论文部分内容阅读
[摘 要] PE管以其具有柔韧性好、耐腐蚀性强、不结垢、输水水力条件好、重量轻、使用寿命长、抗冲击和抗震性能优良等特点，而且施工方便快捷，近年来在给水工程中应用发展迅速，成为供水管道的首选理想管材。本文介绍了PE给水管的优越性及在供水工程中的应用，阐述了PE给水管安装工艺的参数控制，提出了施工中易出现的质量缺陷，为进一步扩大应用提供了参考。
[关键词] PE 安装工艺 管道连接
PE管道是以高密度或中密度的聚乙烯原料生产的管道输配水系统，是城市供水管材的新产品，已成为管道领域“以塑代钢”的首选管材，它克服了镀锌管、铸铁管易锈蚀、结垢、滋生细菌、寿命短的缺点。实践证明以PE为原材料的管材，质量可靠、运行安全、维护方便、费用经济、特别是PE给水管热熔工艺更适合管道的直埋、暗埋，有效地解决了接头渗漏的难题。现就PE给水管在施工应用方面的有关环节进行分析和探讨。
1.PE给水管道的优越性
1.1 耐腐蚀、不结垢：PE给水管材是一种具有非极性结构的高分子材料，具有较好的耐化学性。对水中和土地中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学作用，具有抗酸碱腐蚀能力、不生锈、不结垢、耐老化、不滋生微生物、不产生异味。絮凝物使水质变色，符合卫生规定，是饮用水输送的理想管材。
1.2质量轻：质量仅为钢材的1/10，可大大减轻工人的施工强度，降低了机械的吊装费用。缩短了工期，提高了功效。
1.3 管件连接牢固，由于聚乙烯具有良好的热熔性，能保证接口材质结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化，熔接接头泄露率比金属管道显着降低。
1.4管内流体阻力小，管段内壁平滑，沿程摩阻力比金属管道小，管件连接不缩径，局部阻力系数比钢管小。
1.5 使用寿命长易回收利用，镀锌管的使用寿命一般为10年～15年，实际使用时间往往更短，而PE管使用寿命可达50年。它易回收利用，不产生对环境有影响的物质，技术成熟且不断发展。
1.6对地基的变化有较强的适应性。PE 管材是一种高韧性管材，其断裂伸长率一般超过50%，对管基不均匀沉降的适应能力非常强，对地基沉降和端部荷载具有有效的抵抗能力。
2.PE给水管在供水工程中的应用
2.1 PE给水管道的施工
（1）沟槽断面。在断面选择中，考虑以下几个因素的影响：管道的直径、埋设深度、土壤类别、地下水情况、施工季节、沟槽是否用支撑、土方的运输、排水方法，基于以上8个方面因素的考虑，结合某市区内的工程地质情况，地下水位较低，在多年的施工中，对于DN300以下的管道在城区内施工几乎未遇到地下水，冻土层约为0.5m，所以采用的是直壁与放坡相结合的断面形式，沟槽放坡按给水排水管道工程施工及验收规范执行。
（2）基础处理。开挖中若基础为未扰动槽底原状土，可直接铺设管道，对于一般土质，主要采用铺砂垫层，厚度为200mm，管道在铺砂垫层前，应先夯实平整，其密度不应低于90%。对于流砂、淤泥层硬土层等，采用换土、打桩等措施，确保工程质量。
（3）PE管材、管件之间的连接
PE管材、管件之间的连接一般有热熔连接、电熔连接及机械连接，供水改造工程的3家公司全部采用热熔连接。热熔连接又分为热熔承插连接和热熔对接连接，DN65管道以下(包括DN65)采用热熔承插连接，DN100以上采用热熔对接连接。热熔连接要采用相应的专用连接工具，连接时严禁明火。要校直两对立的待连接件，使其在同一轴线上。
①热熔承插连接方法：将匹配的内表面和外表面同时加热到粘流态，拆去加热工具，将外表面插入内表面形成承插搭接。其连接的界面是柱状面。热熔对接连接关键是要把熔接过程中柱状熔融界面的温度、时间和接缝压力三个参数调到最佳，把熔融界面材料的特性、柱状界面几何尺寸自身的匹配及界面和加热工具的匹配性、环境温度等因素同时考虑。这种操作大多为手工操作，因此人为因素是焊接质量的一个重要影响因素。
②热熔对接连接方法：将两相同的连接界面用加热板加热到粘流状态后，移开热板，再给连接面施加一定的压力，并在此压力状态下冷却固化，形成牢固的连接，其连接界面是平面。热熔对接连接的关键是要在对接过程中调整好温度、时间、压力三个参数，要把连接界面材料的性能、应力状况、几何形态以及环境条件等自然因素一起考虑，才能实现可靠的熔焊。
③不同管径之间的PE管连接采用PE 异径管件变径后，仍采用热熔连接。
（4）PE管材与其他的管材、管件及阀门之间的连接。
城市的配水主管道的施工管段水压试验及冲洗消毒合格后，要与用户管、已建管道等其他材质的管材、阀门进行过渡连接，尤其是对更新改造的主干管更是存在着与其他管道连接的问题。
①dn63 以下的PE给水管与金属管道、小口径阀门的连接，可采用内(外)镶嵌金属螺纹的注塑管件进行过渡。
②dn63以上的PE给水管与其他材质管道、阀门、伸缩器、消火栓等金属管件的连接，采用相同型号的法兰连接进行过渡，PE 管材的过渡法兰由法兰头和钢塑法兰片组成。PE 管材与其他材质的管材、管件、阀门等的连接，其过渡管件的压力等级不得低于管材的公称压力。
（5）热熔连接过程中易出现的操作缺陷及预防措施
熔接强度的确定要考虑材料的性质和接头的质量，一般控制熔接温度为230℃±10℃，温度的上限受制于材料结构的变化和焊缝形状的优劣。温度过高，会出现卷边尺寸增大，聚合物熔体对工具的粘附。聚合物的热氧化会析出挥发性产物(一氧化碳、不饱和烃等) ，使接头强度降低。
（6）热熔连接过程中易出现的质量缺陷及预防措施
①接头处或接头附近的管材上出现裂缝：由于设定的温度过高，产生管材表面碳化，相互熔接的两端材料熔体流动的速率不同。
②熔缝出现缺口：熔接压力不足，吸热时间或冷却时间过短，管口切削不平行。
③管端错位：由于机具夹具不同轴，管段没有架设水平，操作误差大。
④卷边不规范：过窄是熔接压力过大，过宽是吸热时间不正确。
⑤熔接不充分产生假焊：连接的管端面有污染，转换时间过长，热板温度过低。
⑥角度变形：由熔接机和管材安装不当产生管端受力不均。
⑦连接面出现孔洞砂眼：焊接压力不足，冷却时间不足。
⑧外来杂质引起的空隙：加热板处理的不干净或加热板上有水溶剂的存在。
2.2 PE管材的水压试验
由于PE管材是一种热塑料材料，管材本身具有发生蠕变和应力松弛的特性，与传统性材料(如球铁、钢等)管道不同，水压试验过程中，PE管材发生蠕变会导致一段时间内呈连续下降趋势，试压时间较长，需要注水补压，不应认为管道漏水，故PE 管材的水压试验与GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范对压力管道的水压试验不同，判断水压试验的方法与标准也不同，应充分理解PE管道在压力试验期间的压力下降现象。
3.结束语
PE管材作为一种新型管材，虽然在施工中有其优点，但应注意以下问题：
（1）PE管材为塑料管材，不易储存，怕日晒，必须有封闭较好的仓库保管储存。
（2）PE管材的管道基础相对于球墨铸铁管，要求更严格。
（3）PE管材的水压试验对于初次试压时难以控制。
PE管道的主管材价格相对便宜，但管件价格目前与其他管材相比，相对较高，如：电熔管件等。虽然PE管材有一定的不足，但作为一种新型管材，具有优异的材料性能、广泛的环境适应性及良好的连接、施工性能，PE给水管道会得到更广泛的应用。
[关键词] PE 安装工艺 管道连接
PE管道是以高密度或中密度的聚乙烯原料生产的管道输配水系统，是城市供水管材的新产品，已成为管道领域“以塑代钢”的首选管材，它克服了镀锌管、铸铁管易锈蚀、结垢、滋生细菌、寿命短的缺点。实践证明以PE为原材料的管材，质量可靠、运行安全、维护方便、费用经济、特别是PE给水管热熔工艺更适合管道的直埋、暗埋，有效地解决了接头渗漏的难题。现就PE给水管在施工应用方面的有关环节进行分析和探讨。
1.PE给水管道的优越性
1.1 耐腐蚀、不结垢：PE给水管材是一种具有非极性结构的高分子材料，具有较好的耐化学性。对水中和土地中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学作用，具有抗酸碱腐蚀能力、不生锈、不结垢、耐老化、不滋生微生物、不产生异味。絮凝物使水质变色，符合卫生规定，是饮用水输送的理想管材。
1.2质量轻：质量仅为钢材的1/10，可大大减轻工人的施工强度，降低了机械的吊装费用。缩短了工期，提高了功效。
1.3 管件连接牢固，由于聚乙烯具有良好的热熔性，能保证接口材质结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化，熔接接头泄露率比金属管道显着降低。
1.4管内流体阻力小，管段内壁平滑，沿程摩阻力比金属管道小，管件连接不缩径，局部阻力系数比钢管小。
1.5 使用寿命长易回收利用，镀锌管的使用寿命一般为10年～15年，实际使用时间往往更短，而PE管使用寿命可达50年。它易回收利用，不产生对环境有影响的物质，技术成熟且不断发展。
1.6对地基的变化有较强的适应性。PE 管材是一种高韧性管材，其断裂伸长率一般超过50%，对管基不均匀沉降的适应能力非常强，对地基沉降和端部荷载具有有效的抵抗能力。
2.PE给水管在供水工程中的应用
2.1 PE给水管道的施工
（1）沟槽断面。在断面选择中，考虑以下几个因素的影响：管道的直径、埋设深度、土壤类别、地下水情况、施工季节、沟槽是否用支撑、土方的运输、排水方法，基于以上8个方面因素的考虑，结合某市区内的工程地质情况，地下水位较低，在多年的施工中，对于DN300以下的管道在城区内施工几乎未遇到地下水，冻土层约为0.5m，所以采用的是直壁与放坡相结合的断面形式，沟槽放坡按给水排水管道工程施工及验收规范执行。
（2）基础处理。开挖中若基础为未扰动槽底原状土，可直接铺设管道，对于一般土质，主要采用铺砂垫层，厚度为200mm，管道在铺砂垫层前，应先夯实平整，其密度不应低于90%。对于流砂、淤泥层硬土层等，采用换土、打桩等措施，确保工程质量。
（3）PE管材、管件之间的连接
PE管材、管件之间的连接一般有热熔连接、电熔连接及机械连接，供水改造工程的3家公司全部采用热熔连接。热熔连接又分为热熔承插连接和热熔对接连接，DN65管道以下(包括DN65)采用热熔承插连接，DN100以上采用热熔对接连接。热熔连接要采用相应的专用连接工具，连接时严禁明火。要校直两对立的待连接件，使其在同一轴线上。
①热熔承插连接方法：将匹配的内表面和外表面同时加热到粘流态，拆去加热工具，将外表面插入内表面形成承插搭接。其连接的界面是柱状面。热熔对接连接关键是要把熔接过程中柱状熔融界面的温度、时间和接缝压力三个参数调到最佳，把熔融界面材料的特性、柱状界面几何尺寸自身的匹配及界面和加热工具的匹配性、环境温度等因素同时考虑。这种操作大多为手工操作，因此人为因素是焊接质量的一个重要影响因素。
②热熔对接连接方法：将两相同的连接界面用加热板加热到粘流状态后，移开热板，再给连接面施加一定的压力，并在此压力状态下冷却固化，形成牢固的连接，其连接界面是平面。热熔对接连接的关键是要在对接过程中调整好温度、时间、压力三个参数，要把连接界面材料的性能、应力状况、几何形态以及环境条件等自然因素一起考虑，才能实现可靠的熔焊。
③不同管径之间的PE管连接采用PE 异径管件变径后，仍采用热熔连接。
（4）PE管材与其他的管材、管件及阀门之间的连接。
城市的配水主管道的施工管段水压试验及冲洗消毒合格后，要与用户管、已建管道等其他材质的管材、阀门进行过渡连接，尤其是对更新改造的主干管更是存在着与其他管道连接的问题。
①dn63 以下的PE给水管与金属管道、小口径阀门的连接，可采用内(外)镶嵌金属螺纹的注塑管件进行过渡。
②dn63以上的PE给水管与其他材质管道、阀门、伸缩器、消火栓等金属管件的连接，采用相同型号的法兰连接进行过渡，PE 管材的过渡法兰由法兰头和钢塑法兰片组成。PE 管材与其他材质的管材、管件、阀门等的连接，其过渡管件的压力等级不得低于管材的公称压力。
（5）热熔连接过程中易出现的操作缺陷及预防措施
熔接强度的确定要考虑材料的性质和接头的质量，一般控制熔接温度为230℃±10℃，温度的上限受制于材料结构的变化和焊缝形状的优劣。温度过高，会出现卷边尺寸增大，聚合物熔体对工具的粘附。聚合物的热氧化会析出挥发性产物(一氧化碳、不饱和烃等) ，使接头强度降低。
（6）热熔连接过程中易出现的质量缺陷及预防措施
①接头处或接头附近的管材上出现裂缝：由于设定的温度过高，产生管材表面碳化，相互熔接的两端材料熔体流动的速率不同。
②熔缝出现缺口：熔接压力不足，吸热时间或冷却时间过短，管口切削不平行。
③管端错位：由于机具夹具不同轴，管段没有架设水平，操作误差大。
④卷边不规范：过窄是熔接压力过大，过宽是吸热时间不正确。
⑤熔接不充分产生假焊：连接的管端面有污染，转换时间过长，热板温度过低。
⑥角度变形：由熔接机和管材安装不当产生管端受力不均。
⑦连接面出现孔洞砂眼：焊接压力不足，冷却时间不足。
⑧外来杂质引起的空隙：加热板处理的不干净或加热板上有水溶剂的存在。
2.2 PE管材的水压试验
由于PE管材是一种热塑料材料，管材本身具有发生蠕变和应力松弛的特性，与传统性材料(如球铁、钢等)管道不同，水压试验过程中，PE管材发生蠕变会导致一段时间内呈连续下降趋势，试压时间较长，需要注水补压，不应认为管道漏水，故PE 管材的水压试验与GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范对压力管道的水压试验不同，判断水压试验的方法与标准也不同，应充分理解PE管道在压力试验期间的压力下降现象。
3.结束语
PE管材作为一种新型管材，虽然在施工中有其优点，但应注意以下问题：
（1）PE管材为塑料管材，不易储存，怕日晒，必须有封闭较好的仓库保管储存。
（2）PE管材的管道基础相对于球墨铸铁管，要求更严格。
（3）PE管材的水压试验对于初次试压时难以控制。
PE管道的主管材价格相对便宜，但管件价格目前与其他管材相比，相对较高，如：电熔管件等。虽然PE管材有一定的不足，但作为一种新型管材，具有优异的材料性能、广泛的环境适应性及良好的连接、施工性能，PE给水管道会得到更广泛的应用。