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(gè)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(diǎn)：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(yùn)輸不便，施工復(fù)雜；效率低下，壽命短。近年來(lái)，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(wú)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?gòu)?fù)合管纖維增強(qiáng)復(fù)合管,2.   按結(jié)構(gòu)分類：實(shí)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(gè)發(fā)展階段,PE壓力管道的三個(gè)發(fā)展階段：20世紀(jì)60-70年代末，主要考慮耐蠕變開裂長(zhǎng)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(zhǎng)為主要特點(diǎn)。MDPE80。20世紀(jì)80年代末至今，以增強(qiáng)耐快速開裂性好特點(diǎn)。雙峰PE100。,由此，人們認(rèn)識(shí)到塑料及其管道在長(zhǎng)時(shí)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(yàn)結(jié)果所能預(yù)期的載荷。這種低載荷下長(zhǎng)時(shí)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(shí)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，變形逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。對(duì)于塑料管道來(lái)說(shuō)，經(jīng)長(zhǎng)期經(jīng)受靜態(tài)水壓力的作用，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，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(gè)基本事

5、實(shí)。在長(zhǎng)期經(jīng)受內(nèi)水壓力的塑料管道，由于維持長(zhǎng)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(diǎn)是管壁被一條緩慢增長(zhǎng)的裂紋貫穿致使管壁泄漏，稱之為慢速裂紋增長(zhǎng)。,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(zhǎng)。,管材抵抗快速裂紋增長(zhǎng)的阻力 GD = KD2/E

6、KD 動(dòng)態(tài)斷裂韌性E 動(dòng)態(tài)彈性模量,在臨界壓力Pc以下，裂紋擴(kuò)展推動(dòng)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(zhǎng)。 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(zhǎng)期強(qiáng)度、設(shè)計(jì)應(yīng)力、壓力等級(jí)等均與管徑無(wú)關(guān)。小管徑時(shí)，決定管材許用應(yīng)力的是長(zhǎng)期強(qiáng)度；大管徑時(shí)，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(gè)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(shí)間。韌性破壞發(fā)生在材料的無(wú)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(zhǎng)，管材上出現(xiàn)一道長(zhǎng)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(zhǎng)。,3.化學(xué)氧化破壞 其特點(diǎn)是破壞時(shí)間非常迅速。在強(qiáng)度預(yù)測(cè)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(lái)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(duì)塑料壓力管的長(zhǎng)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(duì)塑料管材設(shè)計(jì)提出了一個(gè)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(gè)條件下的環(huán)應(yīng)力的上限來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)力。而這20℃、50年、破碎率2.5%三個(gè)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(duì)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(jì)的基礎(chǔ)上，并非實(shí)際情況就是如此，再有這一外推理論的建立是針對(duì)同種材質(zhì)管材。,塑料壓力管道的設(shè)計(jì)公式,,原材料：材料定級(jí)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(yàn)。注意：通過檢驗(yàn)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(guó)的研發(fā)與國(guó)際水平相比處于較為落后的狀況，因此，我國(guó)塑料管道發(fā)展的重點(diǎn)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(yùn)行強(qiáng)度——壓力上，由此金屬——塑料復(fù)合管道在我國(guó)特別受到青睞。在我國(guó)，塑料領(lǐng)域內(nèi)近來(lái)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(lái)提高管道的運(yùn)行條件，即提高使用溫度和使用壓力。在人們看來(lái)，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(chéng)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(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)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(dòng)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(zhǎng)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(cè)。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(wú)法通過肉眼或者短期的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行判斷，這使隱患由于高強(qiáng)金屬骨架的存在，有時(shí)甚至

14、可以通過工程驗(yàn)收中的短期試壓，但在實(shí)際使用過程中問題就會(huì)逐步暴露出來(lái)。塑料——金屬管道的性能往往因?yàn)槠渚哂羞h(yuǎn)大于塑料管道的強(qiáng)度而被夸大。由于復(fù)合管道的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)，這種論斷在一定時(shí)期內(nèi)還是有其市場(chǎng)，一些生產(chǎn)廠家和經(jīng)銷商在宣傳的時(shí)候經(jīng)常把50年掛在嘴上。,50年是對(duì)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(jì)的基礎(chǔ)

15、上，并非實(shí)際情況就是如此，再有這一外推理論的建立是針對(duì)同種材質(zhì)管材，而并非針對(duì)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(diǎn)，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(duì)于同材質(zhì)管道系統(tǒng)來(lái)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(diǎn)。在正常的使用環(huán)境下，鋁塑復(fù)合管管材單獨(dú)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(guó)內(nèi)甚至是在國(guó)外對(duì)于復(fù)合管道的應(yīng)用時(shí)間還不長(zhǎng)，在長(zhǎng)期使用壽命的預(yù)期上，還沒有一個(gè)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?yàn)槿{(lán)色管,,黑色管帶黃色色帶或?yàn)槿S色管,,第六章 PE管道介紹,HDPE管主要產(chǎn)品特點(diǎn):,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(guó)特別是供水管道方面，聚乙烯管道的推廣應(yīng)用更取得長(zhǎng)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?chǎng)發(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(dòng)，那么其密度至少應(yīng)該達(dá)到其周圍填埋材料的密實(shí)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(huì)在地面預(yù)先連接好，一般會(huì)預(yù)先連接成大約150米長(zhǎng)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(duì)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(duì)于長(zhǎng)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(wú)損 b.測(cè)量承口深度，在管材表面做出標(biāo)記； c.管口用專用刮刀對(duì)管材連接部位表面進(jìn)行處理； e.管材、管件同時(shí)插入加熱器，對(duì)連接部位加熱； f.扶持及冷卻時(shí)間應(yīng)符合熱熔機(jī)設(shè)備說(shuō)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(duì)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(duì)接件，使其錯(cuò)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(hào)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(yùn)行之前應(yīng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)。壓力試驗(yàn)包括強(qiáng)度試驗(yàn)和水密性試驗(yàn)兩項(xiàng)內(nèi)容。測(cè)試時(shí)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(yàn)壓力應(yīng)為管道設(shè)計(jì)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(yàn)時(shí)，應(yīng)緩升壓，達(dá)到試驗(yàn)壓力后，應(yīng)穩(wěn)雨衣1小時(shí)，不降壓為試驗(yàn)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(cè)試,6.回填和夯實(shí),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