塑料管材的發展
時間:2005-09-13
1 塑料管材取代傳統管材是不可抗拒的趨勢
1.1 塑料管材的發展
世界各國在現代化進程中的歷史經驗表明，塑料管的發展速度均超過同期經濟發展速度，用塑料管代替傳統管材是歷史發展不可抗拒的趨勢。即使在已建成密布塑料管網的發達國家，塑料管的應用量仍在逐年增長，例如1986年歐洲塑料管總用量為213.4萬t，1998年增長到346.5萬t，年均增長率為5.2%，超過同期國民經濟增長速度。在過去10年中，中國塑料管市場年均增長率為20%，2000年、2002年及2003年產量分別達到70萬-80萬t、130萬t及150萬t，增長率為15%，其中PVC管占55%，PE管占40%。預計2010年前，國內塑料管材年均增長率仍將超過20%。
1.2 塑料管材的優點
塑料埋地管材在國外已經得到廣泛應用，原因在于塑料埋地管比鑄鐵管、鋼管、水泥管等傳統埋地管材有許多優點：
1.2.1 強度和剛性
表面上塑料埋地管的強度和剛性不及水泥管，特別是鋼筋混凝土管，實際上塑料埋地管屬“柔性管”，在正確設計和鋪設施工情況下，塑料埋地管與周圍土壤共同承受負載，因此，塑料埋地管不需要達到與混凝土管等“剛性管”一樣的強度和剛性，就可以滿足埋地使用中的力學性能要求。
1.2.2 水力特性
塑料管內壁光滑，阻力小，水流通量大，在同等口徑下塑料管的水流量比混凝土管大，地形有坡度時，塑料管的管材口徑可減小，施工量較小。
1.2.3 密封性
水泥管的密封性很差，國內平接口混凝土管在連接處僅靠抹一圈混凝土密封，施工中難于保證不泄漏，加之混凝土管系剛性管，稍有移動(如土壤不均勻沉降)就可造成連接處破壞，另外，水泥管使用硫化橡膠圈密封，塑料管連接用熱塑性彈性體密封圈密封，前者使用壽命比后者短，而且塑料管的連接和密封有一系列嚴格要求，能夠最大限度地保證不會發生泄漏。
1.2.4 使用壽命和耐腐蝕性
水泥管的壽命只有15年，塑料管的壽命長達50年-100年。生活污水、雨水等通常具有腐蝕性，工業污水的腐蝕性更大，使用金屬、水泥埋地排水管輸送，耐腐蝕性比塑料管差。有些地區室外自然環境的腐蝕性非常大，例如天津市塘沽新區圍海造地，鋪設的水泥排污管3年后就找不到了，均被海水中的鹽腐蝕掉了，只好二次再鋪設塑料管。
1.2.5 鋪設施工
塑料管質輕，長度大，接頭少，對管溝的要求低，連接方便，施工快捷，施工費用少，在城市及惡劣自然條件下優越性更加突出。
1.2.6 綜合經濟性
在綜合經濟性方面，塑料管的優勢正在被越來越多的用戶所認識。塑料管的單價雖比水泥管略高，但工程總造價卻不比水泥管高。天津市政工程設計院1992年起對UPVC雙壁波紋管，1998年起對PE雙壁波紋管在埋地排水管中的應用進行了系統研究，結論為：“雙壁波紋管的工程造價與混凝土平口管相當，比承插口混凝土管低30%。施工周期顯著縮短，經濟效益顯著”。
2 大口徑室外PE埋地管是世界發展潮流
近10年來，國際上塑料管的一個明顯發展趨勢是給水及輸氣PE管發展速度很快。自1998年慕尼黑國際煤聯LGU配氣委員會會議一致推薦用PE埋地燃氣管道作為配輸管以來，經世界各國10余年研究開發，PE管道己發展成多品種、多應用領域管材。從燃氣配輸開始，PE管道已進入城市給排水、農田灌溉、排污、礦山油田、地板采暖、化工醫藥等領域。統計資料表明，PE管道每年以10%-15%速度上升。
2.1 PE管用量超過UPVC管的主要原因
2.1.1 管材用PE材料不斷取得重大發展
塑料管發展初期，PE管的用量遠遠小于PVC管，主要原因是經濟性。當時高性能PE管材料還沒有被開發出來，只能使用性能相當于PE63等級的PE材料，由于強度低，同樣條件下PE管的壁厚要比PVC管大1倍以上，不僅材料成本高且只能在較低壓力、較小直徑管材上應用，否則壁厚太大無法使用。隨著研發力度不斷加大，新一代高強度管材專用PE料不斷涌現，不僅出現PE80級，還出現PE100級產品。材料升級換代使PE管各種應力顯著提高，管壁厚度越來越薄，甚至低于PVC管。
2.1.2 PE管柔韌且可熔接
盡管高等級管材專用PE料的成本比PVC高，但發達國家還大量使用，原因之一是PE管具有獨特的柔韌性，斷裂伸長率達500%以上，彎曲半徑可以小到管材直徑的20-25倍以下，耐刮傷能力優良。鋪設PE管時移動、彎曲和穿插很容易。PE管對管溝的要求低，不但可使管溝費用降低，而且當基礎發生不均勻沉降和錯位時管道也不易損壞。可熔接是PE管的另一個獨特性能，在大口徑管材上可采用熱收縮帶連接。PE管的新穎用途：
(1)直徑較小的PE管可用長盤管方式供貨，運輸、鋪設、安裝十分方便；
(2)直徑較大的柔韌PE管一般可在地面上連接好后再鋪入管溝，施工十分方便；
(3)某些場合下可不挖管溝，而用頂管技術鋪設PE管；
(4)可用長管沉入法在江、湖、河、海水底鋪設PE管，也可在沙漠上不挖溝鋪設PE輸水管：
(5)可用PE管做內補管修復舊排水管。
2.1.3 低溫韌性
PE管的低溫韌性比PVC管好，在華北、東北及西北地區，冬季氣溫一般為0℃-30℃。PVC管會變硬變脆，即使溫度低至-30℃，PE管仍然保持著良好的柔韌性，不會變脆。
2.1.4 耐老化性
現在要求將PE管制成藍色或黑色，特別是加入2%炭黑后會防止光線和紫外線傷害。PVC管還是制成黃色或白色，不能長期在陽光下暴曬。
2.1.5 環境保護
PE管對人體和環境均沒有損害。由于使用重金屬鹽類做穩定劑，所以PVC管會對水質和土壤產生重金屬污染，如采用焚燒法回收廢舊PVC管材，還會產生二惡英等有害物質。
2.2 大口徑管采用結構壁管
可將塑料埋地管分為實壁管和結構壁管2大類，壓力管一般使用實壁管。環剛度代表排水管承受外壓負載的能力，與管材的慣性矩和彈性模量成正比，與管徑的立方成反比。在環剛度相同的條件下，使用結構壁管比使用實壁管節約材料50%-70%。結構壁管有6種類型：PVC雙壁波紋管、PVC加筋管、HDPE雙壁波紋管、HDPE纏繞管、克拉管和玻璃鋼夾砂管。目前使用最多的是：Φ500mm以下，PVC雙壁波紋管、PVC加筋管和HDPE雙壁波紋管；Φ500mm以上，HDPE雙壁波紋管、克拉管、纏繞管和玻璃鋼夾砂管。大口徑HDPE雙壁波紋管是6種結構壁管中優點最突出的類型，主要原因是原料省、成本低、生產效率高、整體性能好、施工方便和使用安全。
