PVCO管道和PE管道的应用比较.docx
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PVCO管道和PE管道的应用比较
PVC-O管道与PE管道在工程应用上的优势
吴永刚
时光回溯到2003年的夏天，首都，“非典”肆虐，为了隔离治疗大量的非典病人，市政府决定在昌平兴建小汤山医院，工期限定在7天。
一个在7天之必须建起的医院——引起了全社会的关注。
而建设这个意义特殊的医院首要任务，便是建设一条保证医院正常生产、生活的供水管道，环保、安全可靠、安装简便、快捷的塑料管材是最佳之选，此事引起了塑料管道行业的关注——没时间通过常规的招投标程序遴选，市昌平区自来水公司几乎没有思索，果断地选定了PVC管材，昌平水司3天完成了7000余米dn315mmPVC管路的安装、试压验收工作并交付医院使用，极大保证了小汤山医院的建设进度。
此工程充分体现了PVC管道安装便捷、迅速的特点。
时间再回到2005年2月25日（农历正月十七），市，一条dn400mmPE管线由于管件焊接原因突然漏水，此时事故现场气温达到零下20多度，由于此管线担负着整个2006年世博园用花温室大棚的用水供暖问题，管线如得不到紧急恢复，温室大棚的花卉就可能全部冻死。
情势紧急！
因目前国PE管道没有合适的带水作业抢修管件，只能采用损坏管端焊接法兰最后螺栓对接的方法进行抢修。
由于事故现场气温较低，焊机不能正常工作，施工人员在事故现场搭设了帐篷，对待焊接管材部分用电褥子裹起来通电升温，焊接管件附近气温达到工作温度后，我公司技术服务人员与施工人员全力抢修，12小时后损坏管线恢复了工作，最终保证了2006年世博园用花的安全。
事后，维修人员对PE管材的管件配套、繁琐的施工、不便的维修、笨重的焊机都摇了头，说出了“还是PVC管材方便”。
PE管材因其良好的柔韧性在国媒体的炒作下一度发展迅猛，以咄咄逼人之势在国供水领域大量使用，但是通过近几年的应用，人们逐渐认识到对PE管道应客观对待、科学使用，不能盲目的人云亦云；PVC管道在供水塑料管道领域的优势不可代替，而应运而生的PVC-O管道的出现加速了PVC管道在国供水管道领域霸主地位的形成。
本文希望通过对PVC-O管道和PE管道在工程应用上的比较，有助于人们对PVC管道和PE管道有一个客观、科学的认识，在日后供水管道的选择上根据工程具体情况采用最适合的工程的管材。
现以dn500PVC-O管材与dn500PE管材为例作一工程应用比较。
一、两种管材材料性能比较
两种塑料管材有很多共同点和不同点，这些性能决定了二者在工程应用上的优或劣。
表1
序号
性能
PVC-O
HDPE
1
密度
1.35-1.46g/cO3
0.94-0.965g/cO3
2
化学
稳定性
耐大多数酸碱盐和有机溶剂
同PVC-O
3
水力
特性
壁光滑不结垢n=0.008-0.009
同PVC-O
4
寿命
设计寿命>50年
同PVC-O
5
卫生性能
采用锡或Ca/Zn稳定剂，卫生性能符合GB/T17219和卫生部有关水质规要求
采用原生料或原生料与本厂回用料，卫生性能符合GB/T17219和卫生部有关水质规要求
6
阻燃性
难燃材料
缓燃材料
7
弹性模量
4000MPa
800MPa
8
韧性
断裂伸长率100%左右，160mm以下允许弯曲半径为300dn
断裂伸长率>350%左右，
dn≤50mm允许弯曲半径为30dn
dn≤160mm允许弯曲半径为50dn
dn≤250mm允许弯曲半径为75dn
dn>250mm允许弯曲半径为100dn
9
线膨胀系数
（6-8）×10-5
至少为PVC-O的2倍
10
拉伸强度（短期）
≥45MPa
≥20MPa
11
静液压强度（长期）
≥50MPa
PE100≥10MPa
12
温度对承压能力的影响
略大
小
13
抑菌性
好
差
14
耐氯性
好
差
从上表可知：
就PVC-O和PE的材料性能而言，PVC-O供水管材在多数情况下无疑是最好的选择。
二、管材规格尺寸比较
两种管材公称压力均采用1.0MPa；
PVC-O管材参照ISO16422:
2014标准生产；
PE管材参照GB/T13663-2000标准生产
PVC-O管材的强度较大≥45MPa，PE100管材=10MPa，根据壁厚计算公式，壁厚可设计较小（管材截面结构尺寸如图1）。
因此PVC-O管材具有较大的管道径，与同规格PE管材相比有更高的输水能力，即较小规格PVC-O管材可代替较大口径PE管材用于输水，采用PVC管道用于输水更经济。
虽然PVC-O管材的密度大于PE管材的密度，但因壁厚较小，管材的重量反较PE管道轻，搬运施工更加方便。
综合比较如下表2表2
管材规格
壁厚
mm
近似米重Kg/m
径
mm
过水面积
m2
经济流量
万吨/天
PVC-O管材dn500
9.8
23.40
480.4
0.181
2.4万吨
PE100管材dn500
29.7
45.76
440.6
0.152
1.7万吨
由上表，PVC-O管材用于输水管道较PE管材更加经济。
三、工程应用上的比较
1、PVC-O管材：
安装简便、施工快捷、管件完善、维修便利。
2、PE管材：
安装严格、一体性好适合非开挖、施工较慢、管件不全、维修困难。
现对两种管道的施工作一介绍：
A、施工机具：
1、PVC-O管道的安装不需要专门的施工工具，采用一般的拉力工具即可完成安装。
小口径管道（≤dn160mm）：
锤头、木杠。
可采用锤击法或杠撬法安装。
中等口径管道（dn160mm<管径≤dn400mm），采用紧线器或手扳葫芦连接。
大口径管道（dn400mm<管径≤dn800mm，采用手板葫芦或导链安装。
2、PE管道的安装必须采用专门管道焊接设备—PE热熔焊机施工连接，每一种焊接设备的参数都不同，需根据工程实际情况进行调整。
焊机在野外恶劣环境施工容易损坏，需要配备符合焊机工作功率的电源，对于大口径PE焊机，工作功率较大，普通电源不能满足要求，例如630焊机，整机功率近15Kw，需三相动力电。
小口径管道（≤dn110mm）：
电热熔承插焊机、手动热熔对接焊机、液压对接焊机及电熔焊机，采用热熔焊结连接。
中等口径管道（dn110mm<管径≤dn400mm），液压热熔对接焊机、手动热熔对接焊机、电熔焊机，采用热熔焊结连接。
大口径管道（dn400mm<管径≤dn800mm，液压热熔对接焊机，采用热熔焊结连接。
B、施工工艺
1、PVC-O管道施工工艺简单、易于掌握。
清理工作面—上胶圈——刷润滑剂——对口插入——塞尺检查。
具体连接做法：
小口径管道（≤dn160mm）：
可采用锤击法或杠撬法安装。
a锤击法找一块木方（宽度大于管径）平垫在管材断面，用锤头敲击木方，管材插入承口。
b杠撬法找一块木方（宽度大于管径）平垫在管材断面，用一根一头带尖的木杠插入沟槽中，顶入管材至承口。
中等口径管道（dn160mm<管径≤dn400mm，采用紧线器、手扳葫芦连接。
大口径管道（dn400mm<管径≤dn800mm，采用手扳葫芦或导链安装。
2、PE管道施工工艺复杂，、每一环节都必须严格按规定操作，并要根据施工现场情况及时调整各项焊接参数。
C、施工人员素质要求
1、PVC-O管道对施工人员素质要求较低，不需要专业安装人员，一般施工人员经过简单培训便能掌握施工要领，进行管道的安装作业。
2、PE管道对施工人员素质要求较高，焊接人员必须掌握管道焊接参数的计算方法，并具备能根据现场焊接设备及环境变化调整焊接参数的能力。
为保证焊接接头质量，焊接操作人员需经过专业培训合格后方能进行管道的焊接作业。
D、施工进度
1、PVC-O管道接口采用橡胶圈连接，连接方式简单，插入即可，因此安装速度快，而且PVC-O管道安装不需要专业的施工工具，随时可根据工程实际情况进行施工班组的增减，以满足工程进度需要，施工进度易于掌握。
以1.0MPadn500mmPVC-O管道为例，1个施工每组需要4个人，每个管道接口正常时间约需10-15分钟，1个班组每天可完成300米以上管道的连接。
2、PE管道接口采用焊接连接，整个连接工程必须由焊接设备完成，管道的吸热时间、冷却时间是影响管道焊接质量的最重要因素，必须保证，大大影响了管道的安装速度。
而且，PE管道的连接需要专业设备，每一个施工班组必须配备一套焊接设备，焊接设备价格昂贵，焊机的工作功率一般较大，普通电源功率不能满足要求，组建施工班组较难。
以1.0MPadn500mmPE管道为例，1个施工组需要8个人，每个接口完成正常时间约需45-60分钟，吸热时间、冷却时间约40分钟必须保证，每天可完成100米左右管道的连接，工程进度慢，如果碰到下雨或施工环境恶劣的影响，会极大影响工程进度。
E、施工环境要求
1、PVC-O管道施工对环境要求较低，受外界环境（风/雨/水/灰尘/地形）影响较小，可带水作业，操作空间要求较低，在恶劣环境下施工优势明显。
2、PE管道对施工环境要求较高，焊接时必须保证焊接位置的清洁、干燥，受外界环境（风/雨/水/灰尘/地形）影响较大，如冬季施工，为保证焊机的正常工作温度，需采取搭设帐篷升温等措施。
F、管道配件
1、PVC-O管道管配件发展成熟，各种管件齐全，可满足管道的各种需要。
2、PE管道管配件发展较晚，与管材的配套尚在完善过程中，大部分管件需要二次加工。
现在的PE管件壁厚偏厚（SDR11偏多）,需要对管件壁厚车铣一次才能与管材连接，而且管件一般采用PE80料，与PE100管材的熔融指数匹配问题也尚在论证。
G、管道的维修
1、PVC-O管道发展多年，维修方法趋于成熟，大中小口径管材的维修管件较为齐全，已实现管道的不带水维修和带水维修。
2、PE管道因其弹性模量较小，采用PVC管道或传统管道的维修方法行不通，维修方法较少，对于小口径管材可采用电熔套筒等管件连接的方法，口径管材只能采用锯断损坏管材，管材两端焊法兰用螺栓对接的方法。
这两种维修方法的前提是现场必须有相应的焊机，否则，管材损坏因没有焊机得不到及时维修，用户直接损失会因等待焊机而增加。
国外有带水作业的维修管件，但需要在管材加钢衬防止管材变形，钢制衬长期在水中的腐蚀问题及因此引起的管道缩径影响流量问题尚需要实践论证。
四、HDPE供水管道发展现状和存在问题
（一）原料问题
按ISO标准、欧洲标准、我国国家标准，生产聚乙烯管材必须采用混配料。
我国目前没有严格意义的PE80或PE100混配料。
进口PE80和PE100的混配料价格较高，因此大多数企业采用“白+黑”生产PE压力管材，更为严重的是部分企业为了降低成本，添加的黑色母不仅量少而且分散性差、粒径达不到要求，这样的产品不仅耐候性差而且必将影响产品的长期安全使用寿命。
（二）连接问题
PE管道与管路配件的连接技术是保障供水工程质量的关键，欧洲PE管道之所以发展较快除与其原料、加工设备的进步有关外，与连接设备和连接工艺的不断研究提高也是密不可分的。
其施工人员均是经过相关机构的培训并获得等级证书方能上岗操作，并能做到焊接的可追溯性。
而我国施工队伍素质相对偏低，焊口质量差、接口强度小于本体强度，管道系统的长期使用寿命得不到保证。
（三）、管路系统维修
PE管道在我国应用时间不长，无论是管件配套还是管道维修，均存在诸多问题。
由于其材料本身特点决定了PVC-O管路系统的维修管件、维修方法不能照搬用于PE管道，在一定程度上制约了PE管在供水领域的推广应用。
五、结论
PVC-O管道用于供水管道技术成熟、配套完善、便于施工与维护，与同规格PE管道相比可大幅度降低施工费用以及日后的运行费用。
但下需注意做好储存工作，防止紫外线直接照射。
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