论文部分内容阅读
摘要：随着用户对水质要求的提高及科技的进步，在市政供水管道施工，尤其在给水管道系统应用方面应用PE管正在逐步增多。文章综述了PE管的应用背景，介绍PE管材的优缺点及相关的应用和安装要点。
关键词：PE管；优缺点；连接方式；安装要点
随着社会的稳定，经济的开放，人民的生活水平正逐步进入小康阶段，同时对供水企业提供的生活用水质量要求也日益提高。市政给水管网作为将生活给水输送到千家万户的重要纽带，其使用状况直接影响着城市居民的用水质量，因此，针对市政给水管网的现状和管材老化的问题，管网改造首先要选好管材。对于供水管的质量要求，必须满足安全、清洁度高及抗压力强等特点，才能不产生饮用水二次污染，同时也能有效提高城市的供水效率，保障城市的供水安全。
1 新型管材应用背景
市政给水管网作为供水系统的重要组成部分，给水管网具有提升、运输、存储、调整以及分配水源的功能。
在城市发展进程中，镀锌钢管占据市场几十年龙头老大位置，曾普遍使用在给水管网系统中。随着镀锌管材使用年限的增加，管网内部会产生大量的锈垢。几乎所有的人都有类似的经验，长时间没用水后，第一次打开水龙头，水管中会流出可怕的“黄水”，这就是因为其中蕴含铁锈。作为饮用水指标的铁是人体必需的微量元素之一，但在每升水中，它的含量不得超过0.3毫克。而要分辨水中的铁含量是否超标，能通过肉眼分辨出水中铁锈的颜色或是品尝出铁锈的味道等方法。而一旦水中的铁含量超标，除了会影响观感、口感外，还会加重肾脏负担，从而出现内分泌系统失调、高血压等病症。另外，这些水中还夹杂着在镀锌管不光滑内壁上滋生的细菌，长期饮用这些水也会对人体健康造成危害。
再次，镀锌管材的耐用性低、抗腐蚀能力较差，所以容易出现穿孔渗漏，日夜温差造成的热胀冷缩也经常导致管网爆裂，这也是东莞供水企业产销差居高不下的原因之一。东莞市区给水管网系统，布设年代较早，大部分管网使用相对落后的镀锌管材和钢管，加上企业对给水管网运行管理的维护力度不足、管道的使用时间过长，造成了老城区的给水管网存在着严重的跑、冒、滴、漏等现象。而塑料管材的出现弥补镀锌管材的缺点，其中聚乙烯（PE）管材在給水管网系统方面的应用比例逐步提升。自2009年开始推行旧管网改造至今，东江水务投入巨资，对大市区范围内的26个片区近400公里的管网进行改造。在供水管材的选择上，秉承“安全优质供水”服务理念，根据东莞市的供水需求特点和自然环境因素，选择使用主要以PE管为主安全可靠、节能卫生、耐腐蚀、水力条件优良的新型优质材料。
2 聚乙烯（PE）管材的优缺点
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。国际上把PE管的材料分为PE32、PE40、PE63、PE80、PE100五个等级，用于给水管的材料主要是PE80和PE100。
2.1 PE管的优点：
（1）耐腐蚀、不结垢。聚乙烯塑料给水管材是一种具有非极性结构的高分子材料，具有抗酸碱腐蚀能力、不结垢、不生锈、不滋生微生物、耐老化、不产生异味、不产生絮凝物使水质变色，因此具有较好的耐化学性，对水土环境中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学作用，并且符合卫生规定，是饮用水输送的理想管材。（2）管件连接牢固。聚乙烯具有良好的热熔性，能使接口材质结构与管体本身保持同一性，接头与管材实现了一体化，熔接接头泄露率也比金属管道显著降低。（3）管材质量轻。钢制管材质量是聚乙烯管材10倍，因此在施工时可大幅度减轻安装人员的劳动力强度，降低机械的吊装费用，因此也有利于缩短工期，提高功效。（4）使用寿命长。镀锌管的使用寿命一般为10年至15年，使用时间较短，而聚乙烯管使用寿命可达50年，同时，它还有易回收利用的特点，有利于环境的保护，不产生有害物质。（5）由于PE管管段内壁平滑，管内水体水头损失小，管件与管道内径一致，因此局部阻力系数比钢管小。（6）能适应地基的变化。PE管材的断裂伸长率一般超过50%，具有高韧性，因此能较好地适应管基不均匀沉降，能有效抵抗地基沉降和端部荷载。
2.2 PE管的缺点：
（1）与球墨铸铁管相比，PE管材的管道基础要求更严格。（2）由于PE管材为塑料管材，怕日晒，不易储存，因此必须保管在封闭较好的仓库。（3）在初次试压时，PE管材的水压试验会出现难以控制的情况。（4）PE管道的主管材价格相对便宜，但目前管件价格与其他管材，如电熔管件等相比，价格还是相对较高。
3 聚乙烯PE管材连接方式及安装要点
3.1 连接方式
聚乙烯塑料管连接方式主要有五种，包括电熔连接、热熔连接、法兰连接、承插式柔性连接及钢塑过渡接头连接。
聚乙烯塑料管的性能特点决定了与它相应的施工技术，而管道安装质量得到保证的关键在于管道施工中连接技术的高低，因此连接技术更应得到重视。塑料管材熔合连接中，必须由相同类型材料才能进行两两结合连接。PE管连接最好采用同牌号、同材质的管材和管件，若使用性能相似和不同牌号的管材、管件进行熔合连接，就须通过试验判定，待质量能得到保证方可进行熔合连接。熔合连接有一个物理过程，即把PE管加热到一定程度后，原来紧密排列的分子链熔化分叉，温度下降后重新连接使两个部件结合成一个整体。值得注意的是，其与金属管道或阀门的连接应采用钢塑接头过渡连接或法兰连接而不得采用螺纹连接和粘接。
热熔连接原理上是依靠热熔对接机具上的加热板进行加热，达到设定温度，同时在加热板上对所需焊接的管材或管件的两个端面进行加热熔化，当达到理想熔接界面后，抽取加热板，施加一定的压力，使两端面迅速紧密接合，最终使两端面粘合在一起，冷却后达到连接的目的。
如下图：
热熔连接在聚乙烯管道连接中是一种长见的连接方法，也是最为经济的一种方法。热熔对接是在设定的压力、时间和温度条件下，焊接界面被加热到熔接温度，然后互相连接。但是在聚乙烯管热熔对接过程中，易受环境及人为因素的影响。施工中必需严格按规定的焊接工艺操作。 热熔对接质量的判定仍主要对焊接卷边的非破坏性外观检测。通常包括卷边几何形状的外观检查和割除卷边，将卷边向背后屈曲，以证实连接有无熔合不足的检查。热熔对接的主要检验手段为目检，应对整个接口进行外观检测，主要检验特征如下：焊缝两边圆形卷边应均匀对称，卷边尺寸应相近；卷边表面应饱满、圆润、光滑；卷边不得有缺口与碰撞缺陷，不得有明显的气孔现象；对接面管材端口错边不應超过管壁厚的10%。下图为几种焊接接头及其原因分析：
（a）标准焊接接头形式：接头中间会出现向下凹陷，凹陷的深度不能超过管道表面，且焊接接头两边均匀对称。
（b）不对称焊接接头形式：主要是由于焊接不同种材料的管道时，基于熔融温度不同，加热时间内熔融塑料的流动指数不同所致，或是管道两边加热时间或加热温度有差异，因此形成不对称接头
（c）窄而高的焊接接头形式：焊接压力过大或者熔接时间过长，则会形成此种焊接接头形式。
（d）较小的焊接接头形式：吸热时间过短，不正确地拖动压力加入，或是当对接压力过小，未加入拖动压力时就会出现上述现象。
（e）接头中心交界处产生了裂纹的接头形式：当加热温度不够，或者切换时间过长的时候，被焊接的塑料流动性也会不足，因而也会产生这种现象。
（f）接头错位的焊接接头形式：焊接接头端部错位量不得大于管道壁厚的10%。
3.2 PE管安装要点
PE管材未用之前不应撕去外包塑料套，以防管材被污染或表面被氧化，尤其要特别保护接口处；安装前必须清理管件与管材端头；应避免温差造成PE管胀缩而影响热熔接口的强度和密封性；管道插入时应平直（借角?1°），并要完全插到位；割管可用钢锯切割，切口一定要与管垂直；封头前应将割好的管口锉平，并切削至钢带圆中心，以增大PE管粘接面积；调节好焊接参数（电压和时间）。根据施工经验，一般Dnl10以下的配件可采用一阶段焊接，Dnl10～ 160的配件采用两阶段焊接，Dn200以上的配件采用三阶段焊接，具体参数的选取根据各焊机性能而定。
4 结语
总而言之，PE管材与旧管材相比有着质量轻便于运输、安装快捷、地形环境适应能力强等较多的优点，其在供水管网中的广泛应用，将更有效提高居民的生活质量。随着人们对PE管材的优越性、可靠性的认识；随着有关国家产品标准、施工规范的不断完善，PE管材的应用将日益广泛。
参考文献：
[1]林焕章. PE给水管道在城市供水管网中的应用.科技风，2011
关键词：PE管；优缺点；连接方式；安装要点
随着社会的稳定，经济的开放，人民的生活水平正逐步进入小康阶段，同时对供水企业提供的生活用水质量要求也日益提高。市政给水管网作为将生活给水输送到千家万户的重要纽带，其使用状况直接影响着城市居民的用水质量，因此，针对市政给水管网的现状和管材老化的问题，管网改造首先要选好管材。对于供水管的质量要求，必须满足安全、清洁度高及抗压力强等特点，才能不产生饮用水二次污染，同时也能有效提高城市的供水效率，保障城市的供水安全。
1 新型管材应用背景
市政给水管网作为供水系统的重要组成部分，给水管网具有提升、运输、存储、调整以及分配水源的功能。
在城市发展进程中，镀锌钢管占据市场几十年龙头老大位置，曾普遍使用在给水管网系统中。随着镀锌管材使用年限的增加，管网内部会产生大量的锈垢。几乎所有的人都有类似的经验，长时间没用水后，第一次打开水龙头，水管中会流出可怕的“黄水”，这就是因为其中蕴含铁锈。作为饮用水指标的铁是人体必需的微量元素之一，但在每升水中，它的含量不得超过0.3毫克。而要分辨水中的铁含量是否超标，能通过肉眼分辨出水中铁锈的颜色或是品尝出铁锈的味道等方法。而一旦水中的铁含量超标，除了会影响观感、口感外，还会加重肾脏负担，从而出现内分泌系统失调、高血压等病症。另外，这些水中还夹杂着在镀锌管不光滑内壁上滋生的细菌，长期饮用这些水也会对人体健康造成危害。
再次，镀锌管材的耐用性低、抗腐蚀能力较差，所以容易出现穿孔渗漏，日夜温差造成的热胀冷缩也经常导致管网爆裂，这也是东莞供水企业产销差居高不下的原因之一。东莞市区给水管网系统，布设年代较早，大部分管网使用相对落后的镀锌管材和钢管，加上企业对给水管网运行管理的维护力度不足、管道的使用时间过长，造成了老城区的给水管网存在着严重的跑、冒、滴、漏等现象。而塑料管材的出现弥补镀锌管材的缺点，其中聚乙烯（PE）管材在給水管网系统方面的应用比例逐步提升。自2009年开始推行旧管网改造至今，东江水务投入巨资，对大市区范围内的26个片区近400公里的管网进行改造。在供水管材的选择上，秉承“安全优质供水”服务理念，根据东莞市的供水需求特点和自然环境因素，选择使用主要以PE管为主安全可靠、节能卫生、耐腐蚀、水力条件优良的新型优质材料。
2 聚乙烯（PE）管材的优缺点
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。国际上把PE管的材料分为PE32、PE40、PE63、PE80、PE100五个等级，用于给水管的材料主要是PE80和PE100。
2.1 PE管的优点：
（1）耐腐蚀、不结垢。聚乙烯塑料给水管材是一种具有非极性结构的高分子材料，具有抗酸碱腐蚀能力、不结垢、不生锈、不滋生微生物、耐老化、不产生异味、不产生絮凝物使水质变色，因此具有较好的耐化学性，对水土环境中的所有离子和建筑物内的化学物质均不起化学作用，并且符合卫生规定，是饮用水输送的理想管材。（2）管件连接牢固。聚乙烯具有良好的热熔性，能使接口材质结构与管体本身保持同一性，接头与管材实现了一体化，熔接接头泄露率也比金属管道显著降低。（3）管材质量轻。钢制管材质量是聚乙烯管材10倍，因此在施工时可大幅度减轻安装人员的劳动力强度，降低机械的吊装费用，因此也有利于缩短工期，提高功效。（4）使用寿命长。镀锌管的使用寿命一般为10年至15年，使用时间较短，而聚乙烯管使用寿命可达50年，同时，它还有易回收利用的特点，有利于环境的保护，不产生有害物质。（5）由于PE管管段内壁平滑，管内水体水头损失小，管件与管道内径一致，因此局部阻力系数比钢管小。（6）能适应地基的变化。PE管材的断裂伸长率一般超过50%，具有高韧性，因此能较好地适应管基不均匀沉降，能有效抵抗地基沉降和端部荷载。
2.2 PE管的缺点：
（1）与球墨铸铁管相比，PE管材的管道基础要求更严格。（2）由于PE管材为塑料管材，怕日晒，不易储存，因此必须保管在封闭较好的仓库。（3）在初次试压时，PE管材的水压试验会出现难以控制的情况。（4）PE管道的主管材价格相对便宜，但目前管件价格与其他管材，如电熔管件等相比，价格还是相对较高。
3 聚乙烯PE管材连接方式及安装要点
3.1 连接方式
聚乙烯塑料管连接方式主要有五种，包括电熔连接、热熔连接、法兰连接、承插式柔性连接及钢塑过渡接头连接。
聚乙烯塑料管的性能特点决定了与它相应的施工技术，而管道安装质量得到保证的关键在于管道施工中连接技术的高低，因此连接技术更应得到重视。塑料管材熔合连接中，必须由相同类型材料才能进行两两结合连接。PE管连接最好采用同牌号、同材质的管材和管件，若使用性能相似和不同牌号的管材、管件进行熔合连接，就须通过试验判定，待质量能得到保证方可进行熔合连接。熔合连接有一个物理过程，即把PE管加热到一定程度后，原来紧密排列的分子链熔化分叉，温度下降后重新连接使两个部件结合成一个整体。值得注意的是，其与金属管道或阀门的连接应采用钢塑接头过渡连接或法兰连接而不得采用螺纹连接和粘接。
热熔连接原理上是依靠热熔对接机具上的加热板进行加热，达到设定温度，同时在加热板上对所需焊接的管材或管件的两个端面进行加热熔化，当达到理想熔接界面后，抽取加热板，施加一定的压力，使两端面迅速紧密接合，最终使两端面粘合在一起，冷却后达到连接的目的。
如下图：
热熔连接在聚乙烯管道连接中是一种长见的连接方法，也是最为经济的一种方法。热熔对接是在设定的压力、时间和温度条件下，焊接界面被加热到熔接温度，然后互相连接。但是在聚乙烯管热熔对接过程中，易受环境及人为因素的影响。施工中必需严格按规定的焊接工艺操作。 热熔对接质量的判定仍主要对焊接卷边的非破坏性外观检测。通常包括卷边几何形状的外观检查和割除卷边，将卷边向背后屈曲，以证实连接有无熔合不足的检查。热熔对接的主要检验手段为目检，应对整个接口进行外观检测，主要检验特征如下：焊缝两边圆形卷边应均匀对称，卷边尺寸应相近；卷边表面应饱满、圆润、光滑；卷边不得有缺口与碰撞缺陷，不得有明显的气孔现象；对接面管材端口错边不應超过管壁厚的10%。下图为几种焊接接头及其原因分析：
（a）标准焊接接头形式：接头中间会出现向下凹陷，凹陷的深度不能超过管道表面，且焊接接头两边均匀对称。
（b）不对称焊接接头形式：主要是由于焊接不同种材料的管道时，基于熔融温度不同，加热时间内熔融塑料的流动指数不同所致，或是管道两边加热时间或加热温度有差异，因此形成不对称接头
（c）窄而高的焊接接头形式：焊接压力过大或者熔接时间过长，则会形成此种焊接接头形式。
（d）较小的焊接接头形式：吸热时间过短，不正确地拖动压力加入，或是当对接压力过小，未加入拖动压力时就会出现上述现象。
（e）接头中心交界处产生了裂纹的接头形式：当加热温度不够，或者切换时间过长的时候，被焊接的塑料流动性也会不足，因而也会产生这种现象。
（f）接头错位的焊接接头形式：焊接接头端部错位量不得大于管道壁厚的10%。
3.2 PE管安装要点
PE管材未用之前不应撕去外包塑料套，以防管材被污染或表面被氧化，尤其要特别保护接口处；安装前必须清理管件与管材端头；应避免温差造成PE管胀缩而影响热熔接口的强度和密封性；管道插入时应平直（借角?1°），并要完全插到位；割管可用钢锯切割，切口一定要与管垂直；封头前应将割好的管口锉平，并切削至钢带圆中心，以增大PE管粘接面积；调节好焊接参数（电压和时间）。根据施工经验，一般Dnl10以下的配件可采用一阶段焊接，Dnl10～ 160的配件采用两阶段焊接，Dn200以上的配件采用三阶段焊接，具体参数的选取根据各焊机性能而定。
4 结语
总而言之，PE管材与旧管材相比有着质量轻便于运输、安装快捷、地形环境适应能力强等较多的优点，其在供水管网中的广泛应用，将更有效提高居民的生活质量。随着人们对PE管材的优越性、可靠性的认识；随着有关国家产品标准、施工规范的不断完善，PE管材的应用将日益广泛。
参考文献：
[1]林焕章. PE给水管道在城市供水管网中的应用.科技风，2011