淺議PE管在地面以上的應用

孫明禮

（科思茂（江蘇）管業有限公司，江蘇 泰州 225500）

淺議PE管在地面以上的應用

孫明禮

（科思茂（江蘇）管業有限公司，江蘇 泰州 225500）

PE是堅固、硬度極好的耐久性材料。如果要長久性、安裝省事、易彎曲性好、防化學物質及其他多種優點的管材，高密度的PE管將滿足所有的要求。

PE管；地表使用

1 PE管的地表使用介紹

能在地表使用是PE管的特征之一。PE管的一個重要應用是要求管子可以放置在外，穿過主要地帶，可以簡單的安置于表面或者用支撐結構懸掛著，采用這些類型的安裝一般有以下幾個原因：其一是作為臨時系統的經濟考慮，其二是維護和檢查的難易度，另有就是管道不許掩埋。

PE管有完整接合、結實性好，易彎曲及質量輕等獨特之處。以上優勢所在使其滿足許多地表的實際使用，也之所以被廣泛應用。這種彈性材料已被用來做臨時水纜、各種旁通管、采撈纜、礦纜、易處理管。PE管在許多任務業中用來作為泥漿運輸。諸如要用到瓷土和磷酸脂的工業中。它的易安裝和長期結實性使之應用于石油和煤氣的收集。這種獨特管材的經濟實用和成功表現使其能對抗極端氣候條件的優勢是顯而易見的，也之所以在不同領域中存在。

2 設計規則

影響PE在地表安裝的設計規范包括：溫度、抗化學作用、紫外線中暴露、機械沖擊及負載。

2.1溫度

PE管地表運用的不同反映了材料適用的有效溫度范圍。當系統溫度相對穩定，地表安裝要面對更大溫度波動性，對比而言埋地式安裝相對穩定。陽光照射、季節日夜交替等將會對地表安裝管產生重大影響。

常規來說，PE管在最低-75°F（-60℃）及最高-150°F（-65℃）時都能安全使用，聚乙烯是種熱塑材料，這些極限溫度將影響其工程適用度。

PE管的耐壓能力取決于生產時使用的聚合物的長期靜壓強度（LTHS），這個強度根據ASTMD 2837分成一系列靜壓設計標準值。據此，相關委員會建立了各種材料制成的管材設計建議耐壓值，PE3408管材靜力設計基礎23℃為1 600 PSI，在同一溫度允許800 PSI的設計壓力（HDS）。在參考溫度23℃上PE管LTHS下降，相應地，某一DR的管子的HDS和承壓能力會隨溫度上升而減少。相反，若溫度在23℃下，LTHS和HDS會上升。換句話說，相同DR的PE管，承壓能力將因溫度下降而提高。溫度對材料硬度也有類似的影響。溫度上升，彈性模量下降。

2.2抗化學作用

不同于許多管材，一般PE管材不會由于化學作用而生銹、腐爛、凹陷及腐蝕、不會化學腐蝕、電腐蝕或漏電。可能會有的化學影響是強氧化劑和一些碳氫化合物，如濃硫酸和濃硝酸作用是強氧化劑，而柴油和燃油則是典型的碳氫化合物。

包含這些化學物質的環境可能影響地上PE管的表現特征。持續的強氧化作用會導致表面龜裂。偶爾間歇的作用不會有這樣的影響。

碳氫化合物一般不僅是對PE材料造成暫時的影響。一般這個作用僅取決于管子暴露在這些碳氫化合物的時間。碳氫化合物的作用使其耐壓能力衰減。由于PE結構對碳氫的吸附，很明顯使其拉力減小，從而增加了其物理尺寸。據觀察，持續暴露將導致管壁結構擴散，最終使傳輸的介質滲出。

滲透程度取決于壓力、溫度、碳氫化合物的性質、管材的聚合物結構。用于地表安裝的PE管運輸碳氫化合物時，這每種參數都要考慮進去。各種參考文獻有更多關于化學物暴露對PE管的論述。

2.3紫外線中暴露

在當PE管用于室外地表環境時，這意味著更多長時間持續受到光照射。除非有足夠保護，不然陽光的紫外線將對PE產生有害影響。

對天氣的研究顯示：最少2%的充分混合、擴散的碳黑添加劑才能防護不確定時間內有害UV射線對PE管的傷害，采取這種防護措施的PE管是主要的地表安裝管材材料。地表使用時我們推薦黑管（至少2%碳黑）。

2.4機構沖擊及負載

任何安裝在暴露環境下的管材均要受到嚴酷的周圍環境的影響。由于交通工具或其他設備的運動會使其受損，而此受損將導致管材表面鑿孔、歪斜或磨平。

若地上管必需裝在交通繁忙或有過多機構的區域（如沿路敷設），管子需額外的保護。可筑外墻或將管子安置于箱中。若條件許可，也可使用其他裝置。當地上管穿越公路或其他通道，因而必須部分裝于地下時，可以使用埋設式柔性塑型管的PE系統設計標準。

一般地，任何部分的PE管的鑿孔超過10%的墻厚，鑿孔部分需更換。當PE管過度或持續傾斜或壓平時，它將會出現壓白、裂紋、裂縫或其他可見的損壞。這些區域要更換新的管材。

3 設計方法論

地表管系統受溫度變化影響，這些溫度變化將一定程度地影響管子的耐壓能力。預測溫度變化對管材的影響時必需考慮材料的熱脹冷縮特性。而且，地表安裝PE管系統的特性需作詳細分析。

3.1耐壓壓力

絕大多數情況下，管內流動介質比外部暴露在地上的管子溫度低些，而介質的流動將降低暴露的管表溫度。結果，管壁僅管內流動物質的溫度略高些。

3.2膨脹與收縮

溫度變化將使PE管材本身物理尺寸改變，其熱脹冷縮明顯比其他材料管材明顯。在地表安裝設計中必須考慮可能的熱脹冷縮問題。由于溫度變化而產生的膨脹，收縮相當顯著。實際上，溫降并不是瞬時發生，而地表由于磨擦將延緩理論上管材的伸縮。實際工程經驗表明溫度變化而引起的實際熱脹冷縮只為理論的近一半。

3.3安裝特性

PE材料可以選擇非挖掘技術，可用于在直接鉆洞、犁溝、穿越河道、管道爆破后導入等工藝。管的易彎曲性減少了管件的用量，彎曲半徑可達外管徑的20～25倍。所須的操作安裝工具比金屬材料的更輕便。不需插入固定，熱熔接口有足夠的強度。重量輕、長度長、可以節省勞力和工具。地面上安裝，溫度變化引起管的收縮、膨脹。通常使用非約束的安裝方式，允許管子隨溫度變化自由伸縮。非約束的安裝要求使用管道架等可以確保管道伸縮的適當方式安置，以免磨損，損壞管的外表層。此目的讓管自由“伸縮”，不會達到破壞點。此方式就是讓管道彎曲，像蛇形一樣，長出的管呈松馳狀態，預防降溫時的收縮。

使用PE管材對比使用其他管材，更經濟有效。可在市政建設、工業上、航海上、采礦業、垃圾處理場、電纜套管和農業中應用。經測試證明它能有效地運用在地上、地表、滑動、漂浮體、海表面。

4 結語

PE管在采礦、埋地和類似應用中的表面證明在傳送各種物體的性能比其他很多昂貴的材料更好。PE管化學性質穩定，有很好的抗腐蝕作用。它不需特殊的保護也不要昂貴的強制維護。比起其他管材更能全面地抗酸、鹽腐蝕。

（P-01）

揚子石化開發出“三高”車用聚丙烯新品

揚子石化塑料廠與北京化工研究院合作開發出新型聚丙烯汽車專用料-PPB-MM60-VH，它是乙烯和丙烯的共聚產品，具有高融指、高抗沖和高模量等“三高”特性，主要用于改性企業對汽車行業不同用料的改性，以滿足汽車不同部件的抗沖擊、高剛性等要求。

產品各項主要指標與國外同類產品相當，填補了這一產品國產空白，具備了替代進口料的潛力。

燕豐 供稿

Application of PE pipe on the ground

TQ320.724

1009-797X（2016）10-0073-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.029

孫明禮（1973-），男，工程師，研究方向為塑料制品加工。

2016-04-13