PE管道系统安装手册.docx
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PE管道系统安装手册
HDPE
管
道
系
统
安
装
手
册
天鸿塑业有限公司
一、总则
为了在给水高密度聚乙烯（PE）管道工程设计、施工及验收中，做到技术先进、经济合理、卫生安全、确保质量，特制定本规程。
本规程适用于新建、改扩建工程的工业与民用建筑物内外生活给水系统的设计、施工和验收。
系统的工作水温不大于45℃，工作压力不大于1.6Mpa。
给水高密度聚乙烯管道不得用于消防给水系统，不得在建筑物内与消防给水管道相连接。
本规程采用的高密度聚乙烯管材的性能符合国家标准《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000）的要求，其配套管件应符合相应的国家标准或经行业主管部门批准的企业标准。
给水高密度聚乙烯管道工程的设计、施工及验收，除执行本规程外，还应符合现行的《建筑给水排水设计规范》、《采暖与卫生工程施工及验收规范》和其它有关标准、规范的规定。
二、系统设计
同其它种类的管道一样，PE管道系统在设计时应综合考虑埋地条件、流体性质、工作条件、温度范围、安装技术和工程费用等多种设计因素，但其中最重要的设计为强度设计和水力计算两个部分。
强度计算/聚乙烯管道的工作压力可由下式计算:
PN＝2σSe/（D-e）＝2σS/（SDR-1）
其中σS＝MRS/Fd；PN=管材公称压力；σS＝设计应力，Mpa；D=平均外径，mm；e=最小壁厚，mm；SDR=标准尺寸比；MRS=最小要求强度（20℃，50年），MpaFd=设计系数；
20℃时，MRS，设计应力σS和设计系数之间的对应关系如下表：
设计应力σS
（Mpa）
最小要求强度MRS（Mpa）
10
8
6．3
设计系数Fd
8
1．25
6．3
1．6
1．25
5
2
1．6
1．25
4
2．5
2
1．6
3．2
3．2
2．5
2
作为供水用PE管道系统，设计系数FD一般选择1.25，对于PE80级别的HDPE管材,对应的设计应力σS为6.3Mpa.例如一SDR13.6的PE80管道,由上试计算可知,该管道的公称压力为PN1.0.
此外,聚乙烯管道的耐压强度与温度有关,当管道的工作温度偏离20℃时,最大工作压力（MOP）应按下列公式计算:
MOP=PN*Ft
Ft为温度折减系数
温度
20℃
30℃
40℃
折减系数
1.00
0.87
0.74
水力计算
压力损失计算
管道的压力可按照达西一威斯巴赫公式进行计算
hf=入（L/dj）（v2/2g）
式中
hf=摩擦损失；L=管段长度；dj=管道计算内径；g=重力加速度；v=平均流速；入=摩阻系数
紊流状态下,摩阻系数入可由阿里特苏里公式计算:
入=0.11（k/dj+68/Re）0.25
式中
K=管内壁绝对粗糙度（mm）,对于HDPE管,k=0.01mm；Re=雷诺数;dj=管道计算内径（mm）
管件局部阻力水头损失按下式计算:
H=kv2/2g
式中
h=局部水头损失:
m；V=水流速度,m/s；g=重力加速,m/s2；K=各种管件的摩阻系数
常见管件摩阻系数K值如下:
管件类型
K值
管件类型
K值
90°弯头
1.00
闸阀:
开
0.12
45°弯头
0.4
闸阀:
1/4关闭
1.00
22.5°弯头
0.2
闸阀:
1/2关闭
6.00
90°正三通（主流管方向）
0.35
闸阀:
3/4关闭
24.00
90°正三通（主流管方向）
1.20
蝶阀（开）
0.30
通常在设计过程中,为了简化设计,局部水头损失宜按下列管网沿水头损失的百分数采用:
*生活给水管网25-30%;
*生产给水管网,生活、消防共用给水管网，生活、生产、消防共用给水管网均为20%。
*消火栓系统消防给水管网为10%；
*生产、消防共用给水管网为15%。
流量计算
流量可采用海登一威廉公式计算：
Q=0.2785 Cdj2.63I0.54
式中
Q=流量；C=海登一威廉摩阻值；dj=管道计算内径；I=水力坡度
系数C本质上是一个摩擦因子,下表给出了不同类型和使用年限的管道的C值的大小,由下表可知,在相同的设计条件下,HDPE管道的输送能力大于其它传统管材.设计人员可根据设计流量的要求确定管道的尺寸大小.
海登—威廉方程中的C值
C值
管道类型
150
HDPE管道
140
新的钢管、玻璃管、石棉管
130
铜管、新的铸铁管
125
旧的钢管
120
木制扁管、混凝土管、使用4-6年的铸铁管
110
10-12年的铸铁管、镀锌钢管
100
13-20年的铸铁管、超过5年前的镀锌钢管
90
26-30年的铸铁管
60
波纹钢管
其它相关的设计参数
其它关于PE管道系统的设计参数见下表：
项 目
单 位
参 数
线膨胀系数
m/m℃
1.4*10-4
导热系数
w/mk
0.42
弹性模量
MPa
600-900
泊松比
/
0.45
软化点
℃
126
脆化温度
℃
-70
三、施工规范
在各种埋地管道的应用过程中,管道能否达到规定的长期使用寿命的一个关键因素就是铺设的质量.而PE管道具有的多种独特性能使管道的铺设更加安全、快捷，同时正确的施工设计与安装工程将使管道的这些优越性能得到更大程度的发挥。
施工前的技术准备
*施工前应熟悉、掌握施工图；
*准备好相应的施工机具；
*对操作工人进行上岗培训，培训合格后方可进行施工；
*按照标准对管材、管件进行验收。
管沟的开挖
管沟的开挖必须严格按照设计图纸或工程监理指导的开挖路线及开挖深度进行施工，而且在没有征得相关部门同意的情况下不得擅自进行改动。
PE管道的柔性好、重量轻，所以可以在地面上预制较长管线，当地形条件允许时，管线的地面焊接可使管沟的开挖宽度减小。
狭窄管沟的开挖可以采用旋转开挖机、犁或铲具等开挖机具。
一般规定，聚乙烯管道埋设的最小管顶覆土厚度为：
*埋设在车行道下管顶埋深不得小于0.9米;
*埋设在人行道下或管道支管不得小于0.75米;
*绿化带下或居住区支管不得小于0.6米;
*在永久性冻土或季节性冻土层,管顶埋深应在冰冻线以下.
在结实、稳固的沟底，管沟的宽度由施工所需要的操作空间决定，空间大小必须允许能够正常进行管沟底部的正确准备及管沟填埋材料的填埋及夯实等工作，而且还要考虑到管沟开挖费用以及购买填埋材料等费用的经济性。
管沟的宽度值一般要考虑到管道的规格及所用的夯实工具。
下表给出了相应的最小宽度值：
管道公称直径，毫米
最小管沟宽度，米
75-400
D+0.3
＞400
D+0.5
一般规定。
当在地面连接时，开沟宽度为D+0.3，当在沟内安装或开沟回填有困难，不能满足回填土实度要求时，开沟宽度为D+0.5，且总宽度不小于0.7米。
在沙土或淤泥的管沟内，如果不易作出一个直立的管沟侧壁，那么可以做一个45°或能够支撑沟壁材料的一个坡度。
如果管沟较宽，那么为了支撑最终的填需埋层重量，初填埋材料必须被夯实。
管沟底的准备
对于像供水、排污水或长距离输送管线的压力系统，除非设计图纸有特殊要求，一般来说，管沟底的水平精度要求并不是很高，而对于得力排水系统，坡度的管级必须达到规定的要求。
如果管沟底部相当平直，而且土壤内基本上没有大的石块，那么就没有必要再进行平整。
当然，如果是一个没有受到扰动的管沟底层，那就更好。
但如果管沟已经被扰动或在开挖的过程中必须被扰动，那么其密实度至少应该达到其周围填埋材料的密实度，开挖的管沟底部一般要用直径不超过50mm的没有尖锐棱角的小石头再混和一些沙土和粘土管材料垫平。
所有规格化的HDPE管道一般都可以适应少量局部的管沟底的不平坦，但如果在回填材料中含有尖棱的石头或坚硬的页岩，那么就可能会在管道表面产生应力集中区以致损伤管道。
对于在页岩及松散的岩石上壤中的开挖，为了避免与松散的岩石接触，必须为HDPE管道提供一个均一的沟床，一般的做法是开挖管沟底时应比规定的等级挖深至少150mm，然后用适当的填埋材料回填至规定高度，并夯实到90%或更高的密实度。
对于支撑强度较小的湿粘土或沙土等类似不稳定土壤，管沟的开挖的深度要比规定的值深100-150mm。
然后用指定的或原开挖的材料进行回填，这样即可保证为HDPE管提供一个均一的支撑。
在不稳定的有机土壤中，如果安装地点的地下水位较高以致于淹没了管道，可以在管道上增加额外的重量来抵抗管道受到的浮力，但这个额外的设计重量不应该超过基础层的支撑强度。
管沟内管道的敷设
在管道被放入管沟之前，首先应该对管道进行全面检查，在没有发现任何缺陷的情况下，管道才被允许吊入或滚入管沟内。
管道通常会在地面预先连接好，有时管道可能会被预先连接成大约150米长的许多管段，贮存在某一个地方，当需要下放及连接时，再被运到安装地点，然后采用热熔连接的方式连接这些管段。
公称直径小于200mm的管道可以手工拖入管沟内；对所有的大管道、管件、阀门、消防栓及配件，应该采用适当的工具仔细将它们放到管沟内，对于长距离的管道的吊装，推荐采用尼龙绳索。
干管、支管敷设
1、聚乙烯管道应在沟底标高和管基质量检查合格后，方准敷设。
2、聚乙烯管道宜蜿蜒状敷设，并可随地形弯曲敷设，其允许弯曲半径应符合本规程上表的规定。
3、聚乙烯管道埋设的最小管顶覆土厚度应符合下列规定：
（1）埋设在车行道下时，不宜小于0.9m。
（2）埋设在非车行道下时，不宜小于0.75m。
（3）埋设在水田下时，不宜小于0.8m。
当采取行之有效的防护措施后，上述规定可适当降低。
4、聚乙烯管道下管时，应防止划伤、扭伤或过大的拉伸和弯曲。
5、盘管敷设采用拖管法施工时，拉力不得大于管材屈服拉伸强度的50%。
6、盘管敷设采用喂管法施工时，管道允许弯曲半径应符合本规程上表的规定。
插入管敷设
1、聚乙烯管道插入管敷设，插入起始段应挖出一段工作坑，其长度应满足施工要求，并应保证管道允许弯曲半径符合上表的规定。
2、聚乙烯管道插入施工前，应使用清管设备清除旧管内壁沉积物、锐凸缘和其他杂物，并应用压缩空气吹净管内杂物。
3、聚乙烯管道插入施工前，应对已连接好的聚乙烯给水管道进行气密性试验，试验合格后，方可插入施工。
插入后，应对插入管进行强度试验。
4、插入施工时，必须在旧管插入端加入一个硬度比插入管小的漏斗形导滑口。
5、插入管采用拖管法施工时，拉力不得大于管材屈服拉伸强度的50%。
6、插入管各管段端口环形空间应用O型橡胶密封圈、塑料密封套或填缝材料密封。
7、在两插入段之间，必须留出冷缩余量和管道不均匀沉降余量，并在每段适当长度加以铆固或固定。
管道穿越敷设
1、聚乙烯管道穿越铁路、道路和河流的敷设期限、程序以及施工组织方案，应征得有关管理部门的同意。
2、聚乙烯管道穿越工程采用打洞机械施工时，必须保证穿越段周围建筑物、构筑物不发生沉陷、位移和破坏。
最终的管道连接与装配
管沟内管道的热熔连接同地面上管道的热熔连接方式相同，但必须保证所连接的管道在连接前必须冷却到土壤的环境温度。
PE管道与金属管道、水箱或水泵相连时，一般采用法兰连接。
对于HDPE管材之间，当不便于采用热熔方式连接时，也可采用法兰连接。
法兰连接时，螺栓应预先均匀拧紧，待8小时之后，再重新紧固。
回填与夯实
一般情况下，可以采用以下三类材料作为PE管道的回填夯实：
第一类：
5-40mm的无棱角石头，包括大量当地容易取得的材料，如珊瑚、碎矿渣、碎石及碎贝壳。
第二类：
最大直径40mm的粗沙及砂砾，包括含有少量粉末的不同等级的沙子与砂砾，一般是粒状的且是不粘的，可是湿的也可以是干的。
第三类：
优良的沙子与粘土砂砾，包括细沙，粘沙及粘土砂砾的混和物。
一般情况下，腑角及初回填要求至少要达到90%以上，夯实层应该至少达到距管顶150mm的地方，对于距管道顶部少于300mm的地方应该避免直接捣实。
最终回填可能会采用原开挖土壤或其它材料，但其中不得含有冻土、结块粘土及最大直径不得超过200mm的石块。
四、连接技术
大口径PE压力管道系统主要采用热熔对接方式进行连接，小口径采用热熔承插连接，当与金属管道等其它管道连接时，必须采用法兰连接，小口径管道也可用钢塑过渡连接。
管道工程在施工安装前，应具备下列条件：
1、设计施工图及其它技术文件齐全，且已进行施工图技术交底，满足施工要求
2、已确定施工组织设计和施工方案
3、管道安装前，应了解施工地形，熟悉设计图纸，施工方案，仔细核对材料的品种、规格是否符合设计要求。
4、管道在安装前，应对材料外观质量和管件的配合公差进行仔细检查，受污染的管材、管件内外污垢应彻底清理干净，施工过程中应防止污染物污染管材、管件，不得使用有损坏迹象的材料，如发现管道质量有异常，应在使用前进行技术鉴定或复检。
管道连接：
1、热熔承插安装，DN20-DN110mm规格一般采用此法，具体操作流程如下：
（1）用管剪根据安装需要将管材剪断；
（2）在管材待承插深度处标记号；
（3）将热熔器加温在220℃以内；
（4）同时加热管材、管件，然后承插（承插到位后待片刻松手，在加热、承、冷却过程中禁止扭动）；
（5）自然冷却：
一般至少在五分钟；
（6）施工完毕经试压验收合格后方可封管投入使用。
2、热熔对接安装，DN90-DN630mm规格一般采用此法，具体操作流程如下：
（1）将需要安装连接的两根PE管材同时放在热熔器夹具上（夹具可根据所要安装的管径大小更换夹瓦），每根管材另一端用管支架托起至同一小平面；
（2）用电动铣刀分别将管材端面切平整，确保两管材接面能充分吻合；
（3）将电加热板升温到220℃，放置两管材端面中间，操作电动液压装置使两管材端面同时完全与电热板接触加热；
（4）抽掉加热板，再次操作液压装置，使已熔融的两管材端面充分对接并锁定液压装置（防止反弹）；
（5）保持一定冷却时间松开，操作完毕；
（6）施工完毕，须经试压验收后合格后，方可埋土投入使用；
（7）管材在加热过程中作好防风措施，冷却过程中，应逐步进行不宜急速降温。
PE管材热熔对接参数典型值
公称壁厚
（mm）
对接工艺
第一步：
预热
第二步：
熔融
第三步：
切换
第四步：
对接
预热压力：
0.15Mpa
预热温度：
210℃
预热时的卷边高度h（mm）
压力：
0.01Mpa
预热温度：
210℃
加热时间（秒）
允许最大切换时间（秒）
焊接压力0.15Mpa
冷却时间（分）
2~3.9
0.5
30~40
4
4~5
4.3~6.9
0.5
40~70
5
6~10
7.0~11.4
1.0
70~120
6
10~16
12.2~18.2
1.0
120~170
8
17~24
20.1~25.5
1.5
170~210
10
25~32
28.3~32.3
1.5
210~250
12
33~40
采用不同型号焊机时，上述参数应做相应的调整
3、电熔连接（适用管径dn＜630mm＝；
（1）将PE管材完全播入电熔管件内；
（2）将专用电熔机两导线分别接通电熔管件正负两级；
（3）接通电源加热电热丝使内部接触处PE熔融；
（4）冷却完毕；
（5）施工完毕后需经试压验收合格后，方可封管投入使用；
4、钢塑法兰连接
PE管道和钢管及阀门连接时宜采用钢塑法兰连接；PE管端与相应的塑料支撑环之间可采用热熔对接方式进行连接，钢管端与金属法兰的连接，应符合相应钢管焊接的规定；然后采用法兰片即可完成HDPE管道与钢管的连接。
法兰连接也适用于PE管与PE管之间的相互连接。
一般而言，PE支撑环与PE支撑环之间不需要密封圈，但在大尺寸、高压力工作条件下仍需要添加密封圈PE支撑环与其它材质（钢管、镀锌铁管等）的管道进行法兰连接时，必须使用密封圈。
5、鞍开对接安装，这对解决主管道分流特别有效
PE管道应用过程中经常会遇到根据实际需要，进行主管分接的问题,传统的管材必须先切除一段主管然后安装一个三通来完成分接。
鞍形三通可采用鞍形对接方式连接,既采用鞍形对接焊机，直接在主管上连接一个鞍形三通，然后采用配备的切刀切割主管，这样就完成了主管的分接,施工非常快速。
五、维修技术
对于小口径管道，可以开挖足够的空间，切除破损管道换上一致新的管道进行维修；大口径管道的维修可以采用法兰连接的方法完成：
先切除破坏的管道，然后将对接焊机放入沟中，将支撑环熔接到管道的第一端，然后用法兰连接替换的管道，法兰连接段的长度必须经过预先计算适合管道之间的间距大小。
此外，可以使用快速管堵节或修补器进行修补，但该修补方法与法兰或熔接修补不同，不属于永久性修补。
这种类型的修补一般适用于埋地应用领域，因为压实的土壤会限制管道热膨胀运动和因内压作用导致的拉力。
当管道擦试干净，清除所有异物以后，将管道插入其中，紧固螺丝，试压通过后，进行回填压实。
管道系统中的破坏管件一般采用法兰连接的方式换上一个新的管件，不推荐采用热空气或挤出焊接的方法进行修补。
此外，在某些特定的场所，可采用热收缩套或电熔修补管件去修补一个管道刺孔或泄漏点。
六、注意事项
尽管目前PE管道已经成功应用于许多领域，但在使用过程中仍需要注意以下几个事项：
*熔接：
热熔连接时，温度必须到210±10℃，应注意避免过火烧焦。
*埋地：
在管沟内工作时，必须考虑必要的安全措施。
PE管材长距离地埋施工时，需每隔25m左右，管材底部做混凝土垫层。
*测试：
推荐以水为压力测试介质，在测试时，应采用措施防止管道运动或损坏。
*定位：
聚乙烯材料不能被磁性定位设备所控测，可采用其它方法检测聚乙烯管线，包括示踪线、标示带、检测带、画线标示、电子标示系统或声控管线示踪方法进行探测。
*气压：
PE管道不能应用于高压气体输送领域。
*应用范围：
有些场合不推荐使用HDPE管道，请向供货商咨询其耐化学腐蚀性能。
*静电：
PE管道常伴有高的静电，在易燃易爆气体场合，应采取相应的消除静电的措施。
*冲击性能：
HDPE管道抗冲性好，用锤子去敲打管道，应注意管道会产生一定的回弹力。
*盘卷：
盘卷的小口径HDPE管道象弹簧一样储存有能量，如果切开包装带，会产生较大的的回弹力。
*储存：
如果管材必须堆积储存，那么应避免过高堆积，并且应直排堆放，如果管道的堆放不适当，管材可能会发生变形。
*重量：
尽管HDPE管道较其它传统管材轻，但仍具有一定的重量，因此在搬运和施工时应小心谨慎。
*卸货：
必须使用正确的卸货设施，应检查所有用于搬运的工具是否符合要求。
七、PE管道的压力测试、清洗和消毒
PE管道系统在投入运行之前应进行压力试验。
压力试验包括强度试验和水密性试验两项内容。
测试时一般推荐采用水作为试验介质。
管道水压试验应符合下列规定：
1、水压试验时间应在管道热熔连接24小时后进行
2、水压试验之前，管道应固定，接头须明露
3、加压宜用手动泵，升压时间不小于10min，测定仪器的压力精度为0.01MPa
4、管道系统试压后,发现渗漏水或压力降超过规定值时,应检查管路系统,及时进行排除,渗透漏点排除后再按以上规定重新试压,直到符合要求
强度试验
在排除待测试的管道内的空气之后，管道应以一定的间隔覆土，尤其对于蛇行管道，压力试验时，应将管道固定在原位，法兰连接应暴露以便于检查是否泄漏。
压力试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件的压力等级的1.5倍，开始时，应将压力上升到规定的测试压力值并停留足够的时间保证管子充分膨胀，这一过程需要2-3小时，当系统稳定后，将压力上升到工作压力的1.5倍，稳压1小时，仔细观察压力表，并沿线巡视，如果在测试过程中并无肉眼可见的泄漏或发生明显的压力降，则管道通过压力测试。
在压力测试过程中，由于管子的连续膨胀将会导致压力降产生生，测试过程中产生一定的压力降是正常的，并不能因此来证明管道系统肯定发生泄漏或破坏。
水密性测试
PE管道采用电热熔方式连接，使得HDPE管道具有较传统管材更为优越的水密性能。
水密性试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件最低压力等级的1.15倍，当管道压力达到试验压力后，应保持一定时间使管道内试验介质温度与管道环境温度达到一致，待温度、压力均稳定后，开始计时，一般情况下，水密性试验应稳压24小时，试验结束后，如果没明显的泄漏或压力降，则通过水密性试验。
管材的物理性能
序号
项 目
要 求
1
断裂伸长率，%
≥350
2
纵向回缩率（110℃）%
≤3
3
氧化诱导时间（200℃），min
≥20
4
耐候性1）
（管材累计接受≥3.5GJ/m2老化能量后）
80℃静液压强度（165h）
不破裂，不渗漏
断裂伸长率，%
≥350
氧化诱导时间（200℃），min
≥10
注：
1）仅适用于蓝色管材
管材的静液压强度
序号
项目
环向应力，Mpa
要求
PE80
PE100
1
20℃静液压强度（100h）
9.0
12.4
不破裂，不渗漏
2
80℃静液压强度（165h）
4.6
5.5
不破裂，不渗漏
3
80℃静液压强度（1000h）
4.0
5.0
不破裂，不渗漏
清洗
给水管道系统在验收前，应进行通水冲洗。
冲洗水流速宜大于2m/s，冲洗时，应不留死角，每个配水点龙头应打开，系统最低点应设放水口清洗时间控制在冲洗出口处排水的水质与进水相当为止。
消毒
生活饮用水系统经冲洗后，还应用含（20-30）mg/L的游离氯的水灌满管道进行消毒，静置消毒时间不得小于24小时。
消毒结束，放空管道内消毒液，再用生活饮用水冲洗管道，使其水质符合现
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