PE100管道在燃气工程应用中的优势
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摘要：本文依据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ 63—2008，通过对pe100管道的介绍和与PE80管道在性能、最大允许工作压力、通过能力、消耗及费用方面的比较，分析了PE100管道在燃气工程中的运用现状，提出了其在耐压能力、输送能力和经济方面的优势。
关键词：PE100PE80 发展简史 比较 优势
Abstract:According to Technical specification for polyethylene （ PE ） fuel gas pipeline engineering （ CJJ 63-2008 ）, through to the PE100 pipe and pipe with PE80 introduced in performance, the maximum allowed by the pressure of work, ability, consumption and cost comparison, analyzes the PE100 pipeline in the use of fuel gas projects present situation, proposed the compression ability, transmission capacity and economic advantages.
Keywords: PE100 PE80 development brief history compare dominant
中图分类号： TU996 文献标识码:A
1 引言
2008年8月1日起《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ 63—2008开始实施，以PE100为原料的管材、管件和阀门全面投入使用。
2 聚乙烯燃气管道的发展简史
燃气用聚乙烯专用料就是以碳原子为主的共价键结合且有序排列居多的高分子化合物材料。从20世纪20年代法国科学家斯陶丁格揭示了聚合物的奥秘为高分子材料科学奠定了基础以来，在聚乙烯管道的原料、特性和管件制造工艺、连接方法、机具等诸多方面都取得了很大的进步。传统上聚乙烯管按照密度分为低密度（LDPE）、中密度（MDPE）和高密度(HDPE)三类，由于材料的不断进步，产生了材料的等级分化，密度不能反映聚乙烯的本质性能。因此，国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS）对其进行分类和命名，分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。
3 PE80与PE100燃气管道的比较
3.1 PE80和PE100材料的性能比较
PE80中密度聚乙烯是利用高效催化剂，在中低压下，用α-烯烃共聚来控制其密度和结晶度，因其支链多而长，密度和结晶度下降，因而中密度聚乙烯具有较好的柔性和低温特性，拉伸强度、硬度、耐热性等不如高密度聚乙烯。PE100高密度聚乙烯是用低压聚合工艺生产，与中密度聚乙烯相比，因其分子上支链少，近乎成线型结构，分子排列规整，堆砌紧密，因而结晶度高，密度大，具有较高的刚性和韧性，优良的机械强度和耐热性，还有较好的耐溶剂性、耐蒸汽渗透性。 [1]
表1 PE80和PE100两种管材的性能对比
3.2 PE80和PE100燃气管道的最大允许工作压力的比较
最大工作压力MOP是以20℃、50年的管道设计使用寿命为基础确定，聚乙烯管道系统的MOP取决于使用的聚乙烯材料类型（MRS）、管材SDR值和使用条件（安全系数C），以及耐快速裂纹扩展（PCP）性能，一般可按下式计算：
用上式计算可得出：PE100SDR11系列管道MOP为1.0MPa，PE80SDR11系列管道MOP为0.8MPa。因此，《聚乙烯燃气管道工程技术规程》CJJ63-2008规定：对于输送天然气的聚乙烯管道，PE100SDR11管道的最大工作压力为0.7MPa；PE80SDR11管道的最大工作压力为0.5MPa。由于PE100管道具有更高的最小要求强度（MRS）及优良的耐快速裂纹扩展性能，我们可以提高PE100管道的设计压力。对于输送同样流量燃气时，采用高压力小口径的管道，可以降低管材及施工成本。
表2 聚乙烯管道的最大允许工作压力与安全系数（MPa）
3.3 PE80和PE100燃气管道通过能力的比较
根据《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第一部分：管材》（GB15558.1-2003）的规定，PE管材的公称直径是统一的。而PE80管道和PE100管道由于SDR不同导致管道壁厚不同，因而相同管径的PE80和PE100管道会有不同的内径。以城镇燃气中压管道（0.4MPa）常用管径为例，在长度、起点压力、终点压力相同的情况下进行比较，结果如下：
表3 PE80和PE100管道通过能力比较
(上表计算长度5.0km,起点压力0.4MPa,终点压力0.2MPa)
对于城市天然气管道，当管道设计压力为0.4MPa时，如选用PE80管材须使用SDR11系列，而选用PE100管材则可使用SDR17.6系列。由于PE100管道的壁厚更薄，对于外径相同的管道，由于增大了管道的截面积，从而大大增强管道的输送能力。由以上计算比较可知，相同管径下PE100管道比PE80管道的通过能力高23.5%左右。当使用PE管插入法或内衬法更新旧管道时，薄壁的PE100管更能发挥它的优势。
3.4 PE80和PE100燃气管道的消耗及费用比较
与PE80相比，PE100的最小要求强度提高到了10.0MPa，虽然目前在我国燃气市场上，PE80较为普及，但由于在同一情况下，PE100的管壁更薄，可减少PE原材料的消耗，降低造价。
表4 PE80和PE100两种管材原材料消耗及费用比较
通过选择采用PE100 SDR17.6的管材代替PE80 SDR11，对于同样口径的PE管材，材料的消耗量可减少约35%，成本可降低约20%。
4 小结
通过对PE100与PE80两种燃气管道的对比分析，得出PE100燃气管道的几点优势：⑴更高的耐压能力，⑵更薄的壁厚，⑶更大的输送能力，⑷更加经济。PE100具有聚乙烯所有的优良性能，而其在机械性能方面明显提高，自PE100问世以来，其系列产品很快地在世界各地被广泛应用，采用PE100材料代替PE80成为一种趋势。
参考文献
[1]中国城市燃气协会，《城镇燃气聚乙烯（PE）输配系统》[M]，北京，中国建筑工业出版社，2006
[2]《聚乙烯燃气管道工程技术规程》（CJJ63-2008）[S]，中国建筑工业出版社，2008
[3]《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统 第一部分：管材》（GB15558.1-2003）[S],中国标准出版社，2004
[4]《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）[S],中国建筑工业出版社，2006
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。