塑料壓力管道介紹概述

1、塑料壓力管道介紹,第一章 塑料壓力管道的分類第二章 壓力管道的三個發(fā)展階段第三章 管材在一定靜液壓下的破壞第四章 50年使用壽命的保證第五章 復(fù)合管道介紹第六章 PE壓力管道介紹,傳統(tǒng)的管材有很多難以克服的缺點：重量沉、抗腐蝕性差、管道不光滑、滋生細(xì)菌，衛(wèi)生差、連接質(zhì)量低，易泄漏、運輸不便，施工復(fù)雜；效率低下，壽命短。近年來，隨著化學(xué)建材的推廣和迅速發(fā)展，特別是大口徑塑料管道制造技術(shù)的日益成熟，PE塑料管特

2、別是大口徑塑料管在市政管道工程、燃?xì)夤艿拦こ讨姓紦?jù)了相當(dāng)重要地位。,第一章 塑料壓力管道的分類,1．按材料分類：聚氯乙烯(PVC)、氯化聚氯乙烯(CPVC)聚乙烯(PE)、交聯(lián)聚乙烯(PE-X)，聚丙烯(PP)、無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)，聚丁烯(PB)，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)金屬復(fù)合管纖維增強(qiáng)復(fù)合管,2.   按結(jié)構(gòu)分類：實壁管　　　　　　 　復(fù)合管：鋁塑管、鋼塑管,3

3、．按用途分類: 給水管、農(nóng)用灌溉管、　　　　　 燃?xì)夤?、化工管道、礦用管道,第二章 壓力管道的三個發(fā)展階段,PE壓力管道的三個發(fā)展階段：20世紀(jì)60-70年代末，主要考慮耐蠕變開裂長期壽命。HDPE32—63.20世紀(jì)80年代，以增強(qiáng)管材韌性和耐慢速裂紋增長為主要特點。MDPE80。20世紀(jì)80年代末至今，以增強(qiáng)耐快速開裂性好特點。雙峰PE100。,由此，人們認(rèn)識到塑料及其管道在長時間使用條件下所能允許承受的載荷

4、遠(yuǎn)低于由短期試驗結(jié)果所能預(yù)期的載荷。這種低載荷下長時間內(nèi)發(fā)生的開裂模式叫蠕變開裂，是塑料本身固有的性質(zhì)。即當(dāng)荷載固定時，隨著時間的延長，變形逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。對于塑料管道來說，經(jīng)長期經(jīng)受靜態(tài)水壓力的作用，隨著時間的延長，徑向變形逐漸增大，最終由管壁的某一薄弱部位發(fā)生隆起的泡狀變形，最后由于變形過大失去輸水功能，或者發(fā)生泡狀變形被撕裂而破壞。這種破壞現(xiàn)象稱為蠕變開裂破壞。,由于管壁總是存在裂紋，這是塑料壓力管必須考慮的一個基本事

5、實。在長期經(jīng)受內(nèi)水壓力的塑料管道，由于維持長期的應(yīng)變應(yīng)力逐漸減小，久之則發(fā)生疲勞現(xiàn)象，最終在管的某一薄弱部位發(fā)生突然開裂。這種開裂是一種脆性破壞，是由高分子材料應(yīng)力松弛引起的。脆性破壞的直觀特點是管壁被一條緩慢增長的裂紋貫穿致使管壁泄漏，稱之為慢速裂紋增長。,快速裂紋開裂：由于材料性能、生產(chǎn)工藝、安裝、使用等原因引發(fā)裂紋之后，裂紋以 100-350m/s 的速度沿管軸向迅速增長。,管材抵抗快速裂紋增長的阻力 GD = KD2/E

6、KD 動態(tài)斷裂韌性E 動態(tài)彈性模量,在臨界壓力Pc以下，裂紋擴(kuò)展推動力小于阻力，管道啟裂后可以自行止裂；Pc以上則發(fā)生快速開裂裂紋增長。 Pc = KD (8/π)1/2×1/D1/2×1/SDR PVC PE 80 PE 100 KD MNm-2/3 1.7 2.6~2

7、.8 3.3~4.1 蠕變開裂所涉及的長期強(qiáng)度、設(shè)計應(yīng)力、壓力等級等均與管徑無關(guān)。小管徑時，決定管材許用應(yīng)力的是長期強(qiáng)度；大管徑時，則是Pc。大口徑管以PE的發(fā)展前景更好。,第三章 管材在一定靜液壓下的破壞,管材在一定靜液壓下的破壞過程——三個階段：1.韌性破壞 往往發(fā)生在較高的應(yīng)力水平和持續(xù)較短的時間。韌性破壞發(fā)生在材料的無定型區(qū)，分孒鏈從纏繞狀態(tài)發(fā)生取向而導(dǎo)致鏈段之間滑脫，引起破壞。,2.脆性破壞

8、 慢性裂紋增長，管材上出現(xiàn)一道長而細(xì)的裂紋。脆性破壞發(fā)生在材料的結(jié)晶區(qū)，片晶間的帶分子鏈解纏和松弛，造成破壞。銀紋的形成有利于抵消裂紋的增長。,3.化學(xué)氧化破壞 其特點是破壞時間非常迅速。在強(qiáng)度預(yù)測曲線上為一段很陡的線段。,第四章 50年使用壽命的保證,在20世紀(jì)60年代和70年代，塑料壓力管的使用壽命大體上是按10~20年來考慮的，其依據(jù)是要求塑料壓力管與鋼管的腐蝕壽命相當(dāng)。這是在壓力管領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“以塑代鋼”的基本要求。20世

9、紀(jì)80年代和90年代，對塑料壓力管的長期壽命要求為50年。其依據(jù)是與建筑物和其他市政建設(shè)設(shè)施的使用壽命匹配。這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了塑料壓力管處于從屬地位的“以塑代鋼”概念，顯示出比普通金屬管道的優(yōu)越性?；?0年使用壽命，對塑料管材設(shè)計提出了一個重要的要求，這就是要依據(jù)作為壓力管的塑料材料的在20℃、50年、破壞率2.5%三個條件下的環(huán)應(yīng)力的上限來設(shè)計應(yīng)力。而這20℃、50年、破碎率2.5%三個條件下的環(huán)應(yīng)力向下按優(yōu)先數(shù)系列園整，得到的就是

10、最小要求強(qiáng)度MRS（minimum required strength）。,50年是對于塑料管道(特別強(qiáng)調(diào)的是純塑料管道)使用壽命的一種預(yù)期。它是建立在數(shù)理統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，并非實際情況就是如此，再有這一外推理論的建立是針對同種材質(zhì)管材。,塑料壓力管道的設(shè)計公式,,原材料：材料定級交給石化企業(yè)，管道生產(chǎn)廠家不得再添加任何物質(zhì)（由上游保證）。生產(chǎn)：產(chǎn)品加工能保證質(zhì)量，分子充分融合，分子量不發(fā)生較大降低，能通過常規(guī)性能檢驗。注意：通過檢驗的

11、不一定是合格產(chǎn)品！,復(fù)合管道發(fā)展極為活躍由于壓力管道專用樹脂在我國的研發(fā)與國際水平相比處于較為落后的狀況，因此，我國塑料管道發(fā)展的重點一直放在提高管材的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度上，特別是放在運行強(qiáng)度——壓力上，由此金屬——塑料復(fù)合管道在我國特別受到青睞。在我國，塑料領(lǐng)域內(nèi)近來年出現(xiàn)了形式繁多的復(fù)合管道，如鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管，鋼板網(wǎng)塑復(fù)合管，鋼骨架鋼塑復(fù)合管，不銹鋼塑復(fù)合管等等，復(fù)合結(jié)構(gòu)有五層也有三層，但是他們的共同特征就是將金屬焊接成金屬管充

12、當(dāng)管道體系的強(qiáng)力骨架，來提高管道的運行條件，即提高使用溫度和使用壓力。在人們看來，金屬的加入應(yīng)使塑料管道使用能力得到了極大的提高。誠然，高模量材料的加入可以部分提高管材的強(qiáng)度，從相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上個別試驗項目上可以了解到這一特征，一般看，在同等溫度條件下，金屬——塑料復(fù)合管道的承受的靜內(nèi)壓至少是有關(guān)塑料管道的兩倍以上。,模量和熱膨脹系數(shù)上具有較大差異的材料通過熱熔膠粘或利用熔融后塑料的流動特性在留有空的金屬板周圍形成管壁，從而形成兩種或兩種

13、以上的材料的復(fù)合體，但是這種在機(jī)械力學(xué)上性質(zhì)相差巨大的材料在承受長期靜內(nèi)壓下的應(yīng)力分布以及破壞機(jī)理都變的加復(fù)雜，應(yīng)力在管環(huán)上沿壁厚訂向的分布特征和單一材質(zhì)的完全不同。,由于生產(chǎn)條件的不同，不是所有的金屬骨架(泛指所有形式金屬——塑料復(fù)合管的金屬層)在形成后，都可以通過一些金屬探傷設(shè)備進(jìn)行焊接質(zhì)量的探測。在復(fù)合管道成型后，這些隱患由于有塑料層的隱蔽作用，使它基本上無法通過肉眼或者短期的實驗進(jìn)行判斷，這使隱患由于高強(qiáng)金屬骨架的存在，有時甚至

14、可以通過工程驗收中的短期試壓，但在實際使用過程中問題就會逐步暴露出來。塑料——金屬管道的性能往往因為其具有遠(yuǎn)大于塑料管道的強(qiáng)度而被夸大。由于復(fù)合管道的實驗壓力遠(yuǎn)大于同用途的塑料管道，因此就推論鋁塑復(fù)合管在同種使用條件下，擁有和塑料管道一樣的使用壽命甚至更長，這種論斷在一定時期內(nèi)還是有其市場，一些生產(chǎn)廠家和經(jīng)銷商在宣傳的時候經(jīng)常把50年掛在嘴上。,50年是對于塑料管道(特別強(qiáng)調(diào)的是純塑料管道)使用壽命的一種預(yù)期。它是建立在數(shù)理統(tǒng)計的基礎(chǔ)

15、上，并非實際情況就是如此，再有這一外推理論的建立是針對同種材質(zhì)管材，而并非針對復(fù)合管道這種結(jié)構(gòu)中含有若干種性質(zhì)不同材料的管材。由于復(fù)合管道自身的特點，很多種管材的連接方式采用機(jī)械連接的方式，在應(yīng)用環(huán)節(jié)上影響使用效果的因素增多，導(dǎo)致管道失效的幾率相對于同材質(zhì)管道系統(tǒng)來講要大，在鋁塑復(fù)合管目前應(yīng)用中出現(xiàn)的種種問題應(yīng)證了這一點。在正常的使用環(huán)境下，鋁塑復(fù)合管管材單獨失效的情況不是很多，但是在管道系統(tǒng)中，由于管材管件的連接失效，滲漏情況較為多

16、見，這樣管材與管件的匹配性就是決定管道應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵之一。目前，國內(nèi)甚至是在國外對于復(fù)合管道的應(yīng)用時間還不長，在長期使用壽命的預(yù)期上，還沒有一個大家公認(rèn)，能較全面進(jìn)行估算的理論。,PE給水管圖片：PE燃?xì)夤軋D片：,,,,,黑色管帶藍(lán)色色帶或為全藍(lán)色管,,黑色管帶黃色色帶或為全黃色管,,第六章 PE管道介紹,HDPE管主要產(chǎn)品特點:,連接可靠，不泄漏;抗應(yīng)力開裂性好; 耐化學(xué)腐蝕性好; 管道內(nèi)壁光滑，水流阻力

17、小;抗低溫沖擊性能好; PE衛(wèi)生性能好、柔性好，施工方便尤其是非開挖安裝、抗地震。,HDPE管主要應(yīng)用領(lǐng)域：,目前，歐洲在飲用水方面新增加的管道90%都采用聚乙烯管，這意味著傳統(tǒng)的鍍鋅管和鑄鐵管，甚至聚氯乙烯管已基本被聚乙烯管代替，在我國特別是供水管道方面，聚乙烯管道的推廣應(yīng)用更取得長足發(fā)展。 此外，“十五”期間的西氣東輸工程，南水北調(diào)工程也為HDPE給水、燃?xì)夤芴峁┝肆己玫氖袌霭l(fā)展空間。,HDPE給水管 /燃

18、氣管產(chǎn)品介紹：,PE給水管道采用進(jìn)口PE100原材料 ，按照 GB/T 13663-2000制造。PE燃?xì)夤艿啦捎眠M(jìn)口PE80專用原材料，按照GB 15558.1-1995制造。PE給水管材顏色為藍(lán)色或黑色加藍(lán)條 ，燃?xì)夤懿念伾珵辄S色或黑色加黃條，其它顏色須定做。外觀:管材德內(nèi)外表面應(yīng)清潔、光滑不允許有氣泡、明顯的劃傷、凹陷、雜質(zhì)、顏色不均等缺陷。,HDPE給水管主要性能指標(biāo)：,HDPE管生產(chǎn)設(shè)備：,PE管主要設(shè)備有:單螺桿擠出

19、機(jī)、復(fù)合擠出機(jī)頭、定徑套、真空定徑箱、雨淋冷卻箱、管材牽引機(jī)、行星切割機(jī)、堆放架等。,,,一.管材施工規(guī)范,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,1.管溝的開挖埋設(shè)在車行道下，管頂埋深不得小于0.9米埋設(shè)在人行道下管道支管不得小于0.75米綠化代下或居住區(qū)支管不得小于0.6米在永久性凍土或季節(jié)性凍土地層，管頂埋深應(yīng) 　在冰凍性以下,2.管溝底的準(zhǔn)備,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,,如果管溝底部相當(dāng)平直，而且

20、土壤內(nèi)基本上沒有大的石塊，那么就沒有必要再進(jìn)行平整。但如果管溝底部被擾動，那么其密度至少應(yīng)該達(dá)到其周圍填埋材料的密實度。開挖的管溝底部一般要用直徑不超過50mm的沒有尖銳棱角的小石頭，再混合一些砂土和粘土等材料填平。,管道通常會在地面預(yù)先連接好，一般會預(yù)先連接成大約150米長的許多管段，然后采用熱熔連接或機(jī)械連接的連接方式連接其它管段。 公稱直徑小于200mm的管道可以手工拖入管溝內(nèi)：對管道、管件、閥門、消防栓及配件應(yīng)采用適

21、當(dāng)工具仔細(xì)將他們放到管溝內(nèi)；對于長距離的管道的吊裝，推薦采用呢絨繩索。,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,,3.管溝內(nèi)管道的敷設(shè),(1)熱熔承插連接 a.檢查管材表面質(zhì)量，連接部位清潔無損 b.測量承口深度，在管材表面做出標(biāo)記； c.管口用專用刮刀對管材連接部位表面進(jìn)行處理； e.管材、管件同時插入加熱器，對連接部位加熱； f.扶持及冷卻時間應(yīng)符合熱熔機(jī)設(shè)備說明書規(guī)定；,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,4

22、.管道的連接,（2）熱熔對接 a.待連接管材置于焊機(jī)夾具上并加緊； b.清潔管材連接端，并銑削連接面； c.較直兩對接件，使其錯位量不大于壁厚的10％； d.放入加熱板 ； e.加熱完畢，取出加熱板； f.迅速接合兩加熱端面，升壓至熔接壓力并保持到冷卻。,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,（3）電熔連接 a.清潔管材待連接面上的污物，標(biāo)出插入深度，刮除 其表皮； b.把管材固定在機(jī)架上，

23、將電熔管件套在管材上； c.校直待連接件，保證在同一軸線上； d.通電熔接，待信號眼內(nèi)有熔體流出，電熔完成； e.冷卻。 （4）過渡連接。 在與金屬管及管路附件（如閥門、水表等）的接口連接處采用絲扣或法蘭等過渡管件進(jìn)行連接。,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,（1）給水系統(tǒng) 給水管道系統(tǒng)在投入運行之前應(yīng)進(jìn)行壓力試驗。壓力試驗包括強(qiáng)度試驗和水密性試驗兩項內(nèi)容。測試時推薦采用水作為介質(zhì)。（

24、2）燃?xì)庀到y(tǒng) 聚乙烯燃?xì)夤艿涝噳航橘|(zhì)推薦采用壓縮空氣，強(qiáng)度試驗壓力應(yīng)為管道設(shè)計壓力的1.5倍，中壓管道最低不得小于0.03Mpa，低壓管道最低不得小于0.05Mpa。強(qiáng)度試驗時，應(yīng)緩升壓，達(dá)到試驗壓力后，應(yīng)穩(wěn)雨衣1小時，不降壓為試驗合格。,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,5.管道系統(tǒng)的壓力測試,6.回填和夯實,HDPE給水/燃?xì)夤艿赖氖┕ず桶惭b：,一般情況下，可以采用以下三類材料作為HDPE管道的回填材料：第一類：5