PE工程技术手册11月.doc

前 言 聚乙烯（PE）管材具有柔韧性好、耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良等特点，管材、管件连接可采用热熔承插、热熔对接及电熔等连接方式，使管材、管件熔为一体，系统安全可靠，施工成本低，在工程应用中发展迅速。大力推广PE管，符合国家建设部、国家经贸委发展化学建材的指导方针，符合人们生活水平提高的发展需要。联塑公司的聚乙烯（PE）给水管道规格、尺寸及性能均符合GB/T13663-2000给水用聚乙烯(PE)管材标准的要求；燃气用埋地管道规格、尺寸及性能均符合GB15558.1-1995燃气用埋地聚乙烯管材、GB15558.2-1995燃气用埋地聚乙烯管件标准的要求。 联塑公司PE管道原材料均选用进口的聚乙烯材料。其中，给水管原材料选用国外进口的PE100聚乙烯材料；燃气管原材料选用比利时菲纳FINA公司的PE80聚乙烯材料。 本手册适用于市政供水系统、建筑给水系统以及居住小区、厂区埋地给水系统、燃气输配、工业和水处理管道系统等的设计、施工及验收。 本手册参照现行技术规程及国内给排水界有关专家的建议的基础上编制的，属本公司产品应用推广资料。聚乙烯给水系统与燃气用埋地管道系统的设计、施工及验收，应符合国家和地方有关标准、规范或规程要求。聚乙烯（PE）管道概述一、聚乙烯（PE）管道的发展 聚乙烯（PE）管道已成为PVC-U管道之后，世界上消费量第二大的塑料管道品种，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通讯等领域。聚乙烯（PE）管道的应用始于20世纪40年代，最初一代聚乙烯管材级树脂共聚单体含量较低，如PE32、PE40、PE63等级树脂，挤出的聚乙烯管道在进行长期静液压强度试验时会出现脆性破坏；第二代树脂为PE80等级，是在第一代树脂的基础上提高了共聚单体含量，极大改进了聚乙烯管材级树脂的耐环境应力开裂（ESCR）性能；第三代树脂为PE100等级，PE100树脂具有较高的密度和刚度，20、50年的蠕变抵抗能力提高，同时又保持了较好的ESCR性能。目前，输送燃气应采用PE80和PE100等级的中或高密度聚乙烯管；给水管通常采用PE80和PE100等级的中或高密度聚乙烯管，PE63已逐渐趋于淘汰；PE32、PE40低密度聚乙烯通常用于灌溉。二、聚乙烯（PE）管道的类别 通常是按照聚乙烯材料的特征对聚乙烯管进行分类。 1、根据树脂的密度分：按照聚乙烯树脂的密度将聚乙烯管分为低密度聚乙烯（LDPE）管；中密度聚乙烯（MDPE）管；高密度聚乙烯（HDPE）管。 2、根据材料的长期静液压强度等级分：ISO标准组织根据聚乙烯管材预测的长期静液压强度的置信下限，将管材及其原料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。类别牌号的物理力学概念是水温20、50年使用寿命、概率预测97.5%相应的静压强度（MPa），换算为最小要求强度（MRS）乘以10的材料分级数，如PE80，其最小要求强度为8.0MPa。 3、根据管道用途分：根据管道用途可分为给水用聚乙烯管和燃气用聚乙烯管。三、聚乙烯（PE）管道的特性 聚乙烯（PE）管道比较圆满地解决了传统管道的两大难题：腐蚀与接头泄露。聚乙烯管的主要优点体现如下：1、耐腐蚀。2、熔接接头不泄露。 聚乙烯管道主要采用熔接连接，本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。3、对地下运动和端载荷的有效抵抗。 PE管是一种高韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%，对管基不均匀沉降适应能力非常强。4、PE管道系统挠性的巨大技术经济价值。 a、聚乙烯的挠性使PE管道可以盘卷，以较长的长度供货，避免了大量接头和管件的使用，减少了连接的工作量。我公司按实际考虑，dn63的PE管以盘卷形式供货。b、较大管径的PE管可以在地面上（即管沟外）连接好后再铺入管沟，减少了连接的难度和工作量。c、在某些场合（如穿过公路、铁路路基，河流等场合），可以利用聚乙烯管的挠性和质量轻，以及具有优良的耐刮痕能力，施工时可以不开挖管沟，采用定向钻孔技术敷设聚乙烯管道。d、可以用长管沉入的方法在江河湖底敷设聚乙烯管道。施工时在敷设管道位置预先连接成一条长管，然后直接固定重物沉入水底。e、用PE管做衬管的方法修复旧的城市给水管。5、具有良好的快速裂纹传递抵抗能力。6、使用寿命长。 聚乙烯压力管道系统的安全使用寿命为50年以上。这已为国际标准和国外一些先进标准所确认。7、易回收利用。 聚乙烯材料是环保型的材料，可以回收再利用，即使焚烧处理，也不会产生对环境有影响的物质。聚乙烯（PE）给水管道1 材 料1.1联塑公司生产的PE管系列产品均有质量检验部门的检验证书，并具备卫生及有关部门的认证文件。1.2联塑公司生产的PE管以进口PE100为原材料，生产的产品具有更高的耐压强度，良好的抗快速开裂性能。1.3给水PE管为蓝色，管材标准长度为6m，外径小于63mm的管材以盘卷形式供货，也可根据用户要求协商确定。1.4联塑公司PE管材共有三个公称压力等级：0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa；管件由注塑承插热熔管件、电熔管件、对接焊制管件等组成。1.5聚乙烯管材、管件，卫生性能均符合生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价（GB/T17219-1998）的要求。1.6管材的性能指标符合GB/T13663-2000给水用聚乙烯(PE)管材标准的要求。其物理力学性能见下表：项目技术指标密度(g/cm3)0.9410.965维卡软化温度()126纵向回缩率3%弹性模量MPa600900线膨胀系数（mm/m）0.160.20氧化诱导时间（200）/min20断裂伸长率350%液压试验20，100h，环向应力12.4MPa无渗漏，无破裂80,165h，环向应力5.5MPa无渗漏，无破裂80,1000h，环向应力5.0MPa无渗漏，无破裂1.7给水用PE100管材的公称外径dn、公称壁厚en、公称压力如下表：公称外径dn（mm）公 称 壁 厚 en（mm）标 准 尺 寸 比SDR26SDR17SDR11公 称 压 力 （MPa）0.61.01.6202.3252.3323.0403.7504.6635.8754.56.8905.48.21104.26.610.01606.29.514.62007.711.918.22509.614.822.731512.118.728.640015.323.736.350019.129.745.463024.137.457.2注：SDR公称外径与壁厚之比（dn /en）2管道应用领域聚乙烯（PE）管道给水管道广泛应用于市政供水、建筑给水、旧管线修复、工业及水处理等各个领域，但不适用于室内消防管道。3 管道连接3.1 管道的连接方式主要有：3.1.1 dn63时，采用热熔承插连接或电熔连接；3.1.2 dn75时，采用热熔对接或电熔连接；3.1.3与金属管及管路附件的连接，可采用法兰连接或过渡管件连接等方法。3.2 热熔承插连接3.2.1使用该方法连接时，采用热熔焊机，具体步骤如下：（1） 检查管材表面质量，连接部位清洁无损，断口平整表面光滑无毛刺；（2） 测量承口深度，在管材表面作出标记；（3） 管口用专用刮刀对管材连接部位表面进行处理，确保周边为新面层，口部宜进行倒角，坡口应为30，表面坡口长度不大于2.0mm；（4） 对管件承口面用干布揩擦，清洁表面；（5） 管材、管件同时插入加热器，对连接部位加热；（6） 管材、管件加热时间，扶持及冷却时间应符合热熔机设备说明书规定；（7） 热熔焊接结束，应在管件承口形成凸缘环；（8） 管材、管件超过规定冷却时间后方可进行下一步操作。聚乙烯管（SDR11）热熔套接推荐工艺参数（熔接温度为26010）公称外径（mm）加热时间（s）最大转换时间（s）最小冷却时间（min）2054225742328644012645018646324863.3热熔对接3.3.1使用该方法连接时，采用热熔对接焊机，具体步骤如下：（1）把待连接管材置于焊机夹具上并夹紧。（2）清洁管材待连接端并铣削连接面。（3）校直两对接件，使其错位量不大于壁厚的10%。（4）放入加热板。（5）加热完毕，取出加热板。（6）迅速接合两加热板，升压至熔接压力并保压冷却。3.3.2操作人员应遵循热熔焊机的操作规范和本公司推荐的焊接参数见下表：壁厚（mm）预热时的卷边高度h（mm）。（预热温度21010；预热压力0.15MPa）加热时间（s）。（温度21010；预热压力：0.01MPa）允许最大切换时间（s）焊缝在保压状态下的冷却时间（min）（焊接压力：0.15MPa）2.03.90.5304044407056107.011.41.070120610161201708172421025010253228.332.31.52803201233403.4电熔连接电熔承插连接的特点是连接方便、迅速，外界因素干扰小，在口径较小的管道及施工困难的场合下应用比较经济，步骤如下：（1）清洁管材待连接面上的污物，标出插入深度，刮除其表皮。（2）把管材固定在机架上，将电熔管件套在管材上。（3）校直待连接件，保证在同一轴线上。（4）通电熔接,待信号眼内有熔体流出，电熔完成。（5）冷却。 连接时，通电加热时的电压和加热时间选择应符合电熔连接机具生产厂家的规定。电熔连接冷却期间，不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。3.5 过渡连接在与金属管及管路附件（如阀门、水表等）的接口连接处采用丝扣或法兰等过渡管件进行连接。4管材、管件运输及贮存4.1管材、管件在搬运时应轻拿轻放，不得剧烈碰撞，避免接触尖锐物件。4.2管材、管件应贮存在室内或棚内通风良好的地方，不应露天堆放，避免阳光曝晒。4.3管材堆放场地应平整、干燥清洁，不得沾有污物油类，堆放整齐，高度不超过1.5m。4.4管材属可燃物，不得与其他易燃物品贮存在一个仓库内。5管道的设计5.1管道公称压力等级的考虑5.1.1管道在规定使用条件和长期工作温度范围内，应确保使用寿命五十年。其公称压力应满足系统最大工作压力的要求。5.1.2管件压力等级宜大于管材的压力等级。5.1.3管材适温性能。管道输送介质的适宜温度范围为040，以室温最佳。PE管道的公称压力（PN）是指在20时的内水压力指标。若介质温度在 2040之间时，应按下表不同温度的下降系数（ft）修正工作压力（Pw）。不同温度的下降系数水温t（）203040下降系数（ft）1.00.870.74可根据工程输送介质水的实际温度情况来确定管材的压力等级，计算公式：工作压力PwftPN。5.2管道水力计算5.2.1管道沿程水头损失应按下式计算： I=4.274710-9dnj-4.774Q1.774 式中 I管道单位长水头损失10KPa/m； dnj管道计算内径（mm）； Q管道计算流量（L/S）。5.2.2管道设计流速宜取0.82.0m/s，一般为0.81.2m/s。5.2.3管道局部水头损失应按管网沿程损失2030%来计算，百分数取值由系统管件数量确定，数量少取下限，数量多取上限。5.3管道温差变形的考虑5.3.1埋地PE管道，夏天，dn110的管路可稍微蛇形铺设，dn110以上管路因有足够的土壤阻力，可抵抗热应力，无需预留管长；冬天，均无须预留管长。5.3.2室内明装管道安装时的温度与实际使用温度变化，所产生的膨胀或收缩长度按下公式计算确定： L=tL式中： L计算管段的伸缩量（mm）； t温度的变化量（）； L计算直线管段的长度（m）； 管道线膨胀系数，取值在0.160.20mm/m之间。5.3.3室内明装管道补偿应优先采用折角转弯的自由臂补偿，也可采用环形、型补偿措施。环形、型补偿器顶端应设固定支承。5.3.4立管应利用穿越楼层位置设固定支承。6管道的施工6.1室内管道的施工规定1.管道宜暗装，但不得埋设在承重结构内。2.管道敷设在有可能碰撞、冰冻或阳光直射的场所应采取保护措施。3.管道穿越地下室外墙、屋面楼板、水池、水箱应有严格的防水措施。4.与金属管道附件、阀门、水表等连接处应有可靠的支承件。5.嵌墙敷设管道的管径不宜大于25mm，嵌装或埋设的管道表面水泥砂浆保护层厚度应不小于10mm。6.立管和横管活动支承间距应符合下表的规定。公称外径dn（mm）2025324050637590110横管（mm）65075085095010501200130014501600立管（mm）85010001100125014001550170018502000注：立管每层离地1.601.80应设支承。6.2室外埋地管道的施工1.室外埋设深度应根据冷冻土层深度、使用要求、地理条件等因素综合确定，通常至少在最深冷冻线以下300mm，且应符合如下条件：（1）管径dn50mm时，管顶最小埋深为500mm；（2）管径dn50mm时，管顶最小埋深为7001000mm。2.室外埋设深度，当不能满足车载要求时，管道应按设计要求采取设套管、或细石混凝土包覆等加固处理。3.管道系统中，阀门、消防栓或其他附属设施等节点处必须设立单独基础，并与之固定，同时采取防沉降措施。4.开挖沟槽，沟底要铺上沙土或合乎要求的原土整平夯实。5.管材可预先在地面上接成很长的管路，等到每个焊口都充分冷却后，直接拖到沟边并置入其中。通常较小管路可拖拉的最大安全距离100m，较大管路则为50m。6.在管道安装与铺设完毕后应尽快回填，回填时间宜在一昼夜中气温最低时刻。7.管道回填分两步：（1）用沙土或符合要求的原土回填管道两肋，一次回填高度为100150mm，捣实后再回填第二层，直到回填到管顶以上至少100mm处。在回填过程中，管道下部与管底的空隙处必须填实，管道接口前后200mm范围内不得回填，以便试压时直接观察各接头质量。（2）管道试压合格后的大面积回填，管顶300mm以上部分回填原土并填实，采用机械回填时，要从管的两侧同时回填，机械不得在管道上行驶。8.在管道试压前，管顶以上回填土厚度不应少于300mm，以防试压时管道系统产生推移。6.3旧管线的修复 以PE管道穿插更新旧管路，是一种综合性管道治理方法，插入金属管路后所形成的新的管道结构，使PE管道的防腐性能与金属管道优异的机械性能结合在一起，使整体效能大大提高，从而延长旧管路的使用寿命，并降低修复费用。其施工步骤及注意事项如下：（1）把支管接点处予以挖坑和切除。（2）清理安装时或安装后可能损坏PE管的任何过量沉淀物、锐边及突出物或腐蚀物质。（3）预先连接好足够长的待插入管并试压，无泄露时方可进行穿插。（4）穿插前应开挖足够长的导引槽，使PE管被插入时不会导致折弯超过其最小弯曲半径。（5）穿插时，被穿插的PE管端应封闭，外壳管的开口应采用硬度略小于或等于PE管的不易磨损材料制作的光滑漏斗加以屏蔽，以免损伤PE管。管接头前端应倒角，以便超越较小的障碍物。PE管在拽拉钢管时，其拉伸负荷不应超过管子屈服强度的1/2。（6）连接插入管线的PE管和支管。（7）曝露在钢管线外的PE管应能承受足够的载荷，防止压裂和剪切破坏，否则采用架设拱形保护等保护措施。7试压与清洗1.管道试压前应对系统作以下检查：（1） 管路系统进行充水排气，检查管路有无渗漏；（2）确定系统或管路段试压范围，检查分段范围内安全固定及封堵措施。2.管道系统试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.60MPa。水压试验应分二个阶段进行：2.1第一阶段，初步试压过程（1）管道系统注水，排除管道内空气；（2）用手动泵缓慢加压到试验压力，在30min内补压二次；（3）30min内压力降不超过0.06MPa为第一次试压合格。2.2第二阶段，二次试压过程 初步试压合格后进行二次试压，稳压2h，压力降不得超过0.02MPa。当二次试压超过0.02MPa，检查系统重复以上二个阶段试压过程，直至第二阶段压降符合要求为止。3.管道试压合格后，将系统内存水放空，进行管路系统消毒，消毒时应注灌含不小于20mg/L有效氯溶液，在系统内静置不少于24h，消毒结束，放空消毒液，再用生活饮用水冲洗管道，使其水质经卫生部门检测符合生活饮用水卫生标准，方可交付使用。燃气用埋地聚乙烯（PE）管道1材料1.1本公司的燃气用埋地聚乙烯（PE）管道按照GB15558标准的要求进行生产。1.2本公司生产的燃气管以PE80为原材料，具有良好的耐慢速裂纹扩展性能。1.3本公司PE燃气管颜色为黄色，也可生产用户要求的其他颜色。1.4本公司的PE燃气管材的长度一般为6米，外径小于63mm的管以盘卷形式供货，也可根据用户要求进行定加工。1.5本公司生产的PE燃气管材有0.4MPa和0.2MPa两种压力等级；管件由注塑承插热熔管件、电熔管件、对接焊制管件等组成，适用于中、低压燃气管道系统。1.6燃气用PE管材的公称外径、公称壁厚、公称压力如下表：公称外径dn（mm）壁 厚enSDR11SDR17.6工作压力0.4MPa工作压力0.2MPa基本尺寸基本尺寸203.02.3253.02.3323.02.3403.72.3504.62.9635.83.6756.84.3908.25.211010.06.316014.69.120018.211.425022.814.231528.617.940036.422.850045.528.463057.335.8 注：SDR公称外径与壁厚之比（dn /en）1.7 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道的物理力学性能见下表：项目技术指标管材管件耐应力开裂（en5mm），h（80，4.0MPa）170热稳定性(200)，min2020纵向回缩率，（110）3%压缩复原（80，4.0MPa），h170断裂伸长率350%长期静液压试验MPa（20，50年，95%）8.0短期静液压试验MPa20，9.0MPa韧性破坏时间大于100h无渗漏无破裂无渗漏无破裂80，4.6MPa脆性破坏时间大于165h无渗漏无破裂无渗漏无破裂80，4.0MPa破坏时间大于1000h无渗漏无破裂无渗漏无破裂2管道的适用范围 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道适用于工作温度在-2040，长期最大工作压力不大于0.4MPa的燃气输送用管道系统。 不同种类燃气的最大允许工作压力燃气种类最大允许工作压力（MPa）SDR11SDR17.6天然气0.4000.200液化石油气（气态）0.100人工煤气0.0053 管道连接 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道连接可采用热熔连接、热熔对接、电熔连接、