一、 燃气用埋地聚乙烯管道系统发展简史
本世纪在管道领域发生了一场革命性的进步，即“以塑代钢”。随着高分子材料科学技术的飞跃进步，塑料管材开发利用的深化，生产工艺的不断改进，塑料管道淋漓尽致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人们误认为是金属管材的“廉价代用品”。在这场革命中，聚乙烯管道倍受青睐，日益发出夺目的光辉，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域，特别在燃气输送上得到了普遍的应用。
1. 国外聚乙烯燃气管发展简史
1933年英国ici公司首先发现了聚乙烯(pe)。发展至今，聚乙烯已是由多种工艺方法生产的、具有多种结构和特性及多种用途的系列品种树脂，已占世界合成树脂产量的三分之一，居第一位。
第二次世界大战时期，由于铜与钢材的短缺，国外开始研究在燃气输配等领域使用塑料管。燃气输配用塑料管的材料按应用的起始年代分别为：醋酸-丁酸纤维素（1949年美国），硬聚氯乙烯（1950年原西国），耐冲击聚氯乙烯（1952年美国），环氧玻璃钢（1955年美国），聚乙烯（1956年美国），涤纶（1963年意大利）和尼龙（1969年澳大利亚）。随着时间的推移和对燃气工程运行经验的不断总结，人们逐渐认识到在应用塑料管时应考虑以下几个方面的因素：
分布、己烯共聚技术，在提高长期静液压强度的同时，也提高了耐慢速裂纹增长和耐快速开裂扩展性能，并具有良好的加工性，为提高管网输送压力、增大管道口径、扩大管道应用范围创造了条件。wwW.11665.com目前pe100的管材使用量，特别是在大口径管材上的用量，正在迅速上升。表1列出了目前欧洲pe100级聚乙烯燃气管道实际使用压力。
表1. 欧洲pe100级聚乙烯燃气管道实际使用压力
0.4
0.2
液化石油气（气态）
0.1
/
不含冷凝液的气态液化石油气
0.3
/
人工煤气
0.005
/
不含冷凝液的人工煤气
0.2
/
我国燃气管道的施工技术规程的编制说明中也明确：我国允许使用压力时按工作温度20℃，使用寿命50年，管道环向应力为8.0 mpa（长期静液压强度），安全系数不小于4等4个条件来确定的。在安全性能得到保证的情况下，改变以上条件中的任意一个，最大允许工作压力可以提高，也就是，经过充分论证，设计系数可以调整。
五、 聚乙烯管材、管件的生产、型号规格及种类
（一）、聚乙烯管材的生产及型号规格
聚乙烯管材的生产在挤出生产线上进行，目前国内几个主要生产厂家都选用进口生产线，基本上实现了全自动控制，能够自动上料、自动计量进料、自动切割和卷曲，产品质量更加稳定，生产效率明显提高。聚乙烯燃气管材国标目前分为sdr11和sdr17.6两个系列，管材的颜色有两种，一种为黄色管，一种是黑管加黄条。规格从20mm～250mm；目前国内已应用的最大规格到ф400mm。最新发布的iso标准和欧洲标准已将管材的公称外径扩大到630 mm。管材的规格及尺寸偏差见下表：
表4 聚乙烯管材的规格尺寸表 单位：mm
90
110
125
160
200
225
250
315
变径
40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，75/50，75/63，90/63，110/50，110/63，110/90，125/110，160/90，160/110，200/160，225/160，225/200，250/200，250/225，315/225，315/250
电熔管件
套筒
32
40
50
63
75
90
110
125
160
200
225
250
315
三通
32
40
50
63
75
90
110
900弯头
32
40
50
63
75
90
110
修补马鞍
63
75
90
110
125
160
200
225
250
变径
40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，90/63， 110/63，110/90
鞍型三通
63/32，63/40，90/32，90/40，90/63，110/32，110/40，110/63，160/32，160/40，160/63，200，40，200/63，225/40，225/63，250/40，250/63
鞍型分支
125/63，160/63，200/63，200/90，250/63，250/90
六、 聚乙烯管材的性能指标及检测
目前我国对聚乙烯燃气管材按pe80级原料按照gb15558.1《燃气用聚乙烯管材》标准来生产，管材的性能指标见下表：
表6.聚乙烯燃气管材的性能指标
序号
项目
性能要求
1
长期静液压试验，mpa（20℃，50年，95%）
≥8.0
2
短期静液压强度，mpa
20℃
9.0
韧性破坏时间（h）>100
80℃
4.6
脆性破坏时间（h）>165
4.0
破坏时间（h）>10002）
3
热稳定性，min（200℃）
>20
4
耐应力开裂，h
（80℃，4.0mpa）
≥1000
≥1703）
5
压缩复原，h
（80℃，4.0mpa）
>170
6
纵向回缩率，%（110℃）
≤3
7
断裂伸长率，%
>350
8
耐候性（管材累计接受≥3.5kmj/m2老化能量后）
仍能满足本表第2、3、7项性能要求，并保持良好的焊接性能
应力4.0mpa，破坏时间>170h）、压缩复原（80℃，环向应力4.0mpa，破坏时间>170h）和纵向回缩率（110℃）。以上性能试验与外观、尺寸等一起作为每批产品的出厂检验项目。
七、 聚乙烯燃气管道的配套产品
1． 警示带
为保护管道在日后运行中，不受到人为的意外破坏，应在管道的上方，距管顶不小于300mm处敷设一条警示带，警示带上应有醒目的提示字样。对警示带的基本要求是宽度100mm或150mm，颜色为金黄色，警示带应能抗击回填土的冲击、压迫及土壤中化学物质的腐蚀。该警示带应与管道一样，具有不低于50年的寿命。
2． 示踪线
由于聚乙烯管道是绝缘体，因此常规的电磁法无法探测到管道的位置和深度。为能采用常规方法进行探测，要求在敷设聚乙烯管的同时，敷设一条金属示踪线。对示踪线的基本要求是：示踪线要与聚乙烯管道在同一位置或有固定的相对位置；用常规仪器能探测到；寿命与聚乙烯管道相同，不低于50年。目前一般采用聚乙烯包覆金属丝（即电线），也有在警示带内夹放金属铝箔，将警示带与示踪线合二为一。
3． 聚乙烯（pe）球阀
聚乙烯（pe）球阀的工作压力可与sdr11的聚乙烯管材相匹配，其使用寿命与聚乙烯管材一样按50年进行设计。聚乙烯（pe）球阀与金属球阀相比，其优点见下表：
表8.聚乙烯（pe）球阀与金属球阀的比较
,其接口在承拉和承压时都比管材本身具有更高强度,胜邦管材热熔连接温度：210±10℃。
使用该方法时,设备仅需热熔对接焊机,具体步骤如下：
（1）待连接管材置于焊机夹具上并夹紧。
（2）清洁管材待连接端并铣削连接面。
（3）校直两对接件,使其错位量不大于壁厚的10%。
（4）放入加热板加热，加热完毕,取出加热板。
（5）迅速接合两加热面,升压至熔接压力并保压冷却。
2．电熔承插连接
电熔承插连接使通过对预埋于电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材（或管件）的外表面分别被熔化，冷却到要求的时间后而达到焊接的目的。电熔承插连接的特点是连接方便、迅速，接头质量好，外界因素干扰小，在口径较小的管道上应用比较经济，步骤如下：
（1）清洁管材连接面上的污物，标出插入深度，刮除其表皮。
（2）管材固定在机架上,将电熔管件套在管材上。
（3）校直待连接件，保证在同一轴线上。
（4）通电，熔接。
（5）冷却。
连接时,通电加热时的电压和加热时间选择应符合电熔连接机具生产厂家及管件生产厂家的规定。电熔连接冷却期间，不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。 3．钢塑连接
pe管道在和钢管及阀门连接时采用钢塑过渡接头连接和钢塑法兰连接。对于小口径的聚乙烯管（dn≤63），一般采用一体式钢塑过渡接头；对于大口径的聚乙烯管（dn>63），一般采用钢塑法兰连接。
（1） 钢塑过渡接头
①钢塑过渡接头的pe管端与pe管道连接按热熔和电熔连接方法处理。
②钢塑过渡接头钢管端与金属管道连接应符合相应的钢管焊接、法兰连接以及机械连接的规定。
③钢塑过渡接头钢管端与钢管焊接时，应采取降温措施。
（2） 钢塑法兰连接
①pe管端与相应的塑料法兰连接，按热熔和电熔连接方法处理。 ②钢管端与金属法兰连接，应符合相应的钢管焊接、法兰连接以及机械连接的规定。
③将金属法兰和塑料法兰活套形式连接。活套法兰片应防腐处理以提高使用寿命。
（二）燃气用聚乙烯管路的施工应注意的问题：
燃气用聚乙烯管道施工需遵守中华人民共和国行业标准《聚乙稀燃气管道工程技术规程》（cjj 63—95）的有关规定。
1．保证设计的埋深
聚乙烯燃气管道严禁用作室内地上管道,只作埋地管道使用。将聚乙烯管道埋设在土壤中，除应遵守一般燃气管道敷设的基本要求外，还应遵循聚乙烯管敷设的特殊要求。由于聚乙烯管较金属管的强度低，所以一定要注意埋深，这涉及到管道承受的外荷载问题。聚乙烯燃气管道的最小管顶覆土厚度应符合如下规定:
埋设在车行道下时,不应小于0.8m；
埋设在非车行道下时，不应小于0.6m;
埋设在水田下时,不应小于0.8 m;
当采取有效的防护措施后,上述规定可适当降低。
2．管材敷设允许的弯曲半径
聚乙烯管柔性好，因此很容易使其弯曲，但弯曲后的管道内侧将产生压应力，外侧将产生拉应力。当材料形变超过一定限度时，会因蠕变发生破坏。聚乙烯燃气管道敷设时，应符合下列规定：
表11. 聚乙烯管材敷设允许的弯曲半径
