隨著各國經(jīng)濟的快速發(fā)展，市政建設中用于輸送常溫下水、氣、油的流體的管道也逐漸發(fā)生了變化，通常以碳鋼作為管道主體,但隨著技術(shù)的不斷升級更新,大量新材料得到開發(fā)和應用。例如：市政燃氣管道系統(tǒng),由于傳統(tǒng)管道鋼管抗腐蝕性能較低、施工難度大、造價高等因素,一直在探索追尋性能、經(jīng)濟及實用性優(yōu)越的管材來替代鋼管作為燃氣管道。這也是一直以來科學家和材料生產(chǎn)型企業(yè)努力和研發(fā)的方向,通過不斷的開發(fā)試驗及實用對比,終于，研發(fā)出了一種新型的管材，即聚乙烯PE管材，成為替代金屬管綜合性能zui好的管材之一。
聚乙烯(PE)管具有:安裝快捷,性能安全可靠,使用周期較長等優(yōu)勢,使其應用于市政燃氣工程的綜合性價比其它各種管材中是較高的,因此聚乙烯(PE)管已成為目前較為理想的燃氣埋地用管材,具有較大的開發(fā)和應用前景。
1 埋地燃氣管道工程對于管材的基本要求
燃氣管道要承受一定的壓力。燃氣泄漏將會導致爆炸、火災、人身傷亡,造成重大經(jīng)濟損失。因此,對燃氣管材的基本要求是:有足夠的機械強度(抗拉強度、延伸率),連接性好,具有不透氣性。燃氣管材必須具有以下基本特性。
1.1 材料的強度性能
管道材料的強度性能從抗拉強度極限、屈服極限、延伸率等幾個參數(shù)進行分析。這幾個參數(shù)因材質(zhì)的不同而有較大的變化,鋼管的抗拉強度極限一般為335～565MPa,[1]屈服極限一般為205～480MPa,鋼的延伸率越大,其屈服極限越低,塑性越好,則越易焊接加工。
1.2 材料的斷裂韌性
管道斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂兩種。過大的拉應力和裂紋缺陷是韌性斷裂的主要原因,低溫、應力和裂紋缺陷3種條件共同作用是脆性斷裂的主要原因。為了防止管道在工作條件下斷裂,在管材生產(chǎn)和施工過程中應注意消除管道裂紋缺陷并減小外應力。
1.3 材料的可靠連接性能
要求管材在一定的連接(對焊接、熱熔、電熔連接等)工藝方法、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式的條件下,能夠獲得可靠的連接性能。
1.4 材料的抗府蝕性能
城市用燃氣一般是經(jīng)過凈化的燃氣,可以不考慮管道的內(nèi)壁腐蝕。室內(nèi)燃氣管道長期裸露于大氣中,應考慮管材外壁的抗腐蝕能力;特別是在大氣環(huán)境比較惡劣大城市,更應該注意此項性能。
1.5 材料的溫差適應性
在惡劣環(huán)境條件下,如低溫(0～-20℃)、高溫(40℃)時,管材不發(fā)生低溫脆裂和高溫變形。
2 燃氣用聚乙烯(PE)管道特性
PE燃氣管是以優(yōu)質(zhì)聚乙烯樹脂為主要原料,添加必要的抗氧劑、紫外線吸收劑等助劑,經(jīng)擠出加工而成的一種新型產(chǎn)品,是能夠滿足上述要求的埋地燃氣管材之一。
2.1 聚乙烯(PE)管的連接方式
《燃氣用聚乙烯管道焊接技術(shù)規(guī)則》(TSG D2002-2006)推薦的PE管主要有熱熔對接和電熔連接兩種方式。
(1)熱熔對接
熱熔連接原理是將兩根PE管道的配合面緊貼在加熱工具上來加熱其平整的端面直至熔融,移走加熱工具后,將兩個熔融的端面緊靠在一起,在壓力的作用下保持到接頭冷卻,使之成為一個整體。
(2)電熔連接
聚乙烯管電熔焊接的原理是用電熔焊機給鑲嵌在電熔管件內(nèi)壁的電阻絲通電加熱,其加熱的能量使管件和管材的連接界面熔融。在管件兩端的間隙封閉后,界面熔融區(qū)的熔融物在高溫和壓力作用下,其分子鏈段相互擴散,當界面上互相擴散的深度達到了鏈纏結(jié)所必須的尺寸,自然冷卻后界面就可以得到必要的焊接強度,形成管連可靠的焊接連接。
