聚乙烯管道在燃气输配上的应用

　　摘 要：聚乙烯管道在国内外取得相当好的社会经济效益，应用广泛。其在燃气输配上的应用技术以相当成熟，本文就聚乙烯管道在燃气输配上的应用问题进行了探讨。

　　关键词：聚乙烯管道,燃气输配,应用

　　我国现行的《燃气用埋地聚乙烯管材》(GB15558.1—95)《燃气用埋地聚乙烯管件》(GB15558.2—95)国家标准和《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—95)行业标准是针对目前国际上较多采用的第二代(PE-80)聚乙烯燃气管道专用料制定的。目前已有国家采用了第三代(PE-100)聚乙烯管专用料。

　　1. 聚乙烯燃气管材的特点

　　聚乙烯管道用于燃气输配上始于一九五六年的美国，在此前后淘汰了醋酸—丁酸纤维素管道、硬聚乙烯管道、环氧玻璃钢管道、涤纶管道和尼龙管道，这是因为：

　　1.1聚乙烯有很好的柔韧性，加工的管材可以盘管成卷，从而能使管网中的接头数量减少。

　　1.2聚乙烯可蛇行销设，可轻易绕过障碍物进一步减少接头数量。

　　1.3聚乙烯属热朔性所朔料，可多次加工成型、使热熔和电熔成为可能。

　　1.4聚乙烯有很好的耐腐蚀性，因此聚乙烯管埋地不需要防腐。

　　1.5聚乙烯抗冲击性能好，具有较高的断裂伸长率。

　　1.6聚乙烯管具有较好的气密性环节之一。由于燃气管的特殊用途，使用普通的聚乙烯材质是不能满足特殊用途的需要，应此必须加路一定的添加剂、抗氧剂、紫外线稳定剂是为了增强聚乙烯管道抗老性能，使其在五十年中保持良好的特性;加着色剂是为了便与其它管道区别。

　　2.聚乙烯燃气管材的生产

　　2.1生产设备：

　　2.1.1单螺杆挤出机(长经比L/D=28、自动计量上料、温度自动控制、壁后超声波监测)。

　　2.1.2真空定经装置。

　　2.1.3喷淋冷却。

　　2.1.4牵引装置。

　　2.1.5打印标准装置。

　　2.1.6计量卷取切割装置。

　　2.2工艺流程

　　2.2.1原料准备(洪干);

　　2.2.2投料挤出;

　　2.2.3冷却定型;

　　2.2.4牵引

　　2.2.5打印标记;

　　2.2.6计量切割;

　　2.2.7检验;

　　2.2.8包装。

　　3.聚乙烯燃气管件的生产

　　3.1电热熔管件

　　电热熔管件是用某种方法将电热丝布置与管件内表面，施工时将管材与管件配合后，用专用的加热溶制电源将管件的电热丝通电加热，使管材与管件的接触表面熔化结合，冷却后使管材和管件牢固紧密地结合在一起。由于施工方便快捷，焊接效果好，电热熔管件是目前世界上聚乙烯管材连接件中最广泛的一种。缺点是成本高。

　　电热熔管件是由注塑生产工艺制造，各厂家都采用专利技术将电热丝布置嵌入管件中，在使用时选择与之匹配的焊机才能达到最佳焊接效果。

　　3.2热熔对接管件

　　热熔对接管件是指用于加热板对接焊的管件，对于小口径的对接管件(DN110mm以下)一般为注射生产，而对于大口径管件不宜注塑生产，一般采用焊接方法制造以降低成本。

　　注射管件的生产工艺流程：

　　(1)原料准备 (2)模具准备 (3)注射机准备………(4)注射成型 (5)检验 (6)包装入库。

　　四、聚乙烯燃气管道的连接方式

　　目前聚乙烯燃气管道的连接方式主要采用电热熔连接和热熔对接连接。

　　3.3电热熔连接

　　3.3.1电热熔原理

　　电热熔连接是将所需的连接的管端插入埋有电热丝的电热熔管件中，将电阻丝通以电流，电阻丝产生的热能使管采外表面和管件内表面融化成一体，固定直至接口冷却，从而形成牢固紧密的接头。

　　3.3.2电热熔设备

　　电热熔焊机、刮到和支架等专用工具。

　　3.3.3电热熔操作要求

　　a、接好电源

　　b、确定输出电压和电热熔时间

　　c、刮去管材外表面需焊接区域的氧化层，去碎屑并做好标记

　　d、将刮好的管材插入电热熔套筒至以做好标记区，固定好欲焊的组合件

　　e、打开管件护帽，接好焊机导线

　　f、焊接操作，焊接完毕后观察孔内物料会慢慢顶起

　　g、拔下导线，冷却到规定时间再撤支架

　　3.3.4电热熔连接的优缺点

　　优点：

　　a、施工迅速、操作简便

　　b、焊口可靠性高，减少了人为因素影响

　　c、保持管道内壁光滑，不影响流通量

　　d、允许冷操作，扩大熔接表面，减少了管道错位，断裂应力

　　e、可用于不同牌号聚乙烯原料生产的管材和管件的连接

　　缺点：电热熔管件成本高

　　3.4热熔对接连接

　　3.4.1热熔对接原理：

　　将与管轴垂直的管材(管件)两个端面加热到融化温度，然后在力的作用下将其迅速粘合，并保持有一定的压力是熔化的物质流动，混合并焊接、冷却后两根管材(管件)熔成一体(熔接连接体的强度好于管材本质的强度)

　　3.4.2热熔对接设备：

　　热熔对接焊机(包括焊机机架;动力源;铣刀(平端面装置);加热板;计时装置;液压装置。)刮刀等

　　3.4.3热熔对接操作要求：

　　A、固定管材(管件)并对正使之同心(在管材表面的错位≤管材壁厚的10%)

　　B、切削和修整管材(管件)的端面

　　C、加热板通电达到设定温度，将管材(管件)两端面贴合到加热板上达到规定时间

　　D、摔掉加热板，将管材(管件)两端面加热对接

　　E、熔接后达到冷却时间，对接连接完成

　　3.4.4热熔对接连接的优缺点

　　优点：A、热熔对接部位由于受到加热挤压，有外凸的翻边产生造成局部管径减小;

　　B、熔接面较小，易受环境人为因素影响;

　　C、寒冷气候(-5℃以下)连接操作时，应采取保护措施或调整工艺;

　　4.钢塑过渡接头

　　聚乙烯管道出地面进户之前与调压器等的连接，需要采用钢塑过渡接头与钢管系统连接。

　　4.1钢塑过渡接头的连接方式

　　钢塑过渡接头连接是采用通过冷压或其它方式预制的钢塑过渡接头来连接聚乙烯管道和金属管道。钢塑过渡接头内有抗拉拔的锁紧环和密封圈，通常要求其有良好的密封性能和抗拉拔、耐压性能要大于系统中聚乙烯管道。

　　4.2钢塑过渡接头的形式

　　4.2.1一体式接头：接头材料由聚乙烯官、钢管、内外套管和密封胶圈、密封胶构成。

　　4.2.2钢塑法兰式组件

　　由塑料管件、密封胶垫、法兰、螺栓构成。

　　5.熔口的冷却速度与熔口结晶速度的关系

　　5.1高聚物的结晶能力有大有小，这种结晶能力差别的根本原因是不同高聚物分子具有不同的结构特征。有许多高聚物在一定条件下都是能够结晶的，但结晶高聚物与低分子晶体物质相比，由于其本身的结构而具有一定的特征。一般低分子结晶物质是以原子，离子或分子作为单一的结构单元排入晶格，在熔点(Tm)时能完全结晶。然而，高聚物结晶结够的基本的基本单元具有双重性，即它既可可以整个大分子链排入晶格，也可以链段排入晶体。绝大多数结晶高聚物都以链断重排堆砌成晶体。然而链段的运动形式极其复杂，它的运动又不能不受大分子长链的牵制。可以想象这样的，结晶过程是很难达到完整无缺的，因此高聚物的结晶往往是不完全的，其晶区和非晶区的性质有时独立地表现出来，如它既有玻璃化温度(Tg)又有熔点(Tm)，而且随着所结结晶条件的不同，所得结晶物的结晶度也会参差不齐，

　　5.2高聚物的结晶速率对温度的依赖关系

　　结晶过程是大分子或链段借助分子间相互吸力(内聚力)进行重排，由无序(非晶体)过度到有序(晶相)的过程。因此，作为将要进入晶格序列的结构单元(大分子或链段)必须具有一定的自由性才能进行重排。

　　绝大多数高聚物是以链段作为结晶单元进入晶格的，因此结晶只能在玻璃化温度(Tg)以上，熔融温度(Tm)以下才能进行。因此Tg以下，链段 运动受冻结而不具游动性，而接近Tm时热运动又远远大于内聚力，使重排困难。由此可见，高聚物的结晶速率依赖于结晶的温度。在Tg与Tm之间的不同温度下，高聚物结晶的快慢的完整程度是不同的。

　　结晶过程分为量步，即晶核的生成和晶体的生长，因此，结晶的总速率取决于晶核生成速率与晶体生长速率的组合。而这俩个连续部分对温度都很敏感，且受时间的节制。

　　综上所述，聚乙烯管道在燃气输配上的应用技术以相当成熟，在国内外已取得相当好的社会经济效益，应用更为广泛。

《聚乙烯管道在燃气输配上的应用》

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