转一篇关于PE80和PE100的区别的论文

PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的比较
—— 玉林市天然气管道选用PE100 聚乙烯管的原因分析
苏孙勇
( 玉林中燃城市燃气发展有限公司, 广西玉林537000)
【摘要】随着聚乙烯管技术应用的发展, 新材料PE100 聚乙烯燃气管也在我国得到迅速发展, 使得聚乙烯管在城市燃气输
配管网中得到了更广泛的应用。文章通过对PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的比较, 分析了玉林市选用PE100 的原因。
【关键词】PE管; PE100; 聚乙烯管; 天然气管道; 燃气管道
【中图分类号】TE8 【文献标识码】A 【文章编号】1008- 1151(2006)02- 0109- 02
【收稿日期】2005- 11- 06

一、前言
玉林市天然气利用工程采用天然气为气源, 城区中压管网设计压力为0.2～0.4 Mpa, 根据城镇燃气输送压力分级, 属于中压A 级。由于聚乙烯燃气管具有良好的柔韧性和耐腐蚀性, 同时重量轻、施工方便、寿命长、投资小、管道的气密性较好、管道表面光滑、输送流体阻力小等优越性能,玉林市中压管网采用了大量材质为PE100 聚乙烯管。由于国内应用的聚乙烯燃气管大部分为PE80, 而PE100 的应用还比较少,现就PE80 和PE100 聚乙烯燃气管进行比较, 分析玉林市天然气
管道选用PE100 聚乙烯管的原因。
二、PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的比较分析
( 一) 聚乙烯燃气管发展简史
聚乙烯管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯( LDPE 及LLDPE) 管( 密度为0.900～0.930g/cm3) , 中密度聚
乙烯(MDPE) 管( 密度为0.930～0.940g/cm3) 和高密度聚乙烯(HDPE) 管( 密度为0.940- 0.965g/cm3) 。由于材料的不断进步,根据发展阶段和性能的不同, 产生了材料的等级分化, 密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能, 因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度(MRS) 对管材及其原料进行分类和命名。长期静液压强度是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50 年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力, 该值是管材结构设计的基础。聚乙烯管的工程设计概念与金属管不同, 对于金属管的设计, 广泛的使用环境温度下的屈服强度系数。而聚乙烯管与金属管不同, 它受持续应力及温度变化的影响, 因此聚乙烯管的设计应力应根据长期强度来决定, 即通过绘制恒温下应力与破坏时间的曲线来确定。根据聚乙烯管的长期静液压强度(MRS) , 国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80 和PE100 五个等级。
( 二)PE80 与PE100 聚乙烯燃气管结构和混配料的比较
目前国际上使用量最大的管材树脂的MRS 值为8.0MPa(PE80 级),其树脂共聚单体含量比较高, 具有较高的长期静液压强度和耐环境应力开裂性能。而MRS 值为10MPa(PE100级)的管材树脂具有双峰型分子分布、己烯共聚物, 具有较高的密度和刚度, 很强的蠕变抵抗能力, 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。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。PE80 与PE100聚乙烯燃气管混配料的最低要求强度见表1:
表1 聚乙烯燃气管混配料的分类
( 三)PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的最大允许应力的比较
根据国标《燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材》GB15558.1- 2003 中3.24 规定条件下的允许应力, 按下式
计算: σt=MDS/C
式中:MDS—— 最小要求强度(MPa);
C—— 总体使用( 设计) 系数, 燃气用埋地聚乙烯管道系
统的总体使用( 设计) 系统C≥2;
因此, PE80 和PE100 聚乙烯燃气管的最大允许工作压力就分别获得, 见表3。
由表2 中PE80 和PE100 的最低要求强度获得:
对于PE80 级: SDR11 系列管道σt=8.0 /2=4MPa,
对于PE100 级: SDR11 系列管道P=10.0 /2=5MPa。

heijindishi

2006年07月26日 09:06:53

2楼

( 四) PE80 与PE100 聚乙烯燃气管的最大允许工作压力的比较
根据国家强制性行业规范《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ- 95 条文说明1.0.2 中国际上对聚乙烯燃气管道承压
能力一般按下式计算:
P=2σ/[Fd(SDR- 1)]
式中: P—— 工作压力(MPa);
Fd—— 设计系数( 安全系数) 。燃气管选取范围为2～5, 一
般选Fd=4.0;
SDR—— 标准尺寸比, 即公称外径与壁厚之比, 国家标准
中规定有SDR11 和SDR17.6。
由表2 中PE80 和PE100 的最低要求强度获得:
对于PE80 级: SDR11 系列管道P =2 ×8.0 /4 ×(11 - 1)=0.4Mpa; SDR17.6 系列管道P=2×8.0 /4×(17.6- 1)=0.24MPa;
对于PE100 级: SDR11 系列管道P=2×10.0 /4×(11- 1)=0.5Mpa; SDR17.6 系列管道P=2×10.0 /4×(17.6- 1)=0.30MPa。

因此, PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道的最大允许工作
压力见表2:
表2 PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道的最大允许工作压力
( 五) PE80 与PE100 聚乙烯燃气管不同温度下的最大允许工作压力的比较
国家强制性行业规范《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ- 95 条文2.1.4 中: 聚乙烯燃气管使用压力确定是根据管材在20℃( 或23℃) 时长期强度确定, 由于聚乙烯管道对温度较为敏感, 在较高温度下其耐压强度就要降低, 为了保证聚乙烯管道的安全性就要降低使用压力。在较低的温度下使用时,管材的脆性破坏可能性提高, 而裂纹扩展速度是与管材使用时的应用成正比的, 因此也应降压使用。由于玉林市地处我国南方地区, 燃气管道工作温度在20℃～30℃, 其允许工作压力数值是根据中国建筑工业出版社出版的《塑料管道工程设计与施工》介绍的在30℃工作温度下, 允许工作压力为20℃的65%确定, 因此分别得出PE80 和PE100 聚乙烯燃气管道在这一温度的最大允许工作压力, 见表3:
( 六) PE80 和PE100 聚乙烯燃气管性能指标的比较
目前, 国标《燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材》GB15558.1- 2003 对PE80 和PE100 聚乙烯管的力学性进行了明确规定, 见表4:
三、玉林市天然气管道选用PE100 聚乙烯管的原因
玉林市位于广西东南部, 年平均气温21.6℃～22.5℃, 所以聚乙烯管道工作温度在20℃～30℃范围内。玉林市天然气利用工程采用天然气为气源, 城区中压管网设计压力为0.2Mpa～0.4Mpa。聚乙烯管材有如下两个方案选择:
方案一: 选用PE80 聚乙烯管, 根据表3 得到城区中压管网压力最大为0.2MPa( SDR11 系列) , 其运营压力较低, 必会
大幅增加运营成本。
方案二: 选用PE100 聚乙烯管, 根据表3 得到城区中压管网压力最大为0.3MPa( SDR11 系列) , 其运营压力较高, 运
营成本较为合理。
由于PE100 比PE80 的管材价格高5%, 但相同条件下,流量与压力成正比, 即方案二所供应的用户是方案一的1.5倍, 所以其运营成本比方案一低, 并且PE100 的管材给将来管网的发展留有很大的余地, 方案二优于方案一, 所以选择方
案二( 即选用PE100 管材) 。
四、PE100 聚乙烯燃气管的应用
PE100 聚乙烯燃气管在国外已得到了广泛的应用, 在使用压力和管径上都比PE80 高出一截, 使投资和运营成本更低。欧洲各国在PE100 级聚乙烯燃气管道实际使用压力, 见表5。由于PE100 聚乙烯管技术的应用, 国外正在尝试将SDR11 的聚乙烯燃气管的使用压力提高到1.0Mpa。
PE100 聚乙烯燃气管在国内各城市应用还比较少, 这是由于PE100 聚乙烯燃气管材及管件还未能实行国产化, 并且还未制定出PE100 聚乙烯燃气管的专门规范。但PE100 聚乙烯管以其优越的性能, 必会得到迅速发展。
五、结语
随着“西气东输”工程的深化和沿海各省LNG 工程的逐步实施, PE100 聚乙烯燃气管将会迅速发展, 使聚乙烯管材得到更广泛的应用。
【参考文献】
[1]华北设计研究院.玉林市天然气利用工程专项规划[S].
[2]聚乙烯燃气管道工程技术规程[S].
[3]燃气用埋地聚乙烯( PE) 管道系统第1 部分: 管材[S].