随着各国经济的快速发展，市政建设中用于输送常温下水、气、油的流体的管道也逐渐发生了变化，通常以碳钢作为管道主体,但随着技术的不断升级更新,大量新材料得到开发和应用。例如：市政燃气管道系统,由于传统管道钢管抗腐蚀性能较低、施工难度大、造价高等因素,一直在探索追寻性能、经济及实用性优越的管材来替代钢管作为燃气管道。这也是一直以来科学家和材料生产型企业努力和研发的方向,通过不断的开发试验及实用对比,终于，研发出了一种新型的管材，即聚乙烯PE管材，成为替代金属管综合性能zui好的管材之一。
聚乙烯(PE)管具有:安装快捷,性能安全可靠,使用周期较长等优势,使其应用于市政燃气工程的综合性价比其它各种管材中是较高的,因此聚乙烯(PE)管已成为目前较为理想的燃气埋地用管材,具有较大的开发和应用前景。
1 埋地燃气管道工程对于管材的基本要求
燃气管道要承受一定的压力。燃气泄漏将会导致爆炸、火灾、人身伤亡,造成重大经济损失。因此,对燃气管材的基本要求是:有足够的机械强度(抗拉强度、延伸率),连接性好,具有不透气性。燃气管材必须具有以下基本特性。
1.1 材料的强度性能
管道材料的强度性能从抗拉强度极限、屈服极限、延伸率等几个参数进行分析。这几个参数因材质的不同而有较大的变化,钢管的抗拉强度极限一般为335～565MPa,[1]屈服极限一般为205～480MPa,钢的延伸率越大,其屈服极限越低,塑性越好,则越易焊接加工。
1.2 材料的断裂韧性
管道断裂可分为韧性断裂和脆性断裂两种。过大的拉应力和裂纹缺陷是韧性断裂的主要原因,低温、应力和裂纹缺陷3种条件共同作用是脆性断裂的主要原因。为了防止管道在工作条件下断裂,在管材生产和施工过程中应注意消除管道裂纹缺陷并减小外应力。
1.3 材料的可靠连接性能
要求管材在一定的连接(对焊接、热熔、电熔连接等)工艺方法、工艺参数和结构形式的条件下,能够获得可靠的连接性能。
1.4 材料的抗府蚀性能
城市用燃气一般是经过净化的燃气,可以不考虑管道的内壁腐蚀。室内燃气管道长期裸露于大气中,应考虑管材外壁的抗腐蚀能力;特别是在大气环境比较恶劣大城市,更应该注意此项性能。
1.5 材料的温差适应性
在恶劣环境条件下,如低温(0～-20℃)、高温(40℃)时,管材不发生低温脆裂和高温变形。
2 燃气用聚乙烯(PE)管道特性
PE燃气管是以优质聚乙烯树脂为主要原料,添加必要的抗氧剂、紫外线吸收剂等助剂,经挤出加工而成的一种新型产品,是能够满足上述要求的埋地燃气管材之一。
2.1 聚乙烯(PE)管的连接方式
《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSG D2002-2006)推荐的PE管主要有热熔对接和电熔连接两种方式。
(1)热熔对接
热熔连接原理是将两根PE管道的配合面紧贴在加热工具上来加热其平整的端面直至熔融,移走加热工具后,将两个熔融的端面紧靠在一起,在压力的作用下保持到接头冷却,使之成为一个整体。
(2)电熔连接
聚乙烯管电熔焊接的原理是用电熔焊机给镶嵌在电熔管件内壁的电阻丝通电加热,其加热的能量使管件和管材的连接界面熔融。在管件两端的间隙封闭后,界面熔融区的熔融物在高温和压力作用下,其分子链段相互扩散,当界面上互相扩散的深度达到了链缠结所必须的尺寸,自然冷却后界面就可以得到必要的焊接强度,形成管连可靠的焊接连接。
