非金屬壓力管道的種類很多,多用于腐蝕性介質(zhì)或清潔度要求高(尤其是對鐵離子含量有嚴格限制的流體輸送)的輸送介質(zhì),在城鎮(zhèn)燃氣輸配工程中也常用非金屬壓力管道。非金屬壓力管道具有質(zhì)量輕、耐蝕性強、流體阻力小、熱導率低、施工方便且壽命長等特點,埋地敷設的燃氣管道常用聚乙烯管材。從20世紀20年代以來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,特別是天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在聚乙烯管道的原料特性、管材和管件的制造工藝、連接方法、機具等諸多方面都取得了很大的進步,為燃氣輸配系統(tǒng)壓力管道使用聚乙烯材料奠定了基礎。
國內(nèi)燃氣用聚乙烯管材是按照GB15558.1—2015《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng)第1部分:管材》標準生產(chǎn)的,適用于工作溫度在-20~40℃、最大工作壓力不大于0.4MPa的人工煤氣或天然氣、氣態(tài)LPG介質(zhì)的輸送。聚乙烯管材的基礎原料為聚乙烯樹脂,再添加抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑和著色劑等添加劑,經(jīng)擠出成型。聚乙烯管材的顏色為黃色或黑色,規(guī)格尺寸范圍為dn32~DE630mm。根據(jù)使用的工作壓力不同,聚乙烯管材分為SDR11和SDR17.6兩個系列。聚乙烯管材主要應用于城市中低壓燃氣管網(wǎng),尤其是使用天然氣的地區(qū)用量較大。隨著聚乙烯燃氣管道產(chǎn)品標準GB15558.1—1995、GB15558.2—1995和CIJ63—1995的頒布,我國聚乙烯燃氣管道得到了迅速發(fā)展,但與發(fā)達國家相比還存在不少差距,主要表現(xiàn)在燃氣管道原料主要依賴進口,聚乙烯蠟水管設計、施工及驗收標準不完善,聚乙烯燃氣管道施工技術不夠先進且缺少使用經(jīng)驗等。在國外,聚乙烯管道用量僅次于聚氯乙烯管道,主要應用于城鎮(zhèn)供水、城鎮(zhèn)燃氣供應以及農(nóng)田灌溉。根據(jù)對各種塑料管道的市場占有情況進行分析,聚乙烯管道增長速度明顯高于聚氯乙烯管道。在舊管道插入更新中,聚乙烯管道是首選材料,施工速度快、成本低、路面損壞小。另外,在先進的犁入埋管(拖管法、喂管法)施工中,聚乙烯管道將充分發(fā)揮其優(yōu)良性能。聚乙烯管材與管件的連接方式主要是熱熔連接和電熔連接。歐洲主要采用電熔連接,美國主要采用熱熔對接連接和電熔連接兩種。國外聚乙烯管道產(chǎn)品標準及質(zhì)量檢測標準比較齊全,執(zhí)行也比較嚴格,并且發(fā)展很快,特別是對低溫情況下的快速開裂擴展性能進行了深入研究,并將耐快速開裂擴展(RCP)納入標準中。
從力學破壞特性的角度,根據(jù)聚乙烯原料質(zhì)量、制品性能、市場開拓、試驗方法和有關標準等進展情況,可以區(qū)分出聚乙烯管道的三個發(fā)展階段:
1)開始采用聚乙烯管道的初級階段(20世紀30—60年代),只考慮拉伸模量、拉伸強度、抗沖擊強度、短期抗爆能力等。
2)保證和改進聚乙烯管道的耐蠕變開裂、長期壽命和長期強度的階段(20世紀60—80年代末).
3)防止聚乙烯管道發(fā)生快速開裂破壞危險的階段(20世紀80年代末至今)。