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            PE管材與PVCU管材的對比性能試驗

            2020-08-07 15:43:22      點擊:
            PVC-O管材中的O是英文oriented的首個大寫字母,意思為取向。PVC-O管材為雙向拉伸取向聚氯乙烯管材,取向后的管材性能有了明顯改善和提高,主要體現在以下幾方面:

            PVC-O管材除具有傳統PVC-U、PE管材質量輕,安裝方便,不結垢,內壁光滑、水力性能好,耐各種酸堿鹽的腐蝕,壽命長等優點外,由于其特殊的成型工藝,賦予產品獨特的片狀分層結構和特殊的長期使用性能:

            1、 優越的抗沖擊性

            太極藍管分子雙軸取向而形成的網狀結構,為管材帶來無與倫比的抗沖擊性能,這意味著在管線安裝、試水乃至運行過程中,由于外物沖擊碰撞而形成的破壞降至最低。


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            2、 更高的輸水能力

            太極藍管的材料強度與PVC-U和PE管材相比更高,使用相同壓力下的同口徑管材的壁厚更薄,輸水能力提高20~30%,如表4所示。

            管材種類

            最小要求強度MRS

            管材規格

            管材壁厚

            輸水面積比

            太極藍管

            40MPa

            dn200,1.6 MPa

            6.2mm

            131

            PVC-U管材

            25 MPa

            11.9mm

            116

            PE100管材

            10 MPa

            18.2mm

            100

            注:以PE100管材的輸水面積為100.

            太極藍管采用內定徑成型工藝,使產品的內壁更加光滑,粗糙率更低,水力性能更加優異,輸水量更大。

            3、 更高的剛度

            特殊的取向成型工藝,賦予太極藍管更高的剛度(彈性模量),根據彈性模量與環剛度,環剛度與負壓性能的關系,如式1、式2所示,當環剛度≥4kPa時,管材能夠抵抗極端條件下出現的壓屈失穩現象。

            式1



            式中:

            Scalc   計算的初始環剛度,kN/m2;

            E     彈性模量:管材材料等級為355及以上,E=4.0×106kN/m2;

            I     慣性矩=1/12en3,mm3/m。

            式2




            式中:

            Pcr   無支撐下出現壓屈失穩的臨界壓力,kPa;

            ν    泊松比(0.45)。

            4、 更長的使用壽命

            特殊的取向結構(片狀分層結構)避免了傳統PVC、PE管材快速開裂和慢速裂紋增長的風險,使管材長期運行更安全,更可靠,免維護或少維護,使用壽命更長,長期壽命可達100年。


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            5、 更高的抗水錘沖擊能力



            水錘沖擊壓力計算公式如下:

            式中P——水錘壓力,MPa;

            S——水錘波速,m/s;

            V——水流速度,m/s;

            g——重力加速度,m/s2。

            由上式可知,水錘波速S越大,則水錘壓力越高,而水錘波速S與管材的彈性模量有關,與管徑和管壁厚度有關。管材彈性模量小,管徑大,壁厚薄,均可使水錘波速減小,也就使水錘壓力減小。

            6、 優異的耐低溫性能

            特殊的取向結構,使太極藍管具有優異的耐低溫性能。在-20℃的抗沖性能仍優于PVC-U管材常溫下抗沖性能。示意圖如圖所示。



            下面就PVC-O管道與PE管道,從價格、流量、施工、維修及其它方面進行比較。

            一、從成本上比較:

            Ф315PVC-O、PVC-U管道與PE管道相比,PVC-O管材,壁厚6.2㎜;PVC-U管材,壁厚12.1 ㎜;PE 管材,壁厚18.7㎜,PE管材每米重量比PVC-U管材重1公斤左右,比PVC-O管材重9公斤,這就意味著,采用同等直徑同等壓力的PVC-O管材,用戶每米可節省9公斤原料成本價格,那么敷設一公里長的管道,用戶即可節省9噸的原料成本價格,加上PE原料價格每噸比PVC原料價格還高出7000元左右,所以用戶選用PVC-O管材,可節省很大的一筆材料費用。

            管材

            規格

            壓力等級

            管材壁厚

            單重(公斤/米)

            PVC-O管

            ф315

            1.0MPA

            6.2MM

            9.36

            PVC-U管

            ф315

            1.0MPA

            12.1mm

            17.856

            PE管

            ф315

            1.0MPA

            18.7MM

            18.339

            二、從流量上比較:

            PVC-O管道管壁薄,過水面積大,如果把這兩種管道的流速同設為1米/S,選用315mm×1.0MPa的PVC-O管道與PE管道對比,PVC-O管道,其流量為258.9m3/h,6213.6m3/ d,而PE管道其流量為217.9m3/h,5229.3m3/d,從上面的一組數字對比中可以看出,采用PVC-O管道與PE管道的流量相比較,每天可多輸水約984m3,一年可為用戶多輸送近36萬方的水,無疑節省下大量的電費。

            三、從施工上進行比較:

            PE管道的連接方式是熱熔對接,施工需要施工現場必需具備220V以上的電源。需要配備8千瓦以上的發電機組,這在我國的許多地區目前也是不現實的。由于受施工條件及焊接工藝要求的制約,PE管道風雨雪天不能焊接,即使正常天氣,按每天工作8小時計算,最多可焊接10-12根管材,施工進展緩慢;而安裝PVC-O管材,工具簡單方便,施工條件不受天氣影響,刮風下雨也可安裝,每天工作8小時,可安裝50-70根管材,施工進度是PE管道的6-7倍。

            四、從其他方面比較:

            1、 在埋深回填方面:PVC-O管道的彈性模量是4000MPa,PE管道彈性模量是800MPa,在相同的埋深條件下,因PVC-O管道的彈性模量優于PE管道,所以比PE管道能夠承受更高的外壓荷載,不易因較大的外壓荷載造成壓屈失穩而變形。

            2、在管道的伸縮量方面:PVC-O管道的線膨脹系數0.07㎜/m℃,,PE管道的線膨脹系數0.15-0.2㎜/m℃,,由此可見,同等溫度條件下,PE管道的伸縮量是PVC管道的兩倍以上,這在夏季施工長距離管道不能及時回填的情況下,提前預留的閥門尺寸會因為管道的伸縮受到影響,閥門旁的伸縮節,有時也會由于長距離的管道夜間縮量較大造成損壞,而相對PVC-O管道而言,由于線膨脹系數較小,并采用柔性連接方式,每個接口都等于一個伸縮節,長距離管道出現較大的縮量時,可以由各個接口均勻分擔,相對安全的多。

            3.在管道的維修方面:PVC-O管道的彈性模量大,環剛度高,維修管件的種類和方法相對較多,比如:管道一旦出現破損,可以采用雙法蘭承插盤左右對接、可以采用哈夫接頭維修、可以采用快速搶修接頭搶修,根據需要還可以在管道上打孔增設三通等等,維修方便;而PE管道因為彈性模量小,環剛度低,哈夫節及快速搶修接頭等管件,不宜在PE管道上使用,因為PE管道易發生蠕變,時間久后會發生漏水現象,只能在原管道上的兩端焊接法蘭盤然后對接,受施工條件及焊接工藝的限制,泥水中搶修極為不易。如果想在已經安裝完畢的管道上增加一個開口,則更加困難。

            通過上面的綜合比較,PVC-O管道許多方面優于PE管道,由于其優異的韌性和抗沖擊性能,使用更為安全,水力特性更好,是長距離輸水工程的最佳選擇。


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