孫明禮

（科思茂（江蘇）管業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225500）

淺議PE管在地面以上的應(yīng)用

孫明禮

（科思茂（江蘇）管業(yè)有限公司，江蘇 泰州 225500）

PE是堅固、硬度極好的耐久性材料。如果要長久性、安裝省事、易彎曲性好、防化學(xué)物質(zhì)及其他多種優(yōu)點的管材，高密度的PE管將滿足所有的要求。

PE管；地表使用

1 PE管的地表使用介紹

能在地表使用是PE管的特征之一。PE管的一個重要應(yīng)用是要求管子可以放置在外，穿過主要地帶，可以簡單的安置于表面或者用支撐結(jié)構(gòu)懸掛著，采用這些類型的安裝一般有以下幾個原因：其一是作為臨時系統(tǒng)的經(jīng)濟考慮，其二是維護(hù)和檢查的難易度，另有就是管道不許掩埋。

PE管有完整接合、結(jié)實性好，易彎曲及質(zhì)量輕等獨特之處。以上優(yōu)勢所在使其滿足許多地表的實際使用，也之所以被廣泛應(yīng)用。這種彈性材料已被用來做臨時水纜、各種旁通管、采撈纜、礦纜、易處理管。PE管在許多任務(wù)業(yè)中用來作為泥漿運輸。諸如要用到瓷土和磷酸脂的工業(yè)中。它的易安裝和長期結(jié)實性使之應(yīng)用于石油和煤氣的收集。這種獨特管材的經(jīng)濟實用和成功表現(xiàn)使其能對抗極端氣候條件的優(yōu)勢是顯而易見的，也之所以在不同領(lǐng)域中存在。

2 設(shè)計規(guī)則

影響PE在地表安裝的設(shè)計規(guī)范包括：溫度、抗化學(xué)作用、紫外線中暴露、機械沖擊及負(fù)載。

2.1溫度

PE管地表運用的不同反映了材料適用的有效溫度范圍。當(dāng)系統(tǒng)溫度相對穩(wěn)定，地表安裝要面對更大溫度波動性，對比而言埋地式安裝相對穩(wěn)定。陽光照射、季節(jié)日夜交替等將會對地表安裝管產(chǎn)生重大影響。

常規(guī)來說，PE管在最低-75°F（-60℃）及最高-150°F（-65℃）時都能安全使用，聚乙烯是種熱塑材料，這些極限溫度將影響其工程適用度。

PE管的耐壓能力取決于生產(chǎn)時使用的聚合物的長期靜壓強度（LTHS），這個強度根據(jù)ASTMD 2837分成一系列靜壓設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值。據(jù)此，相關(guān)委員會建立了各種材料制成的管材設(shè)計建議耐壓值，PE3408管材靜力設(shè)計基礎(chǔ)23℃為1 600 PSI，在同一溫度允許800 PSI的設(shè)計壓力（HDS）。在參考溫度23℃上PE管LTHS下降，相應(yīng)地，某一DR的管子的HDS和承壓能力會隨溫度上升而減少。相反，若溫度在23℃下，LTHS和HDS會上升。換句話說，相同DR的PE管，承壓能力將因溫度下降而提高。溫度對材料硬度也有類似的影響。溫度上升，彈性模量下降。

2.2抗化學(xué)作用

不同于許多管材，一般PE管材不會由于化學(xué)作用而生銹、腐爛、凹陷及腐蝕、不會化學(xué)腐蝕、電腐蝕或漏電?？赡軙械幕瘜W(xué)影響是強氧化劑和一些碳?xì)浠衔?，如濃硫酸和濃硝酸作用是強氧化劑，而柴油和燃油則是典型的碳?xì)浠衔铩?/p>

包含這些化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境可能影響地上PE管的表現(xiàn)特征。持續(xù)的強氧化作用會導(dǎo)致表面龜裂。偶爾間歇的作用不會有這樣的影響。

碳?xì)浠衔镆话悴粌H是對PE材料造成暫時的影響。一般這個作用僅取決于管子暴露在這些碳?xì)浠衔锏臅r間。碳?xì)浠衔锏淖饔檬蛊淠蛪耗芰λp。由于PE結(jié)構(gòu)對碳?xì)涞奈?，很明顯使其拉力減小，從而增加了其物理尺寸。據(jù)觀察，持續(xù)暴露將導(dǎo)致管壁結(jié)構(gòu)擴散，最終使傳輸?shù)慕橘|(zhì)滲出。

滲透程度取決于壓力、溫度、碳?xì)浠衔锏男再|(zhì)、管材的聚合物結(jié)構(gòu)。用于地表安裝的PE管運輸碳?xì)浠衔飼r，這每種參數(shù)都要考慮進(jìn)去。各種參考文獻(xiàn)有更多關(guān)于化學(xué)物暴露對PE管的論述。

2.3紫外線中暴露

在當(dāng)PE管用于室外地表環(huán)境時，這意味著更多長時間持續(xù)受到光照射。除非有足夠保護(hù)，不然陽光的紫外線將對PE產(chǎn)生有害影響。

對天氣的研究顯示：最少2%的充分混合、擴散的碳黑添加劑才能防護(hù)不確定時間內(nèi)有害UV射線對PE管的傷害，采取這種防護(hù)措施的PE管是主要的地表安裝管材材料。地表使用時我們推薦黑管（至少2%碳黑）。

2.4機構(gòu)沖擊及負(fù)載

任何安裝在暴露環(huán)境下的管材均要受到嚴(yán)酷的周圍環(huán)境的影響。由于交通工具或其他設(shè)備的運動會使其受損，而此受損將導(dǎo)致管材表面鑿孔、歪斜或磨平。

若地上管必需裝在交通繁忙或有過多機構(gòu)的區(qū)域（如沿路敷設(shè)），管子需額外的保護(hù)?？芍鈮?qū)⒐茏影仓糜谙渲小Ｈ魲l件許可，也可使用其他裝置。當(dāng)?shù)厣瞎艽┰焦坊蚱渌ǖ?，因而必須部分裝于地下時，可以使用埋設(shè)式柔性塑型管的PE系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

一般地，任何部分的PE管的鑿孔超過10%的墻厚，鑿孔部分需更換。當(dāng)PE管過度或持續(xù)傾斜或壓平時，它將會出現(xiàn)壓白、裂紋、裂縫或其他可見的損壞。這些區(qū)域要更換新的管材。

3 設(shè)計方法論

地表管系統(tǒng)受溫度變化影響，這些溫度變化將一定程度地影響管子的耐壓能力。預(yù)測溫度變化對管材的影響時必需考慮材料的熱脹冷縮特性。而且，地表安裝PE管系統(tǒng)的特性需作詳細(xì)分析。

3.1耐壓壓力

絕大多數(shù)情況下，管內(nèi)流動介質(zhì)比外部暴露在地上的管子溫度低些，而介質(zhì)的流動將降低暴露的管表溫度。結(jié)果，管壁僅管內(nèi)流動物質(zhì)的溫度略高些。

3.2膨脹與收縮

溫度變化將使PE管材本身物理尺寸改變，其熱脹冷縮明顯比其他材料管材明顯。在地表安裝設(shè)計中必須考慮可能的熱脹冷縮問題。由于溫度變化而產(chǎn)生的膨脹，收縮相當(dāng)顯著。實際上，溫降并不是瞬時發(fā)生，而地表由于磨擦將延緩理論上管材的伸縮。實際工程經(jīng)驗表明溫度變化而引起的實際熱脹冷縮只為理論的近一半。

3.3安裝特性

PE材料可以選擇非挖掘技術(shù)，可用于在直接鉆洞、犁溝、穿越河道、管道爆破后導(dǎo)入等工藝。管的易彎曲性減少了管件的用量，彎曲半徑可達(dá)外管徑的20～25倍。所須的操作安裝工具比金屬材料的更輕便。不需插入固定，熱熔接口有足夠的強度。重量輕、長度長、可以節(jié)省勞力和工具。地面上安裝，溫度變化引起管的收縮、膨脹。通常使用非約束的安裝方式，允許管子隨溫度變化自由伸縮。非約束的安裝要求使用管道架等可以確保管道伸縮的適當(dāng)方式安置，以免磨損，損壞管的外表層。此目的讓管自由“伸縮”，不會達(dá)到破壞點。此方式就是讓管道彎曲，像蛇形一樣，長出的管呈松馳狀態(tài)，預(yù)防降溫時的收縮。

使用PE管材對比使用其他管材，更經(jīng)濟有效?？稍谑姓ㄔO(shè)、工業(yè)上、航海上、采礦業(yè)、垃圾處理場、電纜套管和農(nóng)業(yè)中應(yīng)用。經(jīng)測試證明它能有效地運用在地上、地表、滑動、漂浮體、海表面。

4 結(jié)語

PE管在采礦、埋地和類似應(yīng)用中的表面證明在傳送各種物體的性能比其他很多昂貴的材料更好。PE管化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，有很好的抗腐蝕作用。它不需特殊的保護(hù)也不要昂貴的強制維護(hù)。比起其他管材更能全面地抗酸、鹽腐蝕。

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揚子石化開發(fā)出“三高”車用聚丙烯新品

揚子石化塑料廠與北京化工研究院合作開發(fā)出新型聚丙烯汽車專用料-PPB-MM60-VH，它是乙烯和丙烯的共聚產(chǎn)品，具有高融指、高抗沖和高模量等“三高”特性，主要用于改性企業(yè)對汽車行業(yè)不同用料的改性，以滿足汽車不同部件的抗沖擊、高剛性等要求。

產(chǎn)品各項主要指標(biāo)與國外同類產(chǎn)品相當(dāng)，填補了這一產(chǎn)品國產(chǎn)空白，具備了替代進(jìn)口料的潛力。

燕豐 供稿

Application of PE pipe on the ground

TQ320.724

1009-797X（2016）10-0073-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.029

孫明禮（1973-），男，工程師，研究方向為塑料制品加工。

2016-04-13