聚乙烯管道的特性及在给水领域中的应用

摘 要：本文论述了聚乙烯管道的特性，今后的发展情况，及在给水领域中的应用，在管道领域发生了一场革命性的进步，即“以塑代钢”。高分子材料以其丰富的来源，低廉的造价以及更多金属管的优点，越来越多金属管逐渐被高分子材料取代，塑料管材开发利用的深化，生产工艺的不断改进，塑料管道淋漓尽致地展示其卓越性能。在这些繁多的高分子合成材料中，聚乙烯以其优异的性能在管道领域里越来越得到众多使用者的关注。

关键词：聚乙烯管道；给水；应用领域

1 概述

自从有人类文明以来，管道应用就一直伴随着人民日常生活及工农业生产之中。管道星罗棋布般地分布在城镇及乡村，用来输送水、气、石油以及各种化学物质，满足人类的各种需求。然而长期以来，管道所使用的材质却大多限于钢、铸铁、钢筋水泥、陶瓷等几种，腐蚀、泄漏、污染等问题则不断地危害着人们的生命健康及我们赖以生存的环境。人们每年不得不投入大量的人力、财力、物力去维修，更换因腐蚀毁坏而报废的管道，但却从没从根本解决传统管道的寿命问题，管道泄漏对人们生命财产造成的损害、危险以及对环境造成的危害依然在持续。

从上个世纪中叶开始，在管道领域发生了一场革命性的进步，即“以塑代钢”。由于有机化学的发展取得了重大的突破，高分子材料的合成成功及大量生产，为管道的发展注入了新的活力。高分子材料以其丰富的来源，低廉的造价以及更多金属管的优点，越来越多金属管逐渐被高分子材料取代，塑料管材开发利用的深化，生产工艺的不断改进，塑料管道淋漓尽致地展示其卓越性能。在这些繁多的高分子合成材料中，聚乙烯（PE）以其优异的性能在管道领域里越来越得到众多使用者的关注。

2 聚乙烯管道的历史

1933年英国ICI公司首先发现了聚乙烯（PE）。发展至今，聚乙烯已是由多种工艺方法生产的、具有多种结构和特性及多种用途的系列品种树脂，已占世界合成树脂产量的三分之一，居第一位，聚乙烯的用途之一是可以用来生产管材。

聚乙烯管过去习惯上按照聚乙烯树脂的密度划分，分为低密度（LDPE）及线型低密度聚乙烯管（LLDPE），中密度聚乙烯管（MDPE）和高密度聚乙烯管（HDPE）。由于材料的不断进步，密度已不能反映聚乙烯作为管材的本质性能。经过不断探索，国际上逐渐对聚乙烯管材料性能的评价形成了系统科学的标准评价方法，即按照管材树脂最低要求的长期静液压强度（MRS）对管材材料等级进行划分。根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS），目前国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。

聚乙烯管应用之初，由于能承受内压，根据其耐腐蚀性能和熔接接头严密性好的优点，将其用于给水管道，聚乙烯用于给水管道至今已50多年历史。聚乙烯管近年能够有迅速的发展，其基础是由于国际上对于聚乙烯一直不断地在研究和改进，并在材料性能上取得重大的进步。

3 聚乙烯管道的发展

聚乙烯管材材料发展，公认分为三代，即三个发展阶段：第一代材料抵抗开裂性能较差，相当于现在的PE63以下等级的聚乙烯管材材料，使用的压力较低、口径较小。二十世纪70年代末，发展出第二代HDPE，该材料定级为PE80级。几年之后，具有较高的长期静液压强度和抗慢速开裂能力的MDPE用作压力管道材料出现，即现在被称为PE80级聚乙烯管材材料，和HDPE一样具有MRS8.0MPa级别，同时赋予管道更好的柔性和长期性能。从此以后，MDPE快速占领了输水和燃气输送的管道市场。20世纪80年代末出现的被称为第三代聚乙烯管材料PE100，这种优异的性能为提高管网输送压力、增大管道口径、扩大管道应用范围创造了条件，使大口径聚乙烯管的使用也具有了优势。目前国外新一代的聚乙烯管材原料PE125正在开发研制中，但尚未实现工业化生产。

通过长期使用的实践证明， 要确保PE管道能适应多变的工况条件并保障其运行安全可靠，从原料到管材都必须具良好的长、短期性能，包括拉伸应力、断裂伸长率、机械强度、耐环境应力开裂性、耐候性及长期静压强度等。为此，很多国家及各种组织都制定了一系列有关PE原料、管材性能要求及检验方法、管材管件設计准则、规格、检验要求及方法、施工等的标准和规范，有效地推动了PE管道的发展及应用。到今天为止，PE管道已被广泛地应用于气体输配、市政给水、工业供水、油田生产、灌溉、污水排放及化工等各个领域。

目前，国内引进了相当数量的国际一流聚乙烯管道产品生产线，掌握了聚乙烯管道的生产与使用技术，形成了相当规模的生产能力。国内石化行业也开始对聚乙烯管道专用原料进行了大量的开发工作，引进国外合成工艺技术，并开始按照国际标准要求对管材原料进行定级。国外使用聚乙烯给水管道系统的成熟经验，也为我国快捷、安全、经济地推广聚乙烯管道奠定了良好的基础。经过几年的推广应用，聚乙烯管道在市政给水领域已开始逐步采用，并呈现出快速发展的态势。

4 聚乙烯管道的特性

聚乙烯管道材料具有优良的化学稳定性、耐老化及抗环境应力脆裂性能，使用温度范围宽、承压能力好，韧性好，并且有良好的物理机械性能。

与钢管、铸铁管相比，聚乙烯管道圆满地解决了腐蚀和接头泄漏两大难题。聚乙烯管道系统具有以下一系列优点：连接可靠、不泄漏，耐腐蚀性好，良好的卫生性能，低温抗冲性好，使用寿命长，耐磨性好，高韧性，抗应力开裂性好，聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力，良好的快速裂纹传递抵抗能力，密度小、重量轻、运输、安装方便，安装管道系统成本低、综合造价低、维护使用成本低。由于与众不同的施工特点，往往为用户带来巨大的经济效益。因此PE管道应用领域更为广泛。

5 聚乙烯管道的应用领域

由于聚乙烯管道的优越性能，不仅可以用作自来水、天然气等的输配管道，也可作为化学介质、腐蚀性废水、污水、矿渣、泥浆等介质的长期输送管道。从使用方式上，HDPE管道可以埋设、地面敷设、水中管路以及对旧管道进行穿插更新。

自来水管道， 燃气输送管道，排污管道，工业用管道。因HDPE具有良好的化学稳定性，因此可广泛用于化学、食品、石化、酿造、饲料、制药、造纸的料液输送和工业用水管路， 疏浚及矿用管道，等其它用途。另外，HDPE管道可用作低压排灌管路；地下或建筑物内外的电通讯线路、电力电缆的保护套管、保温套管等等。

6 聚乙烯管道是市政供水的理想选择

我国城市供水行业选择市政给水管材的基本原则是：a 能承受要求的内压和外荷载； b 使用性能可靠，维修工作量少，施工方便；c 使用年限长；内壁光滑，输水能力基本保持不变；d 造价低。聚乙烯管道可以说完全满足这些要求。聚乙烯管重量轻，PE管连接可靠，系统严密，基本上属零泄露；PE管网的正常运行、维护和保养费用低；PE管在额定温度、压力下可安全使用50年，其社会效益更是不言而喻。城市供水要求提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低能耗，降低漏耗和降低药耗。通过对聚乙烯管道特性的分析及与其他类管道的比较，可以认为聚乙烯管道比较理想地解决了上述问题。

聚乙烯管道系统是主要由管材、管件以及其他配套产品构成的。聚乙烯管材的生产在挤出生产线上进行，目前先进的挤出生产线基本上实现了全自动控制，能够自动上料、自动计量进料、自动切割和卷曲，产品质量更加稳定，生产效率明显提高。

7 结论

综上所述，聚乙烯管道所具有的优越性能使之成为市政给水管网的最佳选择。选用聚乙烯给水管道，将使我国给水管网可迅速达到国际管网的先进水平，既有利于经济建设，又有利于提高中国人民的生活质量和健康水平。今后在推广应用过程中，只要充分了解聚乙烯管道的特性，熟练掌握聚乙烯管道的连接施工技术，不断完善管件品种规格，聚乙烯管道在我国市政给水领域的应用前景将是一片光明。

作者简介

孙增印（1974-）女，籍贯：山东省济南 现职称：馆员，学历：大本 研究方向：档案管理。