盧俏

摘 要：PE給水管由于在耐腐蝕、工程適應(yīng)性、性價(jià)比等方面較其他管材具有獨(dú)特的優(yōu)越性，在建筑給水、農(nóng)村飲水、農(nóng)業(yè)灌溉等工程領(lǐng)域得到廣泛推廣應(yīng)用。為確保PE給水管具有良好質(zhì)量，掌握PE管材料性能及檢測(cè)方法尤為重要。文章對(duì)工程中常用的PE80/PE100級(jí)的PE管材性能和檢測(cè)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了分析，以期與同行進(jìn)行技術(shù)交流。

關(guān)鍵詞：PE管；質(zhì)量檢驗(yàn)；耐腐蝕；力學(xué)性能

中圖分類號(hào)：TU991.36 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）23-0062-02

Abstract： Because of its unique superiority over other pipes in corrosion resistance， engineering adaptability and performance-price ratio， PE water supply pipe has been widely used in building water supply， rural drinking water， agricultural irrigation and other engineering fields. In order to ensure the good quality of PE water supply pipe， it is very important to master the properties and testing methods of PE pipe material. In this paper， the properties， testing items and evaluation indexes of PE pipe of grade PE80/PE100 commonly used in engineering are analyzed in order to exchange ideas on technology in the trade.

Keywords： PE pipe； quality inspection； corrosion resistance； Mechanical properties

塑料管材管件以其耐腐蝕強(qiáng)、質(zhì)量輕、焊接施工便捷、阻力小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在建筑給水、農(nóng)村安全飲水、農(nóng)業(yè)灌溉等工程領(lǐng)域得到廣泛推廣應(yīng)用，且發(fā)揮非常良好的應(yīng)用作用。聚乙烯塑料管（PE）是以優(yōu)質(zhì)的聚乙烯樹脂作為主要原材料，生產(chǎn)時(shí)通過添加抗氧劑、紫外線吸收劑等外加劑，采用塑性擠壓成型技術(shù)生產(chǎn)的一種新型給水管。通過大量研究和實(shí)踐應(yīng)用表明，PE管材具有良好的耐腐蝕、不結(jié)垢、水阻小、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其具有較優(yōu)越的柔韌性、抗沖擊和抗震性，對(duì)工程地形地貌、地質(zhì)水文等條件適應(yīng)性較高，已成為給水工程設(shè)計(jì)、施工和技術(shù)改造優(yōu)選的輸配水材料[1]。為了給工程施工建設(shè)提供準(zhǔn)確的管材質(zhì)量評(píng)定結(jié)論，促進(jìn)工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)和PE管材市場(chǎng)健康穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)PE管材質(zhì)量和性能進(jìn)行全面檢測(cè)分析，保障給水工程質(zhì)量尤為重要。

1 聚乙烯（PE）給水管的材料性能

為規(guī)范PE給水管材的生產(chǎn)，確保管材質(zhì)量，我國(guó)先后采用和頒布了《供水用聚乙烯管管材規(guī)范》（ISO4427：1996）、《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）、《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T17219-1998）等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)生產(chǎn)原材料不同，聚乙烯PE管有多種類別，如：PE32、PE42、PE63、PE80和PE100級(jí)等。但從我國(guó)給水、農(nóng)村飲水、灌溉等工程實(shí)踐應(yīng)用來看，PE80級(jí)和PE100級(jí)構(gòu)成的聚乙烯PE管使用范圍最廣泛，工程應(yīng)用最多。根據(jù)管材密度成分來劃分，PE又可以劃分為HDPE（高密度PE管）、MDPE（中密度PE管）和LDPE（低密度PE管）三種類型。根據(jù)材料性能及衛(wèi)生生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，給水用PE管需為藍(lán)色或黑色加藍(lán)條標(biāo)識(shí)。相比PVC-U管、PP-R管、PB管、塑料復(fù)合管等其他塑料管材，PE管具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。

1.1 質(zhì)量輕、耐腐蝕強(qiáng)

PE管以分子量較強(qiáng)的聚乙烯作為主要材料，其在23℃條件下管材密度約930～955kg/m3，重量約為同直徑鋼管的10%。由于PE密度小、質(zhì)量輕，可以大大減輕材料運(yùn)輸成本和施工難度。PE管在生產(chǎn)過程中，通過添加抗氧化劑、紫外線吸收劑等外加劑，自身具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，可以耐工程地質(zhì)環(huán)境中常見的化學(xué)腐蝕及細(xì)菌、真菌等藻類生長(zhǎng)，直埋敷設(shè)無需采取特殊防腐處理，綜合使用壽命高達(dá)50年，綜合養(yǎng)護(hù)成本較低。

1.2 柔韌性好、施工便捷

PE管相比其他塑料管材具有獨(dú)特的柔韌性，其斷裂伸長(zhǎng)率很高（可達(dá)500%以上）且耐刮傷能力優(yōu)良，可采用熔接焊接[2]。在PE管敷設(shè)時(shí)移動(dòng)、適度彎曲均較容易。PE管可順著深溝蜿蜒敷設(shè)，能夠根據(jù)施工實(shí)際情況通過適度彎曲繞過場(chǎng)地開挖出現(xiàn)的障礙物，施工便捷。PE管其良好的柔韌性和繞曲性能，可以采用長(zhǎng)盤管裝箱方式（目前，直徑在160mm以下的HDPE管材均可采用長(zhǎng)盤管），有利于管材運(yùn)輸和安裝。

1.3 管阻小、連接方便

PE管管內(nèi)外壁光滑，摩擦系數(shù)極低（粗糙系數(shù)僅為0.009），管阻小可以大大降低給水工程中的水壓損失，管道水頭損失要比同型號(hào)鋼管小1/5，輸水成本大大降低。PE管工程適應(yīng)性強(qiáng)，不僅耐腐蝕適合絕大部分水文地質(zhì)環(huán)境，同時(shí)其可以在-60～+40℃范圍內(nèi)安全穩(wěn)定使用，工程應(yīng)用范圍較廣。相比其他管材，PE管在較大溫度范圍內(nèi)，管材性能波動(dòng)較小，有利于冬季低溫和夏季高溫施工，不會(huì)因寒冷天氣產(chǎn)生脆裂，也不會(huì)因?yàn)楦邷靥鞖猱a(chǎn)生較大形變，確保給水工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)[3]。聚乙烯材料PE管斷面，既可以采用機(jī)械連接，也可以采用熱熔或電熔焊接，焊接時(shí)間持續(xù)較短，焊接質(zhì)量較高，施工便捷。工程中通常采用熔接連接，通過熱熔或電熔焊接，管口和管體融合為一體，可以有效避免像其他管材那樣在接口處容易出現(xiàn)斷裂、裂縫等質(zhì)量問題。

1.4 導(dǎo)熱性低、彈性模量小

PE管自身導(dǎo)熱性較低，在20℃時(shí)其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.43W/mk，僅為同規(guī)格鋼管（43～52W/mk）的1%。PE管運(yùn)行中熱交換能力較差，由此可以克服冬季寒冷冰凍問題。相比其他輸水管材，一般情況下無需采取特殊保溫措施，直埋敷設(shè)即可且供水可靠性高。另外，PE管彈性模量E值也較其他管材小，相應(yīng)溫度變換引起的熱脹冷縮效應(yīng)不大，無需像其他管材那樣需要設(shè)置特殊補(bǔ)償措施，施工便捷，運(yùn)行可靠。

PE管雖具有以上優(yōu)點(diǎn)，但由于聚乙烯原材料自身特性，PE管也存在強(qiáng)度低、使用壓力偏低、無阻燃性、外露容易老化等問題，如：遇到堅(jiān)石、金屬碰撞時(shí)易出現(xiàn)凹坑甚至穿孔等危害；遇上火災(zāi)無阻燃能力；無法應(yīng)用到高壓供水環(huán)境；不能長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界環(huán)境中，日曬雨淋易發(fā)生老化，長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)堆放不方便。因此，為了確保PE管符合工程實(shí)際應(yīng)用需求，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)管材質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)評(píng)價(jià)，確保工程具有較高質(zhì)量保證就非常必要。

2 聚乙烯PE管質(zhì)量檢測(cè)及操控要點(diǎn)

2.1 靜液壓試驗(yàn)

靜液壓試驗(yàn)可以對(duì)PE管材和焊口力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確保在環(huán)向壓力作用下管材不會(huì)出現(xiàn)破裂、滲漏等問題。恒定靜壓狀態(tài)下，根據(jù)《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）規(guī)定，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)類別選擇100h、165h和1000h的聚乙烯PE塑料管材的力學(xué)強(qiáng)度測(cè)試。嚴(yán)格按照《流體輸送用熱塑性塑料管材耐內(nèi)壓試驗(yàn)方法》（GB/T6111-2003）要求進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)（如：80℃環(huán)應(yīng)力作用下，PE80/PE100其強(qiáng)度值為4.6MPa/5.5MPa，即：將注滿水待檢試樣放入裝滿水、空氣或其他液體的水箱中，試驗(yàn)溫度也要根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)后，方可進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。整個(gè)測(cè)試過程中，要全程記錄數(shù)據(jù)，并待測(cè)試達(dá)到時(shí)間要求后，觀察管材是否存在破損、滲漏等破壞。如存在破損問題，則要根據(jù)測(cè)試條件，合理判斷是脆性破壞還是韌性破壞，以便最終對(duì)管材質(zhì)量做出科學(xué)的判定，為工程施工質(zhì)量控制提供依據(jù)。

2.2 斷裂伸長(zhǎng)率

斷裂伸長(zhǎng)率是管材柔韌性評(píng)定的重要指標(biāo)，通過對(duì)PE管材斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)試，可以判斷管材質(zhì)量是否滿足規(guī)范要求。斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)是《熱塑性塑料管材拉伸性能測(cè)定》（GB/T8804-2003），檢測(cè)溫度為恒定23℃以下，在拉伸強(qiáng)度測(cè)試機(jī)上按照規(guī)范要求進(jìn)行不同速度的拉伸實(shí)驗(yàn)，得出PE給水管材在斷裂時(shí)的最大拉伸率（規(guī)范要求≥350%）。

2.3 縱向回縮率

縱向回縮率是在特定條件下測(cè)試管材的收縮百分比，是判定PE管材質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。根據(jù)《熱塑性塑料管材縱向回縮率的測(cè)定》（GB/T 6671-2001）要求，對(duì)于PE80/100的PE管，試樣長(zhǎng)度為200±20mm，烘箱溫度應(yīng)控制在110±2℃，測(cè)試試樣在烘箱中放置時(shí)間應(yīng)控制在（e≤8，60；816，240）。通過測(cè)定PE管試樣的回縮率，可以判斷在受熱環(huán)境中PE管材在縱向塑性方面的穩(wěn)定性，也即通過測(cè)試來判定PE管材在日照、夏季高溫及其他熱源等作用下的綜合承受力，以判斷其綜合使用壽命能否滿足工程實(shí)踐應(yīng)用需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

為判定PE管材是否具有良好質(zhì)量，確保地下縱橫交錯(cuò)給水管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行，PE管材性能的全面檢測(cè)就顯得尤為重要。管材生產(chǎn)過程中材料不均勻性、試樣選擇代表性、測(cè)量人員操作誤差等因素均可能給測(cè)量結(jié)果帶來影響。按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試指標(biāo)要求，科學(xué)合理地開展質(zhì)量檢測(cè)，準(zhǔn)確詳實(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和客觀評(píng)定，可以確保結(jié)果真實(shí)反應(yīng)PE管材性能，確保給水工程安全可靠、高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)。

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