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新疆圣德塑料管材有限公司

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聚乙烯管道是給水管網的最佳選擇

發布日期:2018-03-29 00:05:00

建設部科技發展中心在今年組織的大口徑塑料管生產與應用技術研討會上,分析市政工程用塑料管發展前景時指出:“十五”期間市政工程塑料管發展應以聚乙烯(PE)管為重點“,“PE”管在我國應用起步較晚,發展空間較大。    

由于PE管的優勢和國家推廣化學建材的導向,給我國PE管行業帶來了空前的發展機會。據不完全統計,僅2001年,我國PE客材廠增加40家以上,估計2002年至少再增加50家以上,從起少水平上看,PE管已大大超過鋁塑復合管、PP-R管等產品的起步水平,其特點是大量采用進口設備,投資規模大,重視產品開發和新技術的采用,骨干企業已開始形成,并有2001年5月正式頒布實旗的GB13663—2000《給水用聚烯管材》標準可使用,按此標準可生產供應給水管網所需的PE管,可滿足城市給水管網高速發展的要求。    

如果我國供水管網優先選擇PE管,將使我國供水行業實現跨越式發展,使我國供水管網接近國際先進水平。    

下僅從供水企業的根本任務一一向用戶提供清潔的飲用水,連續供應有壓務的水,節約大類賴以生存的“寶貴”水資源的角度,說明PE管能夠持續發展的優勢,與PVC管等管材的衛生性和綜合性能、使用壽命、安全性經濟等方面的比較來說明PE管將是我國供水管網的最佳選擇。

一、聚乙烯管與PVC等管材衛生性比較    

PE是由乙烯合成的高分子材料,其分子式為(CH2-CH2)n,是一種生態環保的碳氫化合物,無毒、無味,可以保證達到1998年10年1日國家技監局與衛生部聯合發布的“生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全評準”(GB/T17219—1998)和1999年9月28日建設部頒布的《飲用凈水水質標準》(CJ94-99),這兩個標準是我們管網設計選材和管網運行過程要遵循的主要法規。    

PVC管材本身無毒,如果嚴格控制生產,也是可以用供水管網的。但是于控制不嚴的情況下,可能出現問題。如:配方中誤用了有毒的助劑、PVC樹脂氯乙烯單體超標,單體氯乙烯和一些小分子在應用時轉移到水中成為水中細菌的營養劑,使殘留細菌加速繁殖,造成水質污染。另外如果PVC管采用TS(膠接)接口,所用的粘接劑很難保證無毒,同時粘劑內可能會含有有利于微生物生的物質,對飲用水的味道及水質都會一定影響。    成都水質監測站曾對不同廠家的PVC-U管材和管件進行衛生安全性抽驗,其浸泡液中有四次鉛含量嚴重超標,有一次出現氯仿、四氯化碳超標。監測站技術人員指出,鉛是一咱嚴重的蓄積性毒積性毒積性劑,是一種致癌物質,無論是由于短期還是長期攝入人體的鉛都會嚴重損害健康。氯仿、四氯化在碳也均為有高致癌風險的有機毒物。由于生產成本等因素,有不少廠家采用低價的三鹽基必硫酸負或二鹽基性亞磷酸鉛作為產品的熱穩定劑,因此產品中含鉛。產品經高氯水的浸泡,水中自然會出現大量的鉛。而氯仿和四氯化碳超標則是由于客件與管材粘接時所使用的粘合溶劑引起的。    

玻璃鋼管的內防滲層樹脂明確要求:無毒、防滲、耐磨、厚度宜2mm。這樣,防滲層應采用價格較高的間苯性不飽和聚脂樹脂,但有的廠家卻采用價格較低原鄰苯性飽和聚脂樹脂,厚度又相當薄,倘若此層出現裂紋,玻璃纖維容易浸入水中,水質受到污染。離心工藝來源于奧地利,纏繞工藝制管來源于意大利。可是維也納、羅馬以及經濟發達國家的大都市的供水管網中,沒有或很少采用玻璃鋼管材,而這些國家的廠商卻不斷缶發展中國家傾銷此類設備,被大量用于城市供水管網中,應該警惕。    

水泥壓管、內襯水泥沙漿的球墨鑄鐵管及鋼管,一衛生狀況上應注意兩個問題:一是水泥成品中往往滲入礦渣,這種水泥有無放射性指標超標的問題留心。二是上述管材內表面不應存在浮漿,就是在管道清洗后,粉塵也往往使輸水過程中懸浮物增多。    

鋼管內壁涂環氧樹脂的問題也應小心,在采用環氧樹脂內噴工藝中,選擇涂料廠家應有衛生部頒發衛生許可證,并要多次抽樣栓驗是否符合飲水衛生,在施工過程中有嚴格的工藝規程及質量保證體系。    

根據醫學界統計,發生疾病的根源有80%來源于飲水,而我國大約有70%的人口飲水達不到衛生標準。這個堪憂的局面,使我閃必須把關系人民健康的飲水衛生提到首位來。    

其次是回收問題,PVC和PE均是熱塑性塑料,理論上都可以回收利用。各國的實踐證明,由塑料制品能回收再生的比例有限,其主要的最終處理方式是焚燒。PVC因為含氯,在焚燒時會產生非常有害的物質如二惡英等;而PE僅含炭、氫兩種元素,焚燒時產生二氧化碳和水,無有害物質產生。所以,國際上PVC的應用受到一些環境保護組織日益加重的壓力,處于同一地球上的我國也不能無動于衷。

二、PE管產品成熟,材質優良、壽命長、價格低    

PE管產品技術已十分成熟,已經形成嚴謹而科學的管理設計理念。對PE管的長期使用性能的評價已經形成了系統的標準評價方法和體系。PE管材在生產設備、原材料、工藝等方面技術成熟,無論從原材料到工程施工,從新產品要求到質量控制方法,PE管道均具有完備的ISO標準(大部分已經或正在轉化為GB),這一點是其它管材所不及的。而且近年來,用于管材的PE材料一直在不斷地發展。國際上已經開發出PE125,這將進一步提高管材許用應力,降低成本。    

隨著PE材料的換代,PE管的許用應力提高了很多,PE管和PVC管在壁厚上的差距也減少了。根據GB13661-2000標準,用PE100生產給水管,在壓力等級是1MPa時,直徑200毫米的PE100管的規定厚度是11.9毫米,和PVC管的厚度比是1.37比1,質量比約是0.93比1.即是說在同樣的壓力和同樣直徑下,用PE100管已經比PVC管質量少。價格低廉,使用壽命長,提高了PE管的市場競爭力。PE管的安全使期為50年以上,這一點不僅已為國際標準和新國際所,而且已被先進國家的證明。

三、PE管的基本物性和綜合性能評價與PVC和其它管材的比較  1.PE管較PVC管,鋼客的基本物性好。幾種不同管材基本物性比較見表1。

項目

單位

PE管

PVC管

鋼管(SGP)

抗張強度

Kg/cm2

200

500

3000

伸長率

%

650

100

30

泊松比


0.4-0.44

0.38

0.33

密度

g/m2

0.935

1.43

7.88

熱傳導率

Kcal/mhr.℃

0.29

0.33

43-52

從上表對比數值上看,雖然PVC管材強度高,但由于它的脆性大,易導致破壞源的擴展,國內外都發生過PVC管快速開裂事件,而優質的PE管有良好的抗開裂性能。從使用安全出發,燃氣管道基本是使用高性能PE管,大口徑供水管網也應該逐步把防止快速應呼釓裂事件提議事日程來。
    由于PVC管皂手工藝剛性大,因而辦能制成直管而恐怕能造成盤狀,致使連接用管件數量增多。成本高,工作量大,滲漏皂手工藝可能性增加,而其使用皂手工藝溶劑連接和承插密封圈連接可靠性較差。而PE管直徑小160mm時,可以做成卷管。對大口徑PE管鴨縜仨挲采用熱熔焊接,只需將連接界面加熱到熱熔焊接溫度就可以實現可靠皂手工藝連接。技術成熟、連接可靠性高、成本低,可以形成整體的柔性管網。這是PE管的最大優勢。
    由表1可知,PE管的伸長率為鋼管的20多倍,是PVC的六倍半,所以雖然PE管強度較低,但其斷裂伸長率卻非常高,延伸性很強。這就意味著當地面下沉或發性地震時地殼有變動的情況下,PE管能夠產生抗性變形而不斷裂。這一點遠優于鋼管,也希于有明顯脆性的PVC管。這一性能已被國內外的證明(日本阪神大地震未造成管斷裂;森普PE管在支南保山地震中未破壞都是證明)。

2、國外對PE、PVC、ABS幾種常用管材綜合對比評價,在1998年發表了一個對比表,見表2。

表2 國外對PE、PVC、ABS管材的綜合對比

內 容

評價值

PVC

HDPE

MDPE

ABS

耐老化值

20

13

10

10

12

長期強度

20

13

7

7

10

耐沖擊性

10

3

7

7

3

耐化學性

有機

5

3

4

4

2

無機

5

5

5

5

5

耐熱性

5

4

4

3

5

破壞形成

15

5

13

13

5

易卷性

5

0

5

5

0

熔接性

10

3

5

10

3

耐壓性

5

5

5

3

5

總 評

100

54

65

67

50

從表2可見,HDPE和MDPE的評價值分別為65和67,均高于PVC 。

四PVC管與PE管的安裝連接形式
    PVC管的連接方式有承插膠圈連接、粘合連接和法蘭連接。承插膠圈連接、粘合連接需對管端進行擴口,對于管徑較大管選用承插膠圈連接。如果采用粘合連接在施工時很難保證粘接前接部分的絕對清潔,一粒泥沙、一個小氣泡都將是接口漏水的隱患。另外粘合還受氣溫和空氣的影響,在室外施工有一定的難度。施工不當,管道易發生泄漏。
    PE管的連接形式有電熱熔熱熔對連接,皆屬于本體連接,可保證接頭與管材的同一性,工藝上容易達到和保證接口處密實不漏,這一點對嚴重缺水的現實十分重要。剛結束不久的十十一世紀水資源國際學術研討針對宣布,中國年人均用水量為二千二百立方注,僅為世界人均用水量的百分之三十左右。聯合國據此把中國列為十三個最缺水國家之一。

五、工程造價對比
    管道材料價格與施工費用基本決定了工程投資,濟南自來水公司曾對國內普通鑄鐵管、PVC管、PE管的工程造價進行對比,對比結果如下表3。根據國內幾家采用PE管材的自來水公司提供的數據,PE管的整個施工費用為主要材料用10%。與PVC管材相比,施工費用大體相當。由于PE管的柔性,可以隨著地勢的起伏彎曲鋪設,對管溝的要求較低,PVC管柔性較差,鋪設時要求管溝平直,如客路有一定的彎曲度,則需增加管件。
表3 國內普通鑄鐵管、PVC管、PE管的工程造價對比

管徑(mm)

普通鑄鐵管

PVC(包括膠圈)

PE管

100

1

0.45

0.40

150

1

0.66

0.58

200

1

0.73

0.65

300

1

0.94

0.98

400

1

0.93

0.96

500

1

1.036

1.115

600

1

1.237

1.329

PE管的柔性特別適用于非開挖施工技術,如用定向鉆孔拖入鋪設,可以在不破壞地面又不損傷已有管道的條件下鋪設新管道。
    PE管可以插入早管道,修復舊管道,在城市已老化和管網改造中將大量應用,不但施工費用特別低廉,而且有利于環保。
    由于PE管具有特殊的優勢,所以從八十年代開始,西歐各國PE管的銷售量就開始上升。在法國,鋼管和PVC管的用量逐年下降,而PE客的銷售卻持續上升,。以中壓管道為例,鋼管的鋪設總長度與PE管相比,發生了明顯的變化。1986年PE管的鋪設總長度為鋼管的7倍。在瑞士,PE管的增長幅度遠大于PVC管的增長幅度,西德和英國的司長況基本類似,PVC管的銷量相對穩定,而PE管用量卻大大上升,到90年代,1990-1998年間,歐洲PVC管平均年增長2%,PE管平均年增長7%,1998年達到260萬噸,美國1997年比1996年增長26%,達到37.4萬噸,1998年又比1997年增長11.9%。PE管增長速度遠高于PVC管,我國PE管的發展近兩年出現了本文開頭所述的高速發展的局面。
    以上所有事實都說明PE管道是供水管網的最佳選擇,選用PE管道,促進PE管道系統工程體系的發展,將使我國供水管網實現跨越式發展,上一個新臺階,可迅速達到國際管網的先進水平,既有利于經濟建設,又有利于提高中國人民的生活質量和健康水平。

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