聚乙烯(HDPE)實壁管
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水利工程大型管材 - 其他
一、安裝施工方法：
1、管溝開挖
管溝開挖應嚴格按照設計圖施工，PE管的柔性好、重量輕，可以在地面上預制較長管線，當地形條件允許時，管線的地面焊接可使管溝的開挖寬度減小。PE管埋設管頂覆土厚度為:車行道下>0.9m;人行道下>0.75m;綠化帶下或居住區0.6m;永久性凍土或季節性凍土層，管頂埋深應在冰凍線以下。在結實、穩固的溝底，管溝的寬度由施工所需的操作空間決定。表1為寬度的最小值。
表1最小管溝寬度值
管道公稱直徑(mm) | 最小管溝寬度(m) |
75 ~ 400 | D+0.3 |
大于400 | D+0.5 |
當在地面連接時，溝寬為D+0.3m;當在溝內安裝或開溝回填有困難時開溝寬度為D+0.5m，且總寬度不小于0.7m。在沙土或淤泥的管溝中，可以采取放坡開挖。
2、管溝底面的處理
如果管溝底部平整且土壤中基本沒有大石塊或底部土層沒有擾動，就無需平整;如果底部土層被擾動，則采用直徑20~ 50mm級配碎石混合沙土和粘土后墊平，墊層厚度為150mm,壓實度應大于90%。盡可能避免管道表面劃傷。
3、管道熱熔焊接施工流程圖
4、焊接準備
焊接準備主要是檢查焊機狀況是否滿足工作要求。如檢查機具各個部位的緊固件有無脫落或松動;檢查機電線路連接是否正確、可靠;檢查液壓箱內液壓油是否充足;確認電源與機具輸入要求是否相匹配;加熱板是否符合要求(涂層是否損傷);銑刀和油泵開關等的運行情況等。
5、管道焊接工藝
①用凈布清除兩對接管口的污物。將管材置于機架卡瓦內，兩端管口向內伸出的長度應基本相等(在滿足銑削和加熱要求的前提下應盡可能縮短，通常為25~30mm)。若伸出管材機架外的管道部分較長，應用支撐架托起外伸部位,使管材軸線與機架中心線處于同一高度，調整管道對接的同軸度，然后用卡瓦緊固好。
②置入銑刀，開啟銑刀電源，然后緩慢合攏兩管材對接端，并加以適當的壓力，直到兩端面均有連續的切屑出現，方可解除壓力，稍后即可退出活動架，關掉銑刀電源。切削過程中應通過調節銑刀片的高度控制切屑厚度，切屑厚度一般控制在0.5~1.Omm為宜。
③取出銑刀，合攏兩對接管口，檢查管口對齊情況。其錯位量應不超過管壁厚度的10%或1mm中的較小值，通過調整管材直線度和松緊卡瓦可在一定程度上改善管口的對位偏差;管口合攏后其接觸面間應無明顯縫隙，縫隙寬度不能超過0.3mm(D≤225mm)、0.5mm (225mm<D≤400mm)或1.Omm(D>400mm)。如不滿足上述要求應重新銑削，直到滿足要求為止。
6、確定機架拖拉管道拉力的大小(移動夾具的摩擦阻力)。由于在管道對接過程中，所連接管道長短不一，因而機架帶動管道移動所需克服的阻力不一致，在實際控制中，這個阻力應疊加到工藝參數壓力上，得到實際使用壓力。
7、在可控壓力下焊接加熱板溫度達到設定值后，放入機架，施加規定的壓力，直到兩邊最小卷邊達到規定寬度時壓力減小到規定值(使管口端面與加熱板之間剛好保持接觸)，以便吸熱。當達到焊接規定時間后，退開活動架，迅速取出加熱板，然后合攏兩管端，切換時間應盡可能短，不能超過規定值。冷卻到規定的時間后，卸壓，松開卡瓦，取出對接好的管材。
8、PE管道焊接主要工藝控制參數表
壁厚en（mm） | 加熱時的卷邊高度h（mm） | 吸熱時間ta2（s） | 允許最大切換時間tu（s） | 增壓時間tf1(s ) | 焊縫在保壓狀態下的冷卻時間tf2（min） |
溫度T:(210±10）℃吸熱壓力pa1：0.15MPa | ta2=10×e溫度T：(210±10）℃吸熱壓力pa2：0.02MPa | pf1=pf2=0.15MPa | |||
＜4.5 | 0.5 | 45 | 5 | 5 | 6 |
4.5-7 | 1.0 | 45-70 | 5-6 | 5-6 | 6-10 |
7-12 | 1.5 | 70-120 | 6-8 | 6-8 | 10-16 |
12-19 | 2.0 | 120-190 | 8-10 | 8-11 | 16-24 |
19-26 | 2.5 | 190-260 | 10-12 | 11-14 | 24-32 |
26-37 | 3.0 | 260-370 | 12-16 | 14-19 | 32-45 |
37-50 | 3.5 | 370-500 | 16-20 | 19-25 | 45-60 |
50-70 | 4.0 | 500-700 | 20-25 | 25-35 | 60-80 |
9、管道敷設
管道一般在地面預先焊接好(管徑≤110mm的管道應采用電熔焊焊接;管徑110mm的管道可采用熱熔焊或電熔焊焊接)。在管道放入管溝之前，應對管道進行全面檢查，在沒有發現任何缺陷的情況下，采取吊入或滾入法下管。保證設計的埋深及與其它管線的間距。
10、 蛇行敷設
由于聚乙烯管的線膨脹系數比金屬管高十余倍，所以對溫度變化較敏感，因此，可根據PE管的柔性，蜿蜒敷設和隨地形彎曲敷設，但彎曲半徑應滿足要求。
11、警示帶
為保護管線在日后運行，不受人為的意外損壞，應在管線的上方，距管頂不小于300mm處敷設一條警示帶，該警示帶應與管線一樣，具有不低于五十年的壽命。警示帶上應標出醒目的提示字樣，例如:危險!下有管道危險! XX公司搶修電話XX。
12、特殊地段的施工
特殊地段系指穿越鐵路、河流、橋梁和重要道路等地段。在特殊地段敷設時應往意以下幾點:
①在這些地段敷設PE管道首先要征得有關管理部門的同意。
②由于聚乙烯管道相對鋼管而言較易遭受人為破壞，原則上在這些地段不宜使用聚乙烯管材。
③若一定要使用聚乙烯管材時，則應增加套管或采取其它防護措施。
④PE管在穿越河道地埋敷設施工時，應采用特制預應力高標號預制混凝土管保護通過。在穿越的同時，也應對較寬河道進行圍堰施工，長距離進行分段圍堰。
⑤PE管在穿越橋梁地埋敷設施工時，應在道路邊人行道下增設埋管通道通過。
12、地質上的斷裂帶、明顯存在非均勻性沉降的地段、管基處理耗資巨大等地段也應視為特殊地段。由于PE管的斷裂伸長率是鋼管的15~30倍，因此在這些地段之中，0.1MPa以下的排污管道采用PE管材具有特殊意義，對該處管線只要注意觀察地面不均勻沉降情況即可。一般的沉降不會產生斷裂釀成事故(日本圾神大地震未造成PE管斷裂即是證明)。當沉降達到一定程度后，可進行有計劃的更換，既保證安全又能掌握運行的主動權。
13、內插敷設
插入管鋪設是PE管材的一種特殊敷設形式。傳統的管線多為鑄鐵管或鋼管，由于氣質的改變、壓力的提高和腐蝕嚴重等均會產生泄漏，此時需更換新管線。在城市中沿道路敷設的排污管線中，要全面開挖取出報廢的舊管線再埋人新管線不僅耗資巨大，且對城市交通及環境將帶來不利影響。PE 輕質柔性管材的出現，使得這種更新產生了重大的變革。目前國外較多采用的方法是:沿原有金屬管線每隔一定距離挖掘一個工作坑，將舊管線割斷，并對其內部進行清掃，然后將PE管插入其中，非常簡單的工作即可完成更新。
14、試壓
PE壓力污水管道系統在投入運行之前應進行壓力試驗。壓力試驗包括強度試驗和氣密性試驗。測試時一般采用水作為試驗介質。
①強度試驗:在排除待測試管道內的空氣后，以穩定的升壓速度將壓力提高到要求的壓力值。壓力表盡可能設置在該管道的最低處。試驗初始，應將壓力上升到工作壓力并停留足夠的時間保證管道充分膨脹，這一過程需2~3小時，當壓力穩定后，將壓力升到工作壓力的1.5倍，穩壓1小時，仔細觀察壓力表，并沿線檢查，如果在測試過程中并無肉眼可見的泄漏或發生明顯的壓降，則管道通過壓力試驗(由于管道膨脹，有一定的壓降屬正常變化)。
②氣密性試驗:氣密性試驗的壓力不應超過工作壓力的1.15倍，當管道壓力達到試驗壓力后，應保持一定的時間使管道內試驗介質溫度與管道環境溫度達到一致，待溫度、壓力均穩定后，開始計時，一般情況下，氣密性試驗應穩壓24小時，如果沒有明顯的泄漏或壓降則通過氣密性試驗。
二、安裝工藝和流程
1、管道施工
聚乙烯（PE）管道按照行業標準CJJ/T98《建筑給水聚乙烯類管道工程技術規程》要求施工。
2、管材、管件運輸及貯存
先將倉庫附近的一塊空場地平整出來，管材和管件到貨后，小心搬運至空場地，整齊擺放，堆成三層，不得劇烈碰撞，避免接觸尖銳物件。若PE管被刮傷，刮傷深度超過1cm，則將其切除。管材堆放好后，面上蓋一層油毛氈，避免日曬雨淋。PE管受溫度影響較大，值班人員經常檢查，發現未防護好的及時處理。
3、管道連接
管道的連接方式主要有：
dn（公稱外徑）≤63mm時，采用熱熔承插連接或電熔連接；
dn≥75mm時，采用熱熔對接或電熔連接；
與金屬管及管路附近的連接，采用法蘭連接或過渡管件連接等方法。
◆熱熔對接
采用熱熔對接焊機，DN110-DN1600m規格管材一般采用此法,具體步驟如下：
①將需安裝連接的兩根PE管材同時放在熱熔器夾具上(夾具可根據所要的管徑大小更換夾瓦),每根管材另一端用管支架托起至同一水平面。
②將管材待連接端清潔干凈，用電動銑刀分別將管材斷面銑平整,確保兩管材接觸面能充分吻合，若連接端不干凈，則易產生漏水現象。
③校直兩對接件，使其錯位量不大于2mm；
④放入加熱板, 將電加熱板升溫到210度,放置兩管材端面中間,操作電動液壓裝置管材端面同時完全與電熱板接觸加熱；
⑤抽調加熱板,再次操作液壓裝置使以熔融的兩管材端面充分對接并液壓裝置(防止反彈)；
⑥迅速接合兩加熱面，升壓至熔接壓力30Pa并保壓冷卻；
⑦管材在加熱過程中作好防風措施,冷卻過程中,應逐步經行,不宜急溫。
◆熱熔承插連接
DN20-63mm規格管材一般采用此法,具體流程如下:
①用管剪根據安裝需要將管材剪斷；
②在管材待承插深度處標記號；
③將熱熔機模頭加溫至20℃左右；
④同時加熱管材、管件,然后承插(承插到位后待片刻松手,在加熱、承插、冷卻過程中禁止扭動；
⑤自然冷卻；
⑥施工完畢經試驗壓驗收合格后投入使用；
◆電熔連接(適用管徑dn630mm):
①將PE管材完全插入電熔管件內;
②將專用電熔機兩導線分別接通電熔管件正負兩級；
③接通電源加熱電熱絲使內部接觸處FE熔融;
④冷卻完畢；
⑤施工完畢后需經試壓驗收合格后,方可封管投入使用。
三、產品規格
給水用聚乙烯（PE）管規格（PE100級管材） | ||||||||
公稱外徑 | 公稱壁厚en/mm | |||||||
標準尺寸比 | ||||||||
SDR9 | SDR11 | SDR13.6 | SDR17 | SDR21 | SDR26 | SDR33 | SDR41 | |
管系列 | ||||||||
S4 | S5 | S6.3 | S8 | S10 | S12.5 | S16 | S20 | |
公稱壓力 MPa | ||||||||
2.0 | 1.6 | 1.25 | 1.0 | 0.8 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | |
16 | 2.3 | – | – | – | – | – | – | – |
20 | 2.3 | 2.3 | – | – | – | – | – | – |
25 | 3.0 | 2.3 | 2.3 | – | – | – | – | – |
32 | 3.6 | 3.0 | 2.4 | 2.3 | – | – | – | – |
40 | 4.5 | 3.7 | 3.0 | 2.4 | 2.3 | – | – | – |
50 | 5.6 | 4.6 | 3.7 | 3.0 | 2.4 | 2.3 | – | – |
63 | 7.1 | 5.8 | 4.7 | 3.8 | 3.0 | 2.5 | – | – |
75 | 8.4 | 6.8 | 5.6 | 4.5 | 3.6 | 2.9 | – | – |
90 | 10.1 | 8.2 | 6.7 | 5.4 | 4.3 | 3.5 | – | – |
110 | 12.3 | 10.0 | 8.1 | 6.6 | 5.3 | 4.2 | – | – |
125 | 14.0 | 11.4 | 9.2 | 7.4 | 6.0 | 4.8 | – | – |
140 | 15.7 | 12.7 | 10.3 | 8.3 | 6.7 | 5.4 | – | – |
160 | 17.9 | 14.6 | 11.8 | 9.5 | 7.7 | 6.2 | – | – |
180 | 20.1 | 16.4 | 13.3 | 10.7 | 8.6 | 6.9 | – | – |
200 | 22.4 | 18.2 | 14.7 | 11.9 | 9.6 | 7.7 | – | – |
225 | 25.2 | 20.5 | 16.6 | 13.4 | 10.8 | 8.6 | – | – |
250 | 27.9 | 22.7 | 18.4 | 14.8 | 11.9 | 9.6 | – | – |
280 | 31.3 | 25.4 | 20.6 | 16.6 | 13.4 | 10.7 | – | – |
315 | 35.2 | 28.6 | 23.2 | 18.7 | 15.0 | 12.1 | 9.7 | 7.7 |
355 | 39.7 | 32.2 | 26.1 | 21.1 | 16.9 | 13.6 | 10.9 | 8.7 |
400 | 44.7 | 36.3 | 29.4 | 23.7 | 19.1 | 15.3 | 12.3 | 9.8 |
450 | 50.3 | 40.9 | 33.1 | 26.7 | 21.5 | 17.2 | 13.8 | 11.0 |
500 | 55.8 | 45.4 | 36.8 | 29.7 | 23.9 | 19.1 | 15.3 | 12.3 |
560 | 62.5 | 50.8 | 41.2 | 33.2 | 26.7 | 21.4 | 17.2 | 13.7 |
630 | 70.3 | 57.2 | 46.3 | 37.4 | 30.0 | 24.1 | 19.3 | 15.4 |
710 | 79.3 | 64.5 | 52.2 | 42.1 | 33.9 | 27.2 | 21.8 | 17.4 |
800 | 89.3 | 72.6 | 58.8 | 47.4 | 38.1 | 30.6 | 24.5 | 19.6 |
900 | – | 81.7 | 66.2 | 53.3 | 42.9 | 34.4 | 27.6 | 22.0 |
1000 | – | 90.2 | 72.5 | 59.3 | 47.7 | 38.2 | 30.6 | 24.5 |
四、物理性能
管材的物理力學性能 | |||
項目 | 要求 | 試驗方法 | |
熔體質量流動速率 | 加工前后MFR 變化不大于20% | GB/T3682.1 | |
氧化誘導時間 | ≥20min | GB/T19466.6-2009 | |
縱向回縮率 | ≤3% | GB/T6671-2001 | |
灰分 | ≤0.1% | GB/T9345.1-2008 | |
斷裂伸長率 | ≥350% | GB/T8804.3-2003 | |
管材的靜液壓強度（PE100級管材） | |||
項目 | 要求 | 環應力 | 試驗方法 |
靜液壓強度 （20℃，100h） | 無破壞，無滲漏 | 12.0MPa | GB/T6111-2003 |
靜液壓強度 （80℃，165h） | 無破壞，無滲漏 | 5.4 MPa | |
靜液壓強度 （80℃，1000h） | 無破壞，無滲漏 | 5.0 MPa |
五、應用領域
1、 高速公路縱向、橫向排水及透水；
2、高速公路各種檔土墻背面及邊溝垂直、水平排水；
3、 隧道、地下道之排水；
4、 市政工程、凈水廠、污水廠、垃圾場等給排水；
5、高爾夫球場、運動場、公園等休歇綠地之排水；
6、 山坡地開發邊坡水土保持；
7、 整地工程之地下排水；
