塑料管材的應(yīng)用分類和發(fā)展方向

　　常用于供水管網(wǎng)中的塑料管道可分為兩類。一類是聚烯烴材料：聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)，這類塑料管道適用于熔合(加熱)連接。另一類是氯乙烯材料：聚氯乙烯(PVC)，硬質(zhì)聚氯乙烯(U—PVC)、過氯化聚氯乙烯(C—PVC)。適用于粘接(膠水)連接。

　　PVC管和PE管道在60年代，同時(shí)應(yīng)用于供水管道工程。在應(yīng)用初期，PVC管道的連接方式比較簡單，小口徑PVC管道采用膠水，粘接連接，中等口徑的PVC管道采用承插接口，使用橡膠圈密封，是一種較理想的柔性接口。因此如年代以前PVC管道的應(yīng)用范圍較廣。對(duì)于推廣初期的PE管道，采用加熱連接的方法，施工不方便。早期的PE管，由于材料性能’的限制，抗壓強(qiáng)度和抗開裂性能都不好。為了承受外壓和內(nèi)壓，PE管道的口徑越大，管壁就越厚。因?yàn)檩^厚的管壁才能保證管道有足夠的剛度。大口徑的PE管道，管壁相對(duì)厚。材料用量增加，加大了成本。因此，推廣初期的PE管，一般不超過DN300，主要用于戶內(nèi)管道和配水管網(wǎng)。

　　聚氯乙烯(PVC)通常是多組分的塑料，PVC在熱、氧、光作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。因此，PVC加工中一定要加入穩(wěn)定劑。為了改善PVC管道的表面性能，減少管道的收縮性能和著色等目的，還需加入其他加工助劑、填料和顏料等。管道中常用的U-PVC，就是為了改善PVC脆而硬的性能，在生產(chǎn)中加入增塑劑。我們將增塑劑含量在0-12%范圍內(nèi)的PVC管道，稱為U-PVC管道。

　　C-PVC是由PVC進(jìn)一步氯化而得的產(chǎn)物。C—PVC和PVC的材料區(qū)別是氯含量的不同，C—PVC的氯化程度較高。一般PVC的氯含量為56.7%，C-PVC氯含量為63—74%。這是各生產(chǎn)廠家的氯化方式和生產(chǎn)的技術(shù)水平不同而造成的。由于C—PVC氯含量的增加，C—PVC管道的抗老化性能和耐壓性能均有較大提高?？梢赃@樣看，C—PVC管道是傳統(tǒng)U—PVC管道的改進(jìn)和提高。

　　PVC管道由于施工簡易、水力條件好，在供水管網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著環(huán)保的要求日趨嚴(yán)格，水質(zhì)指標(biāo)增加，考慮到健康、安全方面的因素，PVC管道在添加劑的使用等生產(chǎn)工藝上還必須不斷加以改進(jìn)。

　　PE(聚乙烯)的原料來源豐富，從分子式結(jié)構(gòu)(C2H4)看。PE的分子結(jié)構(gòu)是聚合物最簡單的一種。PE管道在發(fā)展中，不斷克服自身的不足。PE管的加熱熔接，要求一定的操作空間和熟練的操作技術(shù)。后來發(fā)明了電熱焊接套管，就是兩個(gè)管段或管件，通過一個(gè)電熱焊接套筒相連接。這種連接、方式用于管溝內(nèi)PE管的連接，或者施工空間狹小的地方。PE管道的材料性能也在改善，從PE63、PE80、到PE100，將來會(huì)發(fā)展到PE115。

　　PE100是指在200C下，這種等級(jí)的PE材料在50年后，能保持10Mpa的最低強(qiáng)度(MRS)。PE80為8.0MPa。隨著PE材料等級(jí)的提高，同樣的管道，采用PE115的管壁厚度，要低于采用PE100的管道壁厚。在滿足要求的前提下，PE管的壁厚變簿，減少了PE材料的用量，降低了成本，有利于PE管道在大口徑管道中的應(yīng)用。PE管的連接都需要加熱。還要求一定的冷卻時(shí)間，每一次焊接都需要20分鐘左右?？趶皆酱蟮墓艿溃訜岷屠錈釙r(shí)間越長。因此，PE管的安裝工期相對(duì)長。

　　PE管在管道免開挖和舊管翻新中，有很高的市場占有率。PE管經(jīng)常應(yīng)用于管道免開挖工程。由于PE(聚乙烯)的綜合性能良好，是生產(chǎn)復(fù)合管道(鋁塑復(fù)合管和鋼塑復(fù)合管)的主要原料。復(fù)合管道將金屬材料和顏料合理組合在一起，就可充分利用金屬良好的機(jī)械性能和塑料的防腐性能，從而保證供水管網(wǎng)的安全可靠性。

　　不同類型管材的發(fā)展

　　為滿足供水管網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的要求，管材的發(fā)展有兩個(gè)方向：

　　一是選用新型管材，限制和逐步淘汰不符合發(fā)展要求的舊管材。發(fā)展性能優(yōu)良、耐腐蝕性能好的新型管材，根據(jù)實(shí)際要求，選擇合適的金屬或非金屬管材;

　　二是對(duì)管道表面采取保護(hù)措施，外部防腐和內(nèi)部襯涂，以確保管網(wǎng)水質(zhì)的安全。

　　鑄鐵管在管道工程中，仍占有重要位置，特別是鋼鐵產(chǎn)量在今后幾十年內(nèi)不會(huì)下降(目前全世界產(chǎn)量7-8億噸)。鑄鐵管的性能已有了大幅度的提高。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2531中，離心球墨鑄鐵管的抗拉強(qiáng)度≥420MPa，已和低合金鋼強(qiáng)度差不多，但離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管。為了抗腐蝕和保證管網(wǎng)水質(zhì)，鑄鐵管內(nèi)部和外部的襯涂和防腐材料，都在改進(jìn)和完善。

　　塑料管道會(huì)有更大的發(fā)展，PVC管道的材料性能還將改善，避免使用含有重金屬的穩(wěn)定劑。各種關(guān)于新型塑料的新技術(shù)，都在不斷地推廣使用。但塑料管的穩(wěn)定性和老化問題仍是人們擔(dān)心的。

　　先進(jìn)的復(fù)合材料管道在20世紀(jì)曾得到很大發(fā)展。如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、PCCP管(銅筒混凝土管)和樹脂基復(fù)合材料(玻璃管夾砂管GRP)在大口徑輸水管道工程中有應(yīng)用;鋼塑復(fù)合管和鋁塑復(fù)合管，在小口徑用戶管道市場中用很大的需求。

　　由此可見，供水管材將會(huì)有更大的發(fā)展，讓我們拭目以待。