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PE给水管的性能及其应用
发布时间:2020-10-09    
    PE给水管、又称单层实壁HDPE,主要应用于城市供水、城市燃气输送;另外、还有中密度聚乙烯管(MDPE)、低密度聚乙烯管(LDPE),应用于其它行业和领域。随着我国城市化进程的加快,今年城市人口首次超过农村人口,面对人口、资源的巨大压力,塑料管的推广普及有效地降低了资源的浪费,降低了管材的材料投入,最大限度的方便管道安装工程的施工。在实际应用中,由于PE管生产厂家的良莠不齐,在一定程度上影响了我们对PE管的认识,甚至误解,同时也呼吁我们广大施工单位加强信息互通,对给水工程施工材料进行招标,选定质高价优的厂家作为长期合作单位,稳定质量,稳定价格。下面就我们在PE给水管的使用中了解、摸索的一些东西同大家交流一下,有不对之处也请大家指出来,咱们共同提高。
    一、HDPE管材的主要性能
    1、连接可靠。聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接,接头的强度高于管道本体强度,减少管道连接管件,聚乙烯管道与其他管道采用法兰连接,方便快捷。
    2、聚乙烯的低温脆化温度极低,可在一60--60摄氏度温度范围内安全使用。材料抗冲击性好,不易发生管子脆裂,在实际操作中,总结出一条经验是在零度以下不宜铺设施工。
    3、HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力,耐环境应力开裂性能也非常突出。
    4、HDPE管道可耐多种化学介质的腐蚀,土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用,使用寿命可达50年以上。
    5、含有2—2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年,不会因遭受紫外线辐射而损害。
    6、HDPE管道与钢管的耐磨性对比试验表明,HDPE管道的耐磨性为钢管的4倍。在泥浆输送领域,同钢管相比,HDPE管道具有更好的耐磨性,这意昧着HDPE管道具有更长的使用寿命和更好的经济性。
    7、HDPE管道的柔性使得它容易弯曲,工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物,世界各地的实践证明PE管材是抗震性最好的管道,有报道说1995年日本的神户大地震中,PE管材供水管道是唯一没有被破坏的管道。另外在许多场合,管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。
    8、HDPE管道具有光滑的内表面,其曼宁系数为0.009。光滑的表面和非粘附特性保证HDPE管道具有较传统管材更高的输送能力。相同管径、相同长度、相同压力下的PE管其流通能力要比钢管大30%左右,因此经济优势明显。与金属管道相比,PE管道可减少工程投资三分之一左右,同时也降低了管路的压力损失和输水能耗。
    9、HDPE管道比混凝土管道、镀锌管和钢管更轻,它容易搬运和安装,更低的人力和设备需求,意味着工程的安装费用大大降低。
    10、HDPE管道具有多种施工技术,除了可以采用传统的开挖方式进行施工外,还可以采用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工,这对于一些不允许开挖的场所,是唯一的选择。衬管施工时,一般不会因为管径的缩小而影响原设计过水能力。因此HDPE管道应用领域更为广泛,广泛应用于城镇供水、天燃气煤气输送、食品化工领域、矿砂泥浆输送等行业,可以置换水泥管、铸铁管和钢管,而且按照GB/13663—2000标准组织生产,产品质量稳定,性能可靠。
    二、HDPE管材的施工技术
    在各种埋地管道的应用过程中,管道能否达到规定的长期使用寿命的一个关键因素就是铺设的质量。而HDPE管道具有的多种独特性能使管道的铺设更加安全、快捷,同时正确的施工设计与安装规范将使管道的这些优越性能得到更大程度的发挥。
    1、施工前的技术准备
    ●施工前应熟悉、掌握施工图;
    ●准备好相应的施工机具;
    ●对操作工人进行上岗培训,培训合格后方可进行施工;
    ●按照标准对管材、管件进行验收。
    2、管沟的开挖管沟的开挖必须严格按照设计图纸或工程监理指导的开挖线路及开挖深度进行施工。而且在没有取得相关部门同意的情况下不得擅自进行改动。地形条件允许时,管线的地面焊接可使管沟的开挖宽度减少。狭窄管沟的开挖可以采用旋转开挖机、犁或铲具等开挖机具。
    一般规定,聚乙烯管道埋设的最小管顶覆土厚度为:
    ●埋设在车行道下管顶埋深不得小于0.9米;
    ●埋设在人行道下或管道支管不得小于0.75米;
    ●绿化带下或居住区支管不得小于0.6米;
    ●在永久性冻土或季节性冻土层,管顶埋深应在冰冻线以下。
    在结实、稳固的沟底,管沟的宽度由施工所需要的操作空间决定,空间大小必须允许能够正常进行管沟底部的正确准备及管沟填埋材料的填埋及夯实等工作,而且还要考虑到管沟开挖费用以及购买填埋材料等费用的经济性。管沟的宽度值一般要考虑到管道的规格及所用的夯实工具。下表给出了相应的最小宽度值:管道公称直径(毫米)最小管沟宽度(米)75-400D+0.3>400D+0.5一般规定,当在地面连接时,开沟宽度为D+0.3。当在沟内安装或开沟回填有困难,不能满足回填土密实度要求时,开沟宽度为D+0.5,且总宽度不小于0.7米。在沙土或淤泥的管沟内,如果不易作出一个直立的管沟侧壁,那么可以作一个45。或能够支撑沟壁材料的一个坡度。如果管沟较宽,那么为了支撑最终的填埋层重量,初填埋材料必须被夯实。
    3、管沟底的准备对于像供水,排污或长距离输送管线的压力系统,除非设计图纸有特殊要求,一般来说,管沟底的水平精度要求并不是很高。而对于重力排水系统,坡度的等级必须达到规定的要求。如果管沟底部相当平直,而且土壤内基本上没有大的石块,那么就没有必要再进行平整。当然,如果是一个没有受到扰动的管沟底层,那就更好。但如果管沟底已经被扰动或在开挖的过程中必须被扰动,那么其密实度至少应该达到其周围填埋材料的密实度,开挖的管沟底部一般要用直径不超过50mm的没有尖锐棱角的小石头再混和一些沙土和粘土等材料垫平。所有规格的HDPE管道一般都可以适应少量局部的管沟底的不平坦,但如果在回填材料中含有带尖棱的石头或坚硬的页岩,那么就可能会在管道表面产生应力集中区以致损伤管道。对于在页岩及松散的岩石土壤中的开挖,为了避免与松散的岩石接触,必须为HDPE管道提供一个均一的沟床。一般的做法是开控管沟底时应比规定的深度挖深15~20cm,然后用适当的填埋材料回填至规定高度,并夯实到95%以上。对于支撑强度较小的湿粘土或沙土等类似的不稳定土壤,管沟的开挖的深度要比规定的值深10—15cm。然后用指定的或原开挖的材料进行回填,这样即可保证为HDPE管提供一个均一的支撑。在不稳定的有机土壤中,如果安装地点的地下水位较高以致于淹没了管道,可以在管道上增加额外的重量来抵抗管道受到的浮力,但这个额外的设计重量不应该超过基础层的支撑强度。
    4、管沟内管道的敷设在管道被放人管沟之前,首先应该对管道进行外观检查,在没有发现缺陷的情况下,管道才被允许吊人或滚人管沟内。管道通常会在地面预先连接好,有时管道可能会被预先连接成大约150米长的许多管段,贮存在某一个地方,当需要下放及连接时,再被运到安装地点,然后采用热熔连接或机械连接的方式连接这些管段。公称直径小于20mm的管道可以手工拖人管沟内;对所有的大管道、管件、阀门、消防栓及配件,应该采用适当的工具仔细将它们放到管沟内;对于长距离的管道的吊装,推荐采用尼龙绳索。
    5、最终的管道连接与装配管沟内管道的热熔连接同地面上管道的热熔连接方式相同,但必须保证所连接的管道在连接前必须冷却到土壤的环境温度。大口径HDPE压力管道系统主要采用热熔对接方式进行连接,小口径采用热熔承插连接,当与金属管道等其他管道连接;必须采用法兰连接,小口径管道也可用钢塑过度连接。
    a.热熔对接热熔对接是采用热熔对接焊机来加热管端(热熔对接温度为210±10~C),等管端融化后,迅速将其贴合,保持一定的压力,经冷却达到熔接的目的。尺寸大于90mm的HDPE管均可采用热熔对接工艺连接,该方法经济可靠,其接口在承拉和承压时都比管材本身具有更高的强度。
    b.鞍形对接连接HDPE管道在应用过程中经常会遇到根据实际需要,进行主管分接的问题,传统的管材必须先切除一段主管然后安装一个三通来完成分接。鞍形三通可采用对接方式连接,即采用鞍形对接焊机,直接在主管上连接一个鞍形三通,然后采用配备的切刀切割主管,这样就完成了主管的分接,施工非常快速。
    c.钢塑法兰连接HDPE管道和钢管及阀门连接时宜采用钢塑法兰连接,HDPE管端与相应塑料支撑环之间可采用热熔对接方式进行连接,钢管端与金属法兰的连接,应符合相应钢管焊接的规定;然后采用法兰片即可完成HDPE管道与钢管的连接。法兰连接也适用于HDPE管与HDPE管之间的相互连接。一般而言,HDPE支撑环与HDPE支撑环之间不需要密封圈,但在大尺寸、高压力工作条件下仍需要添加密封圈。当HDPE支撑环与其他材质(钢管、镀锌管等)的管道进行法兰连接时,必须使用密封圈。不可采用套丝和熔剂粘接的方式连接HDPE管道系统。
    6、HDPE管道的压力测试HDPE管道系统在投入运行之前应进行压力试验,压力试验包括强度试验和水密性试验两项内容。测试时一般推荐采用水作为试验介质。强度试验在排除待测试的管道内的空气之后,以稳定的升压速度将压力提高到要求的压力值,压力表应尽可能放置在该段管道的最低处。压力测试可以在管线回填之前或之后进行,管道应以一定的间隔覆土,尤其对于蛇行管道,压力试验时,应将管道固定在原位。法兰连接部位应暴露以便于检查是否泄漏。压力试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件的压力等级的1.5倍,开始时,应将压力上升到规定的测试压力值并停留足够的时间保证管子充分膨胀,这一过程需要2—3小时,当系统稳定后,将压力上升到工作压力的1.5倍,稳压1小时,仔细观察压力表,并沿线巡视,如果在测试过程中并无肉眼可见的泄漏或发生明显的压力降,则管道通过压力测试。在压力测试过程中,由于管子的连续膨胀将会导致压力降产生,测试过程中产生一定的压力降是正常的,并不能以此来证明管道系统肯定发生泄漏或破坏。水密性试验HDPE管道采用电热熔方式连接,使得HDPE管道具有较传统管材更为优越的水密性能。水密性试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件的压力等级的1.5倍,当管道压力达到试验压力后,应保持一定时间使管道内试验介质温度与管道环境温度达到一致,待温度、压力均稳定后,开始计时,一般情况下,水密性试验应稳压24小时,试验结束后,如果没有明显的泄露或压力降,则通过水密性试验。
    7、回填与夯实可以采用优良的沙子与粘土砂砾材料作为HDPE管道的回填材料,包括细沙,粘沙及粘土砂砾的混和物。
    第一类:5~40am的棱角石头,包括大量当地容易取得的材料,如珊瑚、碎矿渣、碎石及碎贝壳;
    第二类:最大am的粗砂及沙砾,包括含有少量粉末的不同等级的沙子及沙砾,一般是粒状的且是不粘的,可以是湿的也可是干的;
    第三类:优良的沙子与粘土沙砾,包括细沙、粘沙及沙砾的混合物。一般情况下,腋角及初回填要求至少要达到90%以上,夯实层应该至少达到距管顶150ram的地方,对于距管道顶部少于300mm的地方应该避免直接捣实。最终回填可能会采用原开挖土壤或其它材料,但其中不得含有冻土、结块粘土及最大直径不得超过200mm的石块。
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