hdpe管

化學(xué)性質(zhì)

聚乙烯抗多種有機(jī)溶劑，抗多種酸堿腐蝕，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性環(huán)境中聚乙烯會(huì)被氧化。

物理性質(zhì)

聚乙烯在薄膜狀態(tài)下可以被認(rèn)為是透明的，但是在塊狀存在的時(shí)候由于其內(nèi)部存在大量的晶體，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的光散射而不透明。聚乙烯結(jié)晶的程度受到其枝鏈的個(gè)數(shù)的影響，枝鏈越多，越難以結(jié)晶。聚乙烯的晶體融化溫度也受到枝鏈個(gè)數(shù)的影響，分布于從90攝氏度到130攝氏度的范圍，枝鏈越多融化溫度越低。聚乙烯單晶通?？梢酝ㄟ^把高密度聚乙烯在130攝氏度以上的環(huán)境中溶于二甲苯中制備。

塑料管材在建筑中的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)等方面取得了很大的發(fā)展和完善，并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，促使塑料管材在建筑給排水管道工程中占據(jù)了相當(dāng)重要的位置，并形成一種勢(shì)不可擋的發(fā)展趨勢(shì)。在我國(guó)，給水管道中用的較多的塑料管材主要有PVC－U給水管、PP－R管、鋁塑復(fù)合管（PAP）、鋼塑復(fù)合管（SP）、HDPE管等。HDPE管是采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)，通過熱擠塑而成型，具有耐腐蝕、內(nèi)壁光滑、流動(dòng)阻力小、強(qiáng)度高、韌性好、重量輕等特點(diǎn)。 HDPE管道是繼PVC-U排水管道之后，成為了世界上消費(fèi)量第二大的塑料管道品種。

一、HDPE給水管的發(fā)展

在給排水管道系統(tǒng)中，塑料管材逐漸取代了鑄鐵管和鍍鋅鋼管等傳統(tǒng)管材成為了主流使用管材。塑料管和傳統(tǒng)管材相比，具有重量輕，耐腐蝕，水流阻力小，節(jié)約能源，安裝簡(jiǎn)便迅速，造價(jià)較低等顯著優(yōu)勢(shì)，受到了管道工程界的喜愛。同時(shí)，隨著石油化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，塑料管材產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，制品種類更加多樣化。

HDPE管道是繼PVC-U排水管道之后，成為了世界上消費(fèi)量第二大的塑料管道品種。輸送燃?xì)鈶?yīng)采用PE80和PE100等級(jí)的中或高密度聚乙烯管；給水管通常采用PE80和PE100等級(jí)的中或高密度聚乙烯管，PE63已經(jīng)逐漸趨于淘汰。在輸水方面，增長(zhǎng)最快的則是PE100管道系統(tǒng)，今后五年的增長(zhǎng)率有望達(dá)到10%以上。

在歐洲，HDPE管道得到了更為迅猛的發(fā)展和應(yīng)用，HDPE管道逐漸取代了PVC-U管道的地位，成為主要消費(fèi)管道。同時(shí)，HDPE管在歐洲以外地區(qū)也逐漸得以使用。

二、HDPE管規(guī)格及連接方式

HDPE管道的口徑從DN32到DN1000，共分26個(gè)級(jí)別。壓力等級(jí)在0.6Mpa ~1.6Mpa之間，共5個(gè)等級(jí)。

HDPE管在溫度190℃n240℃之間將被熔化，利用這一特性，將管材（或管件）兩熔化的部份充分接觸，并保持適當(dāng)壓力，冷卻后兩者便可牢固地融為一體。因此， PE管的連接方式與 U－PVC管不同，通常采用電熱熔連接及熱熔對(duì)接兩種方式，按照管徑大小情況具體可分為：DN≤63時(shí)，采用注塑熱熔承插連接；DN≥75時(shí)，采用熱熔對(duì)接連接或電熔承插連接；與不同材質(zhì)連接時(shí)采用法蘭或絲扣連接。

在管道修復(fù)方法上，有脹管施工法和內(nèi)襯HDPE法。

三、HDPE的應(yīng)用領(lǐng)域

HDPE管道主要用于：市政工程供水系統(tǒng)，建筑物室內(nèi)給水系統(tǒng)，室外埋地給水系統(tǒng)及居住小區(qū)、廠區(qū)埋地給水系統(tǒng)，舊管線修復(fù)，水處理工程管道系統(tǒng)，園林、灌溉及其他領(lǐng)域的工業(yè)用水管等。

但需要注意的是，HDPE管道不能用于熱水管路。

四、HDPE給水管道在應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)

HDPE給水管道被廣泛應(yīng)用，主要在于其具有其它管道所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

1、易于對(duì)口焊接和電熔焊接而形成完成封閉的防滲系統(tǒng)。在沿溝槽敷設(shè)時(shí)，可減少溝槽開挖土方量和減少配件用量。

2、重量輕而易于安裝處理；

3、強(qiáng)耐磨性和優(yōu)異的液壓性，在埋地管道可無需外層保護(hù)?？蛇m用于地震和礦區(qū)土層沉降區(qū)，還可用沉入法在江河底敷設(shè)。

4、耐化學(xué)腐蝕，抗內(nèi)、外部及微生物腐蝕，耐腐蝕性強(qiáng)，具有健康性。適合于輸送酸性、堿性物質(zhì)，輸送污水、天然氣、煤氣等物質(zhì)；

5、良好的環(huán)境適應(yīng)性和抗凍性?？捎糜谑覂?nèi)和室外給水管道。

6、使用年限長(zhǎng)，具有超過幾乎50年的使用壽命；

7、易回收使用。

五、HDPE給水管道在應(yīng)用上應(yīng)注意的事項(xiàng)

1、室外露天敷設(shè)，有陽光照射的地方，建議做遮蔽措施。

2、埋地HDPE給水管道，DN≤110的管路夏天安裝可稍微蛇形鋪設(shè)，DN≥110的管路因有足夠的土壤阻力，可抵抗熱應(yīng)力，無需預(yù)留管長(zhǎng)；冬天，均無須預(yù)留管長(zhǎng)。

3、HDPE管道安裝時(shí)，如果操作空間太?。ㄈ纾汗艿谰⒌蹴攦?nèi)施工等），應(yīng)采用電熔式連接方式。

4、熱熔承插連接時(shí)，加熱溫度不能過高、過長(zhǎng)，溫度最好控制在210±10℃，不然會(huì)造成配件內(nèi)擠出的熔漿過多，減少通水內(nèi)徑；承插時(shí)管件或管材接口處應(yīng)清潔干凈，不然會(huì)造成承插口脫開漏水；同時(shí)，要注意控制好管件的角度和方向，避免造成返工。

5、熱熔對(duì)接連接時(shí)，要求電壓在200～220V之間，如果電壓過高，會(huì)造成加熱板溫度過高，電壓過低，則對(duì)接機(jī)不能正常工作；對(duì)接時(shí)應(yīng)保持對(duì)接口對(duì)齊，不然會(huì)造成對(duì)接面積不夠要求、焊口強(qiáng)度不夠，以及卷邊不對(duì)成；加熱板加熱時(shí)管材接口處未處理干凈，或加熱板有油污、泥沙等雜質(zhì)，會(huì)造成對(duì)接口脫開漏水；加熱時(shí)間要控制好，加熱時(shí)間短，管材吸熱時(shí)間不夠，會(huì)造成焊口卷邊過小，加熱時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)造成焊口卷邊過大，有可能形成虛焊。

高密度聚乙烯，英文名稱為“High Density Polyethylene”，簡(jiǎn)稱為“HDPE”。HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸），芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。

雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒達(dá)到成熟水平。這種通用材料還在不斷開發(fā)其新的用途和市場(chǎng)。

PE可用很寬的不同加工法制造。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。

HDPE是一種好的管道，不僅應(yīng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且應(yīng)具備接口穩(wěn)定可靠、材料抗沖擊、抗開裂、耐老化、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，同傳統(tǒng)管材相比，HDPE管道系統(tǒng)具有以下一系列優(yōu)點(diǎn)：

⑴連接可靠：聚乙烯管道系統(tǒng)之間采用電熱熔方式連接，接頭的強(qiáng)度高于管道本體強(qiáng)度。

⑵低溫抗沖擊性好：聚乙烯的低溫脆化溫度極低，可在-60-60℃溫度范圍內(nèi)安全使用。冬季施工時(shí)，因材料抗沖擊性好，不會(huì)發(fā)生管子脆裂。

⑶抗應(yīng)力開裂性好：HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切強(qiáng)度和優(yōu)異的抗刮痕能力，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能也非常突出。

⑷耐化學(xué)腐蝕性好：HDPE管道可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，土壤中存在的化學(xué)物質(zhì)不會(huì)對(duì)管道造成任何降解作用。聚乙烯是電的絕緣體，因此不會(huì)發(fā)生腐爛、生銹或電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象;此外它也不會(huì)促進(jìn)藻類、細(xì)菌或真菌生長(zhǎng)。

⑸耐老化，使用壽命長(zhǎng)：含有2-2.5%的均勻分布的碳黑的聚乙烯管道能夠在室外露天存放或使用50年，不會(huì)因遭受紫外線輻射而損害。

⑹耐磨性好：HDPE管道與鋼管的耐磨性對(duì)比試驗(yàn)表明，HDPE管道的耐磨性為鋼管的4倍。在泥漿輸送領(lǐng)域，同鋼管相比，HDPE管道具有更好的耐磨性，這意味著HDPE管道具有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的經(jīng)濟(jì)性。

⑺可撓性好： HDPE管道的柔性使得它容易彎曲，工程上可通過改變管道走向的方式繞過障礙物，在許多場(chǎng)合，管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費(fèi)用。

⑻水流阻力小：HDPE管道具有光滑的內(nèi)表面，其曼寧系數(shù)為0.009。光滑的表現(xiàn)和非粘附特性保證HDPE管道具有較傳統(tǒng)管材更高的輸送能力，同時(shí)也降低了管路的壓力損失和輸水能耗。

⑼搬運(yùn)方便：HDPE管道比混凝土管道、鍍鋅管和鋼管更輕，它容易搬運(yùn)和安裝，更低的人力和設(shè)備需求，意味著工程的安裝費(fèi)用的大大降低。

⑽多種全新的施工方式：HDPE管道具有多種施工技術(shù)，除了可以采用傳統(tǒng)的開挖方式進(jìn)行施工外，還可以采用多種全新的非開挖技術(shù)如頂管、定向鉆孔、襯管、裂管等方式進(jìn)行施工，這對(duì)于一些不允許開挖的場(chǎng)所，是好的選擇。

HDPE管與PVC－U管、PP－R管、鋁塑復(fù)合管的價(jià)格比較：

室外給水管道主要有球墨鑄鐵管、鍍鋅鋼管、PVC-U給水管、HDPE管等，HDPE給水管道之所以能取得如此快速的發(fā)展和應(yīng)用，還在于HDPE管道具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，下面以一工程實(shí)例說明。

例如一個(gè)項(xiàng)目，室外供水管道需從500m外的市政給水管道引入，引入管管徑為DN400.至建筑紅線處，分兩路進(jìn)水，管徑為DN300，室外環(huán)管總長(zhǎng)約800米。原設(shè)計(jì)為球墨鑄鐵管。按照公司規(guī)定，需要對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，我們就對(duì)球墨鑄鐵管和HDPE管分別進(jìn)行造價(jià)分析并估計(jì)工程造價(jià)。經(jīng)過比較分析，我們發(fā)現(xiàn)：

（1）球墨鑄鐵管的管材價(jià)格為：DN400－ 元/m，DN300－ 元/m；HDPE管的管材價(jià)格為：DN400－ 元/m，DN300－ 元/m.從管材單價(jià)上看，球墨鑄鐵管的價(jià)格要優(yōu)于HDPE管材。

（2）由于HDPE管是采用熱熔連接，施工難度較大，安裝費(fèi)用比球墨鑄鐵管的要高約40%以上。

（3）由于HDPE管材的柔韌性比較好，在遇到障礙物或管溝開挖不直的情況下可以不用管件直接鋪設(shè)，但球墨鑄鐵管就不行了，有時(shí)必須用彎頭或之字管之類管件來過渡連接。這樣，在管件部分HDPE管就優(yōu)于球墨鑄鐵管。

（4）HDPE管材采用熱熔對(duì)接連接，接口部位的強(qiáng)度非常好。球墨鑄鐵管采用承插連接，在三通、彎頭等部位要求搗制混凝土加固墩進(jìn)行加固。這方面費(fèi)用自然是選用球墨鑄鐵管的比選用HDPE管要高。

（5）HDPE管材不需要防腐。若給水管道選用球墨鑄鐵管，就要求對(duì)球墨鑄鐵管管的內(nèi)、外壁進(jìn)行防腐處理。

（6）球墨鑄鐵管進(jìn)行管內(nèi)、外壁防腐處理后，正常的使用壽命為20～25年。而HDPE管不存在腐蝕情況，正常的使用壽命為50年。

同時(shí)，我們對(duì)分別使用兩種管材的造價(jià)進(jìn)行分析和比較，情況如下表：

HDPE管道與球墨鑄鐵管材工程造價(jià)比較計(jì)算表 （單位：萬元）2007年數(shù)據(jù)

從上述造價(jià)分析可以說明，采用HDPE管材比球墨鑄鐵管的單價(jià)要節(jié)約11%.所以，最終公司決定選用HDPE給水管。

七、推廣使用HDPE管需要注意的幾個(gè)問題

1、大力加強(qiáng)HDPE管的科普教育工作，提高人們對(duì)HDPE管的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)HDPE管的普及和應(yīng)用。

2、盡快制訂國(guó)家統(tǒng)一的管道設(shè)計(jì)規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范，截止2012年HDPE管尚沒有國(guó)家統(tǒng)一的管道設(shè)計(jì)規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范。

3、加強(qiáng)對(duì)管道設(shè)計(jì)人員及施工安裝人員的素質(zhì)培訓(xùn)，因?yàn)镠DPE管對(duì)安裝的工藝要求較高，避免因設(shè)計(jì)和施工人員責(zé)任心不強(qiáng)以致出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題和不按操作步驟操作而返工。

表：HDPE管材生產(chǎn)中常見現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和處理方法

注：表中加粗部分為PE管材生產(chǎn)比較容易產(chǎn)生的各種問題分析及解決方法。

施工工藝：測(cè)量→放樣→溝槽開挖→基礎(chǔ)處理→連接、下管、校管→管槽回填→檢查井砌筑，回埴→驗(yàn)收。HDPE管施工除按施工規(guī)范執(zhí)行外，HDPE管自身特點(diǎn)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)HDPE管熱脹冷縮嚴(yán)重，因此HDPE管宜在溫差變化不大的環(huán)境里施工和使用。

(2)HDPE管埋深低于建構(gòu)物基礎(chǔ)底面時(shí)，管道不得設(shè)在建構(gòu)筑物基礎(chǔ)下地基擴(kuò)散角受壓的范圍內(nèi)。

(3)地下水位高于開挖溝槽底高程的地區(qū)，地下水位降至槽底最近點(diǎn)以下0.3 m～0.5m。

(4)管槽開挖時(shí)，嚴(yán)格控制挖深，不得擾動(dòng)基底底層原狀土，如發(fā)生超挖和擾動(dòng)，換填粒徑0.1 m～0.5 m的天然級(jí)配砂石料，并找平夯實(shí)。

(5)HDPE管道基礎(chǔ)采用砂礫基礎(chǔ)，而不是混凝土基礎(chǔ)，厚度為0.05 m～20 m，根據(jù)地質(zhì)情況而定。

(6)管道鋪設(shè)過程，下管用人工或起重機(jī)進(jìn)行，起重機(jī)下管時(shí)，用非金屬繩索扣系住管材兩端距管口1/4處，嚴(yán)禁穿心吊裝。

(7)回填中對(duì)回填土要求較嚴(yán)，部分回填土采用一定規(guī)格的中(粗)砂(本地稱石棉砂)，碎石(土)堅(jiān)硬的棱角容易損壞PE管且回填不易密實(shí)，石棉砂在最佳含水量時(shí)具有自動(dòng)密實(shí)功能，再加小型夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)就能滿足密實(shí)度要求。

(8)在管頂0.7 m以上部分回填，采用機(jī)械回填。在管頂以下回填必須從管材兩側(cè)同時(shí)回填，并夯實(shí)，否則容易使HDPE管受壓不均，導(dǎo)致HDPE管變形，移位。其他回填按規(guī)范執(zhí)行。

(9)管道與檢查井連接。在原來施工方案中，管口縮進(jìn)檢查井內(nèi)壁0.3 m～0.5 m，用砂漿粉刷成“喇叭狀”，周圍用砂漿填充密實(shí)，之后砌筑磚塊，但做閉水試驗(yàn)不能滿足要求，經(jīng)檢查存在以下問題：①HDPE管熱脹冷縮將檢查井撐裂，導(dǎo)致檢查井滲漏水。②沒有將檢查井撐裂，卻由于管道與檢查井連接處密封達(dá)不到要求，導(dǎo)致滲、漏水。

針對(duì)上述兩個(gè)問題，提出以下解決方案：①將HDPE管埋深提高，使HDPE管處于相對(duì)溫度變化不大的環(huán)境內(nèi)，同時(shí)HDPE管鋪設(shè)完后立即回填，且在較短時(shí)間內(nèi)完成。施工長(zhǎng)度控制在一定范圍內(nèi)。②HDPE管道敷設(shè)完畢后，再進(jìn)行檢查井的砌筑。③針對(duì)第二個(gè)問題，重新采用了連接方式，檢查井與HDPE管連接處采用熱熔纖維密封，取代原來的砂漿填塞密封。

PE有許多用途，如電線、電纜、軟管、管材和型材。管材應(yīng)用范圍從用于天然氣小截面黃管到48in直徑用于工業(yè)和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長(zhǎng)迅速。

HDPE管材板材和熱成型

許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯里是由PE制成的，具有韌性、重量輕和耐用性。其它片材和熱成型產(chǎn)品包括擋泥板、槽罐襯里、盤盆防護(hù)罩、運(yùn)輸箱和罐。一種大量的增長(zhǎng)迅速的片材應(yīng)用是地膜或池底村里，這是基于MDPE具有韌性、耐化學(xué)性和不滲透性。

HDPE管材吹塑

在美國(guó)銷售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。這些范圍從裝漂白劑、機(jī)油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車燃料箱和筒罐。吹塑品級(jí)的特性指標(biāo)，如熔體強(qiáng)度、ES－CR和韌性，與用于片材和熱成型應(yīng)用級(jí)相似，故相似品級(jí)可以采用。

HDPE管材注射

吹塑通常用于制造更小的容器（小于16oz），用于包裝藥品、洗發(fā)液和化妝品。這種加工過程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)瓶子自動(dòng)去邊角，不需象一般吹塑加工那樣的后期修整步驟。盡管有某些窄MWD品級(jí)用于改進(jìn)表面光潔度，一般使用中寬到寬MWD品級(jí)。

HDPE管材注塑

HDPE有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到5－gsl罐，消費(fèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的HDPE的1/5。注塑品級(jí)一般熔體指數(shù)5～10，有具有韌性較低流動(dòng)性品級(jí)和具有可加工性的較高流動(dòng)性品級(jí)。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和90－gal垃圾罐。

HDPE管材滾塑

采用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在熱循環(huán)中熔融并流動(dòng)。滾塑使用兩類PE：通用和可交聯(lián)類。通用級(jí)MDPE/HDPE通常的密度范圍從 0．935到 0．945g/CC，具有窄MWD，使產(chǎn)品具有高沖擊性和最小的翹曲，其熔體指數(shù)范圍一般為3—8。更高M(jìn)I品級(jí)通常不適用，因?yàn)樗鼈儾痪邆錆L塑制品希望的沖擊性和抗環(huán)境應(yīng)力開裂性。

高性能滾塑應(yīng)用系利用其化學(xué)可交聯(lián)品級(jí)的獨(dú)特性能。這些品級(jí)在模塑周期的第一段，流動(dòng)性好，而后交聯(lián)以形成其卓越的抗環(huán)境應(yīng)力開裂性、韌性。耐磨性和耐氣候性?？山宦?lián)PE唯一適用于大型容器，范圍從500－gal運(yùn)輸各種化學(xué)品儲(chǔ)罐到20，000－gal農(nóng)用儲(chǔ)箱。

HDPE管材薄膜

PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數(shù)PE用于薄膜，通用低密度PE（LDPE）或線性低密PE（LLDPE）都可用。HDPE薄膜級(jí)一般用于要求優(yōu)越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如，HDPE膜常用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。

PE可用很寬的不同加工法制造。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。

擠塑：用于擠塑生產(chǎn)的品級(jí)一般具有小于1的熔體指數(shù)和中寬到寬的MWD。在加工過程中，低的MI可獲得適宜的熔體強(qiáng)度。更寬MWD品級(jí)更適于擠塑，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩纳a(chǎn)速度，較低的模口壓力而且熔體斷裂趨勢(shì)減少。