聚乙烯(PE)燃气管道的应用与发展
六、 聚乙烯管材的性能指标及检测
目前我国对聚乙烯燃气管材按PE80级原料按照GB15558.1《燃气用聚乙烯管材》标准来生产，管材的性能指标见下表：
表6.聚乙烯燃气管材的性能指标
| 序号 | 项目 | 性能要求 | |
| 1 | 长期静液压试验，MPa（20℃，50年，95%） | ≥8.0 | |
| 2 | 短期静液压强度，MPa | 20℃ | 9.0 韧性破坏时间（h）>100 |
| 80℃ | 4.6 脆性破坏时间（h）>165 | ||
| 4.0 破坏时间（h）>10002） | |||
| 3 | 热稳定性，min（200℃） | >20 | |
| 4 | 耐应力开裂，h （80℃，4.0MPa） |
≥1000 | |
| ≥1703） | |||
| 5 | 压缩复原，h （80℃，4.0MPa） |
>170 | |
| 6 | 纵向回缩率，%（110℃） | ≤3 | |
| 7 | 断裂伸长率，% | >350 | |
| 8 | 耐候性（管材累计接受≥3.5kMJ/m2老化能量后） | 仍能满足本表第2、3、7项性能要求，并保持良好的焊接性能 | |
燃气管道作为城市的能源输送系统一旦出现质量问题，会直接影响到居民的正常生活。再者，由于燃气的可燃性、易爆性，如果发生燃气泄露，极易发生爆炸事故。聚乙烯管材取代钢管、铸铁管，作为城市燃气输配管线，同样要求其安全性。要保证产品质量满足标准要求，就必须具有完善的检测手段。而且产品的质量控制从原料进厂检验开始贯穿于整个生产过程，直至产品最终出厂。质量控制主要从以下几个方面进行：
1． 原料的质量控制
原料是生产聚乙烯管材、管件的根本，原料的选择直接影响管道产品的质量。没有好的原料，后续工作再合理，生产技术再先进，也生产不出合格的产品。因此原料的选择及质量控制十分重要。原料在生产前必须按标准要求进行检验，合格以后方可用于生产。聚乙烯原料性能指标见下表：
表7.PE燃气管材专用料基本技术指标要求
| 序号 | 项 目 Items |
技术要求 Typical Value |
单位 Units |
| 1 | 密度 Density |
≥930 | kg/m3 |
| 2 | 断裂伸长率 Elongation at Break |
>500 | % |
| 3 | 热稳定性（200 ℃） Oxidation Induction Time （200 ℃） |
>20 | min |
| 4 | 耐环境应力开裂（F50） Environmental Stress crack Resistance |
≥1000 | h |
| 5 | 炭黑含量1) Carbon Black Content |
2.25±0.25 | % |
| 6 | 水分含量 Water Content |
<300 | mg/kg |
| 7 | 挥发份含量 Volatile Content |
<350 | mg/kg |
| 8 | 耐气体组分 Resistance to Gas Constituents |
≥30 | h |
| 9 | 长期静液压强度（MRS ） | ≥8.0 | MPa |
2． 生产过程的工艺控制
生产过程的工艺控制非常重要，在生产时要注意对工艺参数的设置及对物料熔体温度、熔体压力的监控。因为如果生产过程出现剪切过度，会导致熔体温度的升高，过度的剪切会使材料性能劣化，而这种劣化采用常规的检测是很难发现的。目前国内一些引进的生产线已带有微机监测控制系统，出现问题会及时发出警报。对于管材的外观尺寸，一些先进的生产线带有在线测量仪，管材的外形尺寸，可在屏幕上直接显示，如与主机相连，可实现自动调整模具，自动控制壁厚和外径。
3． 产品的检验
产品的检验包括外观、尺寸及物理性能，产品的外观主要检查是否有影响管材性能的沟槽、划伤、凹陷和杂质等；尺寸需测量外径、壁厚和长度，测量值应在标准规定的允许偏差范围内。外观尺寸检测合格的管材在按照抽样规则取样，进行物理性能的测试。测试的项目有断裂伸长率、短期静液压强度（20℃，环向应力9.0Mpa，韧性破坏时间>100h；80℃，环向应力4.0Mpa，脆性破坏时间>165h）、热稳定性、耐应力开裂（80℃，环向应力4.0Mpa，破坏时间>170h）、压缩复原（80℃，环向应力4.0MPa，破坏时间>170h）和纵向回缩率（110℃）。以上性能试验与外观、尺寸等一起作为每批产品的出厂检验项目。
七、 聚乙烯燃气管道的配套产品
1． 警示带
为保护管道在日后运行中，不受到人为的意外破坏，应在管道的上方，距管顶不小于300mm处敷设一条警示带，警示带上应有醒目的提示字样。对警示带的基本要求是宽度100mm或150mm，颜色为金黄色，警示带应能抗击回填土的冲击、压迫及土壤中化学物质的腐蚀。该警示带应与管道一样，具有不低于50年的寿命。
2． 示踪线
由于聚乙烯管道是绝缘体，因此常规的电磁法无法探测到管道的位置和深度。为能采用常规方法进行探测，要求在敷设聚乙烯管的同时，敷设一条金属示踪线。对示踪线的基本要求是：示踪线要与聚乙烯管道在同一位置或有固定的相对位置；用常规仪器能探测到；寿命与聚乙烯管道相同，不低于50年。目前一般采用聚乙烯包覆金属丝（即电线），也有在警示带内夹放金属铝箔，将警示带与示踪线合二为一。
3． 聚乙烯（PE）球阀
聚乙烯（PE）球阀的工作压力可与SDR11的聚乙烯管材相匹配，其使用寿命与聚乙烯管材一样按50年进行设计。聚乙烯（PE）球阀与金属球阀相比，其优点见下表：
表8.聚乙烯（PE）球阀与金属球阀的比较
| 金属球阀 | 聚乙烯（PE）球阀 |
| 需要钢塑转换接头，法兰，螺栓螺母垫片等 | 直接热熔或电熔连接 |
| 需要防腐处理和定期检查 | 不需要 |
| 需要定期维护和备品备件 | 不需要 |
| 需要阀门井 | 不需要 |
| 阀门的操作对聚乙烯管施加很大的应力，长期作用会减少聚乙烯管的使用寿命 | 因聚乙烯阀门直埋于地下，对阀门所施加的力均匀传递给了土壤，对聚乙烯管寿命无影响。 |
聚乙烯阀门的开闭用专用扳手在地面上完成，不同规格的阀门只要用同一规格的专用扳手便可完成阀门的开闭。聚乙烯阀门的使用寿命为50年。阀门的工作压力可与SDR11的聚乙烯管相匹配。聚乙烯（PE）球阀从结构形式上分为两种——通径孔球阀和。通径孔球阀的通孔内径与相应管材的内径大小一致，而缩径孔球阀通孔内径比相应管材的内径要小。因此，从输气量上缩径孔球阀较通径孔球阀要小，但体积也较小，重量轻，价格也相对较低。两种球阀内孔直径的比较见下表：
表9. 缩径孔球阀较通径孔球阀内孔直径的比较 单位：mm
| 规格（SDR11） | Φ63 | Φ110 | Φ160 | Φ225 |
| 通径孔 | 47 | 92 | 132 | 169 |
| 缩径孔 | 34.3 | 64 | 92 | 121 |
4. 钢塑过渡接头
在聚乙烯管道系统中，当聚乙烯管道与金属管道系统连接时，常需使用钢塑过渡接头连接，这在聚乙烯燃气管道系统的应用中是经常见到的。如聚乙烯管道出地面进户前与流量表、压力表、减压阀等的连接。钢塑过渡接头一端为聚乙烯管材，另一端为钢管，两者靠丝扣锁紧，之间靠密封圈来密封，可保证结合处不泄露。
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