隨著各國經濟的快速發展，市政建設中用于輸送常溫下水、氣、油的流體的管道也逐漸發生了變化，通常以碳鋼作為管道主體,但隨著技術的不斷升級更新,大量新材料得到開發和應用。例如：市政燃氣管道系統,由于傳統管道鋼管抗腐蝕性能較低、施工難度大、造價高等因素,一直在探索追尋性能、經濟及實用性優越的管材來替代鋼管作為燃氣管道。這也是一直以來科學家和材料生產型企業努力和研發的方向,通過不斷的開發試驗及實用對比,終于，研發出了一種新型的管材，即聚乙烯PE管材，成為替代金屬管綜合性能zui好的管材之一。
聚乙烯(PE)管具有:安裝快捷,性能安全可靠,使用周期較長等優勢,使其應用于市政燃氣工程的綜合性價比其它各種管材中是較高的,因此聚乙烯(PE)管已成為目前較為理想的燃氣埋地用管材,具有較大的開發和應用前景。
1 埋地燃氣管道工程對于管材的基本要求
燃氣管道要承受一定的壓力。燃氣泄漏將會導致爆炸、火災、人身傷亡,造成重大經濟損失。因此,對燃氣管材的基本要求是:有足夠的機械強度(抗拉強度、延伸率),連接性好,具有不透氣性。燃氣管材必須具有以下基本特性。
1.1 材料的強度性能
管道材料的強度性能從抗拉強度極限、屈服極限、延伸率等幾個參數進行分析。這幾個參數因材質的不同而有較大的變化,鋼管的抗拉強度極限一般為335～565MPa,[1]屈服極限一般為205～480MPa,鋼的延伸率越大,其屈服極限越低,塑性越好,則越易焊接加工。
1.2 材料的斷裂韌性
管道斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂兩種。過大的拉應力和裂紋缺陷是韌性斷裂的主要原因,低溫、應力和裂紋缺陷3種條件共同作用是脆性斷裂的主要原因。為了防止管道在工作條件下斷裂,在管材生產和施工過程中應注意消除管道裂紋缺陷并減小外應力。
1.3 材料的可靠連接性能
要求管材在一定的連接(對焊接、熱熔、電熔連接等)工藝方法、工藝參數和結構形式的條件下,能夠獲得可靠的連接性能。
1.4 材料的抗府蝕性能
城市用燃氣一般是經過凈化的燃氣,可以不考慮管道的內壁腐蝕。室內燃氣管道長期裸露于大氣中,應考慮管材外壁的抗腐蝕能力;特別是在大氣環境比較惡劣大城市,更應該注意此項性能。
1.5 材料的溫差適應性
在惡劣環境條件下,如低溫(0～-20℃)、高溫(40℃)時,管材不發生低溫脆裂和高溫變形。
2 燃氣用聚乙烯(PE)管道特性
PE燃氣管是以優質聚乙烯樹脂為主要原料,添加必要的抗氧劑、紫外線吸收劑等助劑,經擠出加工而成的一種新型產品,是能夠滿足上述要求的埋地燃氣管材之一。
2.1 聚乙烯(PE)管的連接方式
《燃氣用聚乙烯管道焊接技術規則》(TSG D2002-2006)推薦的PE管主要有熱熔對接和電熔連接兩種方式。
(1)熱熔對接
熱熔連接原理是將兩根PE管道的配合面緊貼在加熱工具上來加熱其平整的端面直至熔融,移走加熱工具后,將兩個熔融的端面緊靠在一起,在壓力的作用下保持到接頭冷卻,使之成為一個整體。
(2)電熔連接
聚乙烯管電熔焊接的原理是用電熔焊機給鑲嵌在電熔管件內壁的電阻絲通電加熱,其加熱的能量使管件和管材的連接界面熔融。在管件兩端的間隙封閉后,界面熔融區的熔融物在高溫和壓力作用下,其分子鏈段相互擴散,當界面上互相擴散的深度達到了鏈纏結所必須的尺寸,自然冷卻后界面就可以得到必要的焊接強度,形成管連可靠的焊接連接。
