全生命周期的PE管技术经济分析


1 概述
城市中压燃气埋地管道通常有钢质管道、聚乙烯(PE)管道、钢骨架PE复合管道、球墨铸铁管道等。随着近几年PE管的原料性能、管件制造工艺、连接机具与连接方法、抢险抢修手段等方面的实质性进步,国内基本形成了“以塑代钢”的格局。目前,国内外PE管生产线有近2 000条,生产能力超过200×104 t/a,产品最大公称外径dn 为600 mm。
1956年,国外敷设第一条PE燃气管道,经过50多年的发展,美国、英国、丹麦等国的PE燃气管道普及率已超过90%,法国近10年新敷设的中压燃气管道基本采用PE管。
我国于1982年开始使用PE管输送城镇燃气。截至2014年底,埋地PE管道总量已超过30×104 t,有数百家企业生产PE燃气管道,产品最大公称外径dn为450 mm。
2 PE燃气管道运行压力与基本特点
依据长期静液压强度(20 ℃下,PE管材被应用到50 a时所具有的最小要求强度)的大小,国际上将PE管道材质分为PE63、PE80和PE100。其中,PE80、PE100分别是第二代和第三代产品,称为中密度管(MDPE,密度为0.93~0.94 g/cm3)和高密度管(HDPE,密度为0.94~0.965 g/cm3)。PE80、PE100分别指管道材质最小要求强度为8.0MPa和10.0 MPa。pe给水管批发
按照国内相关标准规范的规定,我国PE管的埋设需确保燃气管道周围土壤温度不大于40 ℃,土壤温度超过20 ℃时,最大允许工作压力应按照规范规定予以调整。
对于管材的使用,除了考虑工作压力和环境温度之外,就管材本身来说,PE管道的快速裂纹扩展、外来的损伤、不良的焊接及应力下的慢速裂纹增长等是影响燃气管网安全运行的关键因素。其中,耐快速裂纹扩展性能指标至关重要,它是衡量管道抵御快速开裂危险发生的重要指标。(pe给水管是什么颜色
快速裂纹扩展是指管道运行时,受外力作用如建筑施工机械挖掘,或焊接不良,在内压和积聚的流体(如气体)的能量作用下,形成由应力而产生的撕裂型裂纹。裂纹沿管道纵向扩展,速度惊人,可达到150~400 m/s,可导致灾难性事故,应设法避免。
综合分析表明,与钢质管道相比较,PE燃气管道的主要特点有以下几个方面。
① 耐腐蚀。PE为惰性材料,除少数强氧化剂外,可耐多种化学介质的侵蚀,无电化学腐蚀,不需要防腐层。
③ 高柔韧性。对地基不均匀沉降的适应能力及抗震性能优良,断裂伸长率较高。
④ 优良的挠性。可依据施工现场具体情况改变管道走向,施工前改变管材形状,插入旧管后恢复原来的尺寸。(pe管子多少钱一米
⑤ 良好的抵抗刮痕能力和抵抗快速裂纹传递能力。
⑥ 重量轻。PE管密度仅为钢管密度的0.125倍,管道使用寿命长,逾50 a。
⑦ 输气能力强。管道内壁平滑,摩擦系数低,内壁当量绝对粗糙度仅为钢管的0.2倍,可提高介质流速,增大流量。
⑧焊接工艺简单,施工速度快捷,安装费用低。
PE管道也有其不足之处:如强度小,承受第三方破坏能力弱,且只能埋地使用,不能承受较高温度等。此外,PE管焊接接口质量检测手段欠缺,是当前制约PE管应用的最大障碍之一。
4 PE管应用应注意的问题
① 与热力管道的间距
受塑料材质的特性影响,PE管道抗高温的能力较弱。GB50028—2006《城镇燃气设计规范》中第6.3.3条要求PE管道要与热力管道保持一定距离。(PE给水管规格型号表
② 冬季寒冷天气的施工
规范CJJ63要求,PE管道热熔或电熔连接的环境温度宜在-5~45 °C范围内。在环境温度低于-5°C或风力大于5级的条件下进行热熔和电熔连接操作时,应采取保温、防风措施,并应调整连接工艺;在炎热夏天进行热熔和电熔连接操作时,应采取遮阳措施。( PE25盘管供水管
相比钢管,PE管在许多方面具备无可比拟的优势。基于全生命周期的角度对两种管材进行评估后发现,所有规格的PE管都较相同规格的钢管具有经济性。大力推广应用PE管,“以塑代钢”,既可确保管网系统安全可靠运行,又可大大节省工程造价,产生显著的经济效益。