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PE100管道在燃?xì)夤こ虘?yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:能源時(shí)間:瀏覽:

  摘要:本文依據(jù)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ 63—2008,通過對(duì)PE100管道的介紹和與PE80管道在性能、最大允許工作壓力、通過能力、消耗及費(fèi)用方面的比較,分析了PE100管道在燃?xì)夤こ讨械倪\(yùn)用現(xiàn)狀,提出了其在耐壓能力、輸送能力和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)。

  關(guān)鍵詞:PE100,PE80,發(fā)展簡(jiǎn)史,比較,優(yōu)勢(shì)

  1 引言

  2008年8月1日起《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ 63—2008開始實(shí)施,以PE100為原料的管材、管件和閥門全面投入使用。

  2 聚乙烯燃?xì)夤艿赖陌l(fā)展簡(jiǎn)史

  燃?xì)庥镁垡蚁S昧暇褪且蕴荚訛橹鞯墓矁r(jià)鍵結(jié)合且有序排列居多的高分子化合物材料。從20世紀(jì)20年代法國科學(xué)家斯陶丁格揭示了聚合物的奧秘為高分子材料科學(xué)奠定了基礎(chǔ)以來,在聚乙烯管道的原料、特性和管件制造工藝、連接方法、機(jī)具等諸多方面都取得了很大的進(jìn)步。傳統(tǒng)上聚乙烯管按照密度分為低密度(LDPE)、中密度(MDPE)和高密度(HDPE)三類,由于材料的不斷進(jìn)步,產(chǎn)生了材料的等級(jí)分化,密度不能反映聚乙烯的本質(zhì)性能。因此,國際上根據(jù)聚乙烯管的長期靜液壓強(qiáng)度(MRS)對(duì)其進(jìn)行分類和命名,分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個(gè)等級(jí)。

  3 PE80與PE100燃?xì)夤艿赖谋容^

  3.1 PE80和PE100材料的性能比較

  PE80中密度聚乙烯是利用高效催化劑,在中低壓下,用α-烯烴共聚來控制其密度和結(jié)晶度,因其支鏈多而長,密度和結(jié)晶度下降,因而中密度聚乙烯具有較好的柔性和低溫特性,拉伸強(qiáng)度、硬度、耐熱性等不如高密度聚乙烯。PE100高密度聚乙烯是用低壓聚合工藝生產(chǎn),與中密度聚乙烯相比,因其分子上支鏈少,近乎成線型結(jié)構(gòu),分子排列規(guī)整,堆砌緊密,因而結(jié)晶度高,密度大,具有較高的剛性和韌性,優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性,還有較好的耐溶劑性、耐蒸汽滲透性。 [1]

  3.2 PE80和PE100燃?xì)夤艿赖淖畲笤试S工作壓力的比較

  最大工作壓力MOP是以20℃、50年的管道設(shè)計(jì)使用壽命為基礎(chǔ)確定,聚乙烯管道系統(tǒng)的MOP取決于使用的聚乙烯材料類型(MRS)、管材SDR值和使用條件(安全系數(shù)C),以及耐快速裂紋擴(kuò)展(PCP)性能,一般可按下式計(jì)算:

  用上式計(jì)算可得出:PE100SDR11系列管道MOP為1.0MPa,PE80SDR11系列管道MOP為0.8MPa。因此,《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》CJJ63-2008規(guī)定:對(duì)于輸送天然氣的聚乙烯管道,PE100SDR11管道的最大工作壓力為0.7MPa;PE80SDR11管道的最大工作壓力為0.5MPa。由于PE100管道具有更高的最小要求強(qiáng)度(MRS)及優(yōu)良的耐快速裂紋擴(kuò)展性能,我們可以提高PE100管道的設(shè)計(jì)壓力。對(duì)于輸送同樣流量燃?xì)鈺r(shí),采用高壓力小口徑的管道,可以降低管材及施工成本。

  3.3 PE80和PE100燃?xì)夤艿劳ㄟ^能力的比較

  根據(jù)《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?PE)管道系統(tǒng) 第一部分:管材》(GB15558.1-2003)的規(guī)定,PE管材的公稱直徑是統(tǒng)一的。而PE80管道和PE100管道由于SDR不同導(dǎo)致管道壁厚不同,因而相同管徑的PE80和PE100管道會(huì)有不同的內(nèi)徑。以城鎮(zhèn)燃?xì)庵袎汗艿?0.4MPa)常用管徑為例,在長度、起點(diǎn)壓力、終點(diǎn)壓力相同的情況下進(jìn)行比較,結(jié)果如下:

  (上表計(jì)算長度5.0km,起點(diǎn)壓力0.4MPa,終點(diǎn)壓力0.2MPa)

  對(duì)于城市天然氣管道,當(dāng)管道設(shè)計(jì)壓力為0.4MPa時(shí),如選用PE80管材須使用SDR11系列,而選用PE100管材則可使用SDR17.6系列。由于PE100管道的壁厚更薄,對(duì)于外徑相同的管道,由于增大了管道的截面積,從而大大增強(qiáng)管道的輸送能力。由以上計(jì)算比較可知,相同管徑下PE100管道比PE80管道的通過能力高23.5%左右。當(dāng)使用PE管插入法或內(nèi)襯法更新舊管道時(shí),薄壁的PE100管更能發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。

  3.4 PE80和PE100燃?xì)夤艿赖南募百M(fèi)用比較

  與PE80相比,PE100的最小要求強(qiáng)度提高到了10.0MPa,雖然目前在我國燃?xì)馐袌?chǎng)上,PE80較為普及,但由于在同一情況下,PE100的管壁更薄,可減少PE原材料的消耗,降低造價(jià)。

  通過選擇采用PE100 SDR17.6的管材代替PE80 SDR11,對(duì)于同樣口徑的PE管材,材料的消耗量可減少約35%,成本可降低約20%。

  4 小結(jié)

  通過對(duì)PE100與PE80兩種燃?xì)夤艿赖膶?duì)比分析,得出PE100燃?xì)夤艿赖膸c(diǎn)優(yōu)勢(shì):⑴更高的耐壓能力,⑵更薄的壁厚,⑶更大的輸送能力,⑷更加經(jīng)濟(jì)。PE100具有聚乙烯所有的優(yōu)良性能,而其在機(jī)械性能方面明顯提高,自PE100問世以來,其系列產(chǎn)品很快地在世界各地被廣泛應(yīng)用,采用PE100材料代替PE80成為一種趨勢(shì)。

  參考文獻(xiàn)

  [1]中國城市燃?xì)鈪f(xié)會(huì),《城鎮(zhèn)燃?xì)饩垡蚁?PE)輸配系統(tǒng)》[M],北京,中國建筑工業(yè)出版社,2006

  [2]《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》(CJJ63-2008)[S],中國建筑工業(yè)出版社,2008

  [3]《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?PE)管道系統(tǒng) 第一部分:管材》(GB15558.1-2003)[S],中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004

  [4]《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50028-2006)[S],中國建筑工業(yè)出版社,2006

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