過(guò)度或持續(xù)傾斜或壓平時(shí)，它將會(huì)出現(xiàn)壓白、裂紋、裂縫或其他可見(jiàn)的損壞。這些區(qū)域要更換新的管材。

3 設(shè)計(jì)方法論

地表管系統(tǒng)受溫度變化影響，這些溫度變化將一定程度地影響管子的耐壓能力。預(yù)測(cè)溫度變化對(duì)管材的影響時(shí)必需考慮材料的熱脹冷縮特性。而且，地表安裝PE管系統(tǒng)的特性需作詳細(xì)分析。

3.1耐壓壓力

絕大多數(shù)情況下，管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)比外部暴露在地上的管子溫度低些，而介質(zhì)的流動(dòng)將降低暴露的管表溫度。結(jié)果，管壁僅管內(nèi)流動(dòng)物質(zhì)的溫度略高些。

3.2膨脹與收縮

溫度變化將使PE管材本身物理尺寸改變，其熱脹冷縮明顯比其他材料管材明顯。在地表安裝設(shè)計(jì)中必須考慮可能的熱脹冷縮問(wèn)題。由于溫度變化而產(chǎn)生的膨脹，收縮相當(dāng)顯著。實(shí)際上，溫降并不是瞬時(shí)發(fā)生，而地表由于磨擦將延緩理論上管材的伸縮。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)表明溫度變化而引起的實(shí)際熱脹冷縮只為理論的近一半。

3.3安裝特性

PE材料可以選擇非挖掘技術(shù)，可用于在直接鉆洞、犁溝、穿越河道、管道爆破后導(dǎo)入等工藝。管的易彎曲性減少了管件的用量，彎曲半徑可達(dá)外管徑的20～25倍。所須的操作安裝工具比金屬材料的更輕便。不需插入固定，熱熔接口有足夠的強(qiáng)度。重量輕、長(zhǎng)度長(zhǎng)、可以節(jié)省勞力和工具。地面上安裝，溫度變化引起管的收縮、膨脹。通常使用非約束的安裝方式，允許管子隨溫度變化自由伸縮。非約束的安裝要求使用管道架等可以確保管道伸縮的適當(dāng)方式安置，以免磨損，損壞管的外表層。此目的讓管自由“伸縮”，不會(huì)達(dá)到破壞點(diǎn)。此方式就是讓管道彎曲，像蛇形一樣，長(zhǎng)出的管呈松馳狀態(tài)，預(yù)防降溫時(shí)的收縮。

使用PE管材對(duì)比使用其他管材，更經(jīng)濟(jì)有效。可在市政建設(shè)、工業(yè)上、航海上、采礦業(yè)、垃圾處理場(chǎng)、電纜套管和農(nóng)業(yè)中應(yīng)用。經(jīng)測(cè)試證明它能有效地運(yùn)用在地上、地表、滑動(dòng)、漂浮體、海表面。

4 結(jié)語(yǔ)

PE管在采礦、埋地和類似應(yīng)用中的表面證明在傳送各種物體的性能比其他很多昂貴的材料更好。PE管化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有很好的抗腐蝕作用。它不需特殊的保護(hù)也不要昂貴的強(qiáng)制維護(hù)。比起其他管材更能全面地抗酸、鹽腐蝕。

（P-01）

揚(yáng)子石化開(kāi)發(fā)出“三高”車用聚丙烯新品

揚(yáng)子石化塑料廠與北京化工研究院合作開(kāi)發(fā)出新型聚丙烯汽車專用料-PPB-MM60-VH，它是乙烯和丙烯的共聚產(chǎn)品，具有高融指、高抗沖和高模量等“三高”特性，主要用于改性企業(yè)對(duì)汽車行業(yè)不同用料的改性，以滿足汽車不同部件的抗沖擊、高剛性等要求。

產(chǎn)品各項(xiàng)主要指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，填補(bǔ)了這一產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)空白，具備了替代進(jìn)口料的潛力。

燕豐 供稿

Application of PE pipe on the ground

TQ320.724

1009-797X（2016）10-0073-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.029

孫明禮（1973-），男，工程師，研究方向?yàn)樗芰现破芳庸ぁ?/p>

2016-04-13