PE给水管性能及质量检测项目分析
2018-09-13卢俏
卢俏
摘 要：PE给水管由于在耐腐蚀、工程适应性、性价比等方面较其他管材具有独特的优越性，在建筑给水、农村饮水、农业灌溉等工程领域得到广泛推广应用。为确保PE给水管具有良好质量，掌握PE管材料性能及检测方法尤为重要。文章对工程中常用的PE80/PE100级的PE管材性能和检测项目及评价指标进行了分析，以期与同行进行技术交流。
关键词：PE管；质量检验；耐腐蚀；力学性能
中图分类号：TU991.36 文献标志码：A 文章编号：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蚀强、质量轻、焊接施工便捷、阻力小、性价比高等优点，在建筑给水、农村安全饮水、农业灌溉等工程领域得到广泛推广应用，且发挥非常良好的应用作用。聚乙烯塑料管（PE）是以优质的聚乙烯树脂作为主要原材料，生产时通过添加抗氧剂、紫外线吸收剂等外加剂，采用塑性挤压成型技术生产的一种新型给水管。通过大量研究和实践应用表明，PE管材具有良好的耐腐蚀、不结垢、水阻小、质量轻、使用寿命长和性价比高等优点，同时其具有较优越的柔韧性、抗冲击和抗震性，对工程地形地貌、地质水文等条件适应性较高，已成为给水工程设计、施工和技术改造优选的输配水材料[1]。为了给工程施工建设提供准确的管材质量评定结论，促进工程高效优质的施工建设和PE管材市场健康稳定发展，对PE管材质量和性能进行全面检测分析，保障给水工程质量尤为重要。
1 聚乙烯（PE）给水管的材料性能
为规范PE给水管材的生产，确保管材质量，我国先后采用和颁布了《供水用聚乙烯管管材规范》（ISO4427：1996）、《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）、《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T17219-1998）等规范标准。根据生产原材料不同，聚乙烯PE管有多种类别，如：PE32、PE42、PE63、PE80和PE100级等。但从我国给水、农村饮水、灌溉等工程实践应用来看，PE80级和PE100级构成的聚乙烯PE管使用范围最广泛，工程应用最多。根据管材密度成分来划分，PE又可以划分为HDPE（高密度PE管）、MDPE（中密度PE管）和LDPE（低密度PE管）三种类型。根据材料性能及卫生生产标准要求，给水用PE管需为蓝色或黑色加蓝条标识。相比PVC-U管、PP-R管、PB管、塑料复合管等其他塑料管材，PE管具有质量轻、耐腐蚀、柔韧性好等优点。
1.1 质量轻、耐腐蚀强
PE管以分子量较强的聚乙烯作为主要材料，其在23℃条件下管材密度约930～955kg/m3，重量约为同直径钢管的10%。由于PE密度小、质量轻，可以大大减轻材料运输成本和施工难度。PE管在生产过程中，通过添加抗氧化剂、紫外线吸收剂等外加剂，自身具有较强的耐腐蚀性，可以耐工程地质环境中常见的化学腐蚀及细菌、真菌等藻类生长，直埋敷设无需采取特殊防腐处理，综合使用寿命高达50年，综合养护成本较低。
1.2 柔韧性好、施工便捷
PE管相比其他塑料管材具有独特的柔韧性，其断裂伸长率很高（可达500%以上）且耐刮伤能力优良，可采用熔接焊接[2]。在PE管敷設时移动、适度弯曲均较容易。PE管可顺着深沟蜿蜒敷设，能够根据施工实际情况通过适度弯曲绕过场地开挖出现的障碍物，施工便捷。PE管其良好的柔韧性和绕曲性能，可以采用长盘管装箱方式（目前，直径在160mm以下的HDPE管材均可采用长盘管），有利于管材运输和安装。
1.3 管阻小、连接方便
PE管管内外壁光滑，摩擦系数极低（粗糙系数仅为0.009），管阻小可以大大降低给水工程中的水压损失，管道水头损失要比同型号钢管小1/5，输水成本大大降低。PE管工程适应性强，不仅耐腐蚀适合绝大部分水文地质环境，同时其可以在-60～+40℃范围内安全稳定使用，工程应用范围较广。相比其他管材，PE管在较大温度范围内，管材性能波动较小，有利于冬季低温和夏季高温施工，不会因寒冷天气产生脆裂，也不会因为高温天气产生较大形变，确保给水工程高效优质的施工建设[3]。聚乙烯材料PE管断面，既可以采用机械连接，也可以采用热熔或电熔焊接，焊接时间持续较短，焊接质量较高，施工便捷。工程中通常采用熔接连接，通过热熔或电熔焊接，管口和管体融合为一体，可以有效避免像其他管材那样在接口处容易出现断裂、裂缝等质量问题。
1.4 导热性低、弹性模量小
PE管自身导热性较低，在20℃时其导热系数仅为0.43W/mk，仅为同规格钢管（43～52W/mk）的1%。PE管运行中热交换能力较差，由此可以克服冬季寒冷冰冻问题。相比其他输水管材，一般情况下无需采取特殊保温措施，直埋敷设即可且供水可靠性高。另外，PE管弹性模量E值也较其他管材小，相应温度变换引起的热胀冷缩效应不大，无需像其他管材那样需要设置特殊补偿措施，施工便捷，运行可靠。
PE管虽具有以上优点，但由于聚乙烯原材料自身特性，PE管也存在强度低、使用压力偏低、无阻燃性、外露容易老化等问题，如：遇到坚石、金属碰撞时易出现凹坑甚至穿孔等危害；遇上火災无阻燃能力；无法应用到高压供水环境；不能长时间暴露在外界环境中，日晒雨淋易发生老化，长时间存储堆放不方便。因此，为了确保PE管符合工程实际应用需求，按照规范标准要求对管材质量进行全面检测评价，确保工程具有较高质量保证就非常必要。
2 聚乙烯PE管质量检测及操控要点
2.1 静液压试验
静液压试验可以对PE管材和焊口力学性能进行评价，以确保在环向压力作用下管材不会出现破裂、渗漏等问题。恒定静压状态下，根据《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）规定，应根据试验类别选择100h、165h和1000h的聚乙烯PE塑料管材的力学强度测试。严格按照《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》（GB/T6111-2003）要求进行静液压试验（如：80℃环应力作用下，PE80/PE100其强度值为4.6MPa/5.5MPa，即：将注满水待检试样放入装满水、空气或其他液体的水箱中，试验温度也要根据测试标准进行合理调节后，方可进行静液压试验。整个测试过程中，要全程记录数据，并待测试达到时间要求后，观察管材是否存在破损、渗漏等破坏。如存在破损问题，则要根据测试条件，合理判断是脆性破坏还是韧性破坏，以便最终对管材质量做出科学的判定，为工程施工质量控制提供依据。
2.2 断裂伸长率
断裂伸长率是管材柔韧性评定的重要指标，通过对PE管材断裂伸长率的测试，可以判断管材质量是否满足规范要求。断裂伸长率检测的标准是《热塑性塑料管材拉伸性能测定》（GB/T8804-2003），检测温度为恒定23℃以下，在拉伸强度测试机上按照规范要求进行不同速度的拉伸实验，得出PE给水管材在断裂时的最大拉伸率（规范要求≥350%）。
2.3 纵向回缩率
纵向回缩率是在特定条件下测试管材的收缩百分比，是判定PE管材质量优劣的重要指标之一。根据《热塑性塑料管材纵向回缩率的测定》（GB/T 6671-2001）要求，对于PE80/100的PE管，试样长度为200±20mm，烘箱温度应控制在110±2℃，测试试样在烘箱中放置时间应控制在（e≤8，60；8
3 结束语
为判定PE管材是否具有良好质量，确保地下纵横交错给水管道的安全稳定运行，PE管材性能的全面检测就显得尤为重要。管材生产过程中材料不均匀性、试样选择代表性、测量人员操作误差等因素均可能给测量结果带来影响。按规范标准及测试指标要求，科学合理地开展质量检测，准确详实的检测数据和客观评定，可以确保结果真实反应PE管材性能，确保给水工程安全可靠、高效优质的施工建设。
参考文献：
[1]张敬仲，朱伟芳.聚乙烯（PE）给水管施工工艺及质量检查[J].甘肃科技，2009，25（15）：135-136，179.
[2]刘登航.浅谈塑料管材管件的认识与检测及其推广应用[J].山西建筑，2008，（04）：183-184.
[3]汪文忠.塑料管材管件的检测与应用[J].塑料制造，2016（07）：58-59.
[4]赵彦坤.在市政给排水工程施工PE管的应用[J].科技创新与应用，2012（10）：77.
