PE管爆管处理及防范措施（本站推荐）

第一篇：PE管爆管处理及防范措施（本站推荐）

一、聚乙烯管道及其管件爆管事故分析

在此举两例分别在《建筑科学》和《世界华商经济年鉴·城乡建设》期刊上报道的事故案列。

案列一：在广东省东莞市某住宅小区，小区室外给水管道采用聚乙烯管，管道主要沿道路边绿化带铺设，管径80mm以下采用热熔承插连接，80-150mm采用热熔对接。自2008年交付使用后，四年内共发生爆管事故132起，平均每个月发生两次以上事故。

案列二：广州南沙某住宅区在在投入使用一年后，5个月内埋地聚乙烯给水管陆续出现18处漏水、爆管问题。PE管道DN100-250mm,其中15处为直管段对接接口或是管段转弯接口。

这两个案列中，爆管事故频繁发生，后经调查分析了归纳了以下几点原因： 1.PE管生产厂家生产的PE管质量有问题，并没有采用HDPE原料进行生产，导致管材的档次较低；有的厂家则没有按要求生产，为节省成本，私自添加了回料，而回料中聚乙烯大分子链已经有一部分断裂，这会引起PE管过早的老化；管材在运输或施工过程中有的被刮伤或是被损坏，没有及时发现或是更换，而是继续用于铺设。

2.在施工过程中，管道连接工艺不按规范要求操作。在管道连接完成后，试压环节弄虚作假，没有达到规定管道试验压力标准。其实在管道连接施工方面，HDPE 管道系统具有以下优点：（1）连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电熔、热熔方式连接，接头的强度会高于管道本体强度。（2）抗应力开裂性好：HDPE 具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出。（3）可挠性强：HDPE 管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，抗地面震动能力强。HDPE管具有的这些特性，对于有些工程可能出现轻度的不均匀沉降，设计选用了这种接口可靠、抗应力开裂性好、可挠性强的HDPE管材，是合理的。但案例中出问题的绝大多数恰恰是应该“强度高于管道本体”的接头部位。说明接口施工极可能是不合格的。

3.管道的填砂及回填土压实没有按规定操作。有的施工方甚至未做管道试压便一次回填到位，回填土质中有建筑垃圾、块石也未做处理；施工方为节省成本也为按要求分层夯实，管道上下也没有回填砂或是回填砂不够，这样就不能起到很好的保护管道的作用。尤其当管道接口施工不合格时，由于地面不均匀沉降，就很可能造成接口破裂，发生漏水或爆管事故。

二、PE管与金属管连接的事故分析及防范措施

2005年末，上海部分地区突遇寒潮来袭，地面温度下降至-5℃，十二天内突发的低温使某公司供水管网连续出现三次大口径管道爆管事故，漏水量较大。发生爆管事故的供水管道都是在2005年中旬竣工的新建工程（输水管道），PE管口径500-700mm，同时爆管部位均发生在非开挖定向转穿越工艺施工的聚乙烯管道与直路球墨管相接处，为球墨配件脱落引起的，而且全部是PE管道的纵向位移，管道接口脱离距离较大。

有关单位总结并且归纳了如下六点共同特点：1.处拉脱部位，为PE管道与球墨管道的接口连接；2.接口配件脱落部位（承插口）均为靠聚乙烯管道一边，表现PE管道的受冷后纵向回缩现象而产生的位移，偏移距离较大；3.聚乙烯管道使用的是非开挖定向钻进穿越工艺，均采用热熔对接连接，管道末梢安装法兰；3.实施管道和发生事故当天气温温差达到30~35℃；4.管道埋设深度1.1米（管顶到地面），该接口节点覆土未按《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》要求操作；5.管道接口为郊区农田或小河附近，土体经过开挖后土质现状较松，回填土也未按要求压实；6.定向钻进的施工企业和聚乙烯管材的生产厂家，都是通过审核认证的定点单位，产品质量和技术能力是合格的。

此公司在05年还有其他大量的非开挖定向钻进工程竣工，但所有在市政道路上施工的项目（需进行路面修复的）都没有出现纵向位移现象，或者可以严格的说是没有表现出漏水现象，而就是这三处在郊县田埂、河岸边的管道施工项目，施工单位未对接口处的回填土按要求操作，可能是导致问题产生的根本原因。

排除了钻进施工企业和PE管材生产厂家的问题后，通过对比分析了发生事故可能的几点原因如下：

一、PE管道纵向回缩集中发生于两种管材结合薄弱部：由于PE管道是热熔连接的，而与球墨管连接时靠法兰接口相接，所以对于PE管道部分来讲可以认为是一体的，那么PE法兰以后安装的球墨管段的部位就成了最薄弱点，而这个部位的接口连接方式在目前相关的施工规范中没有特别规定（即对防范PE管道的纵向回缩没有任何措施），所以金属管道与聚乙烯管道的接口连接的这个部位可能就是防止PE回缩造成损害的关键部位了。

二、施工时的光日照对PE管道影响较大，实际的位移长度略大于计算长度，在实际中表现的最为突出。这可能是6月中旬，已进入夏季，日照情况相对比较强列，而PE管道在现场地面进行接口热熔过程中，受到太阳的直接曝晒，因为给水用PE管道为黑色，黑色容易大量的吸收热量，下管前管体表面温度远远超过实际气温，热膨胀程度更严重。这主要是施工过程中缺乏适当的措施，来避免日照对管道影响。地区季节温差较大，是管道纵向回缩的主要原因。季节温差变化比较大，夏季和冬季的最高和最低温差变化可能要达到40℃以上，东部沿海城市，受季风影响，土壤冷热干湿四季分明；而土壤的土体温度变化是受到湿度（水分循环）和温度的影响，所以在上海地区潮湿的冬季温度下降应该是最大的，而夏、秋两季比较干燥，日照较多，土体温度下降不明显，可能类似于保暖筒，土壤温度变化不大。所以管道定向钻进拖入土中后由于环境没有较大变化，于是管道物理性能保持原状；而进入冬季随着湿度的提高，土壤热循环速度加快，带来土壤表层温度的急剧下降。所以上海寒流的突然袭击，环境条件的突然变化，使得定向钻进拖入的聚乙烯管道产生冷缩现象，即其物理性能纵向回缩，导致管道接口薄弱处脱出，发生爆管。

三、接口部位砂基处理和回填土压实处理：按施工规范规定PE管道宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm。并且PE管道的回填土应压实，此次我们列举的个实例，受破坏的处接口均没有做到以上的工作，这可能也是漏损得主要的原因之一。土壤的结构对管道外壁有一定的摩擦阻力，所以它的密实度和稳定性对管道接口的安全有一定的保障作用。砂基处理目的是保障土体的稳定性，回填土压实是保障土体的密实度。个人认为，回填土压实的密实度也会间接影响土壤土体湿度，进而影响土壤热循环速度，决定着土壤土体温度下降程度。

四、定向钻进技术拖拉PE管道的影响

PE管道的另外一个特性是断裂伸长性，简单的说定向钻进使用的拖拉机械提供的拉力与聚乙烯管道自身的重力、土体对管道的阻力，这两组相反的作用力对PE管道在钻进施工过程产生一定的拉伸变形，而PE材质又是一种存在一定记忆性的化学聚合物，在一定的环境条件下，需要恢复拉伸的变化量即回缩一定的量，这个变化可能比较微小也较慢，但这个物力性能应该对PE管道的纵向回缩变化的一种补充解释，也应作为影响因素的一方面。

综上所述，做好防止PE管材接口处爆管事故发生工作，主要有三点： 1.严格按照《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中要求的聚乙烯管道的填砂，回填土等施工规范来控制覆土质量，增加土体对管材的阻尼，降低由于覆土问题（土体的密实度稳定性）而导致的接口漏损问题。

2.PE管道在现场施工过程中，特别是热熔接口，必须做好现场的避阳工作，减少夏季施工时太阳的直接曝晒，降低受热程度，做好施工组织设计，对现场聚乙烯管材的温度要有一定量的控制，必要时可选择在早晚间敷管，避免阳光直射，在措施上降低一定量的温差变化。

3.考虑在PE管道接口处设置补偿器，增加一定量的变形余量，根据目前的管配件情况，考虑在PE管道与金属管道结合处加装管道伸缩接，可以增加一定的变形余量，起到降低漏损风险的作用。

目前PE管道敷设主要采用热熔接口和承插接口，热熔接口因其技术相当成熟，故被广泛使用，但是如果考虑尝试在市政道路上应用承插连接方式的PE管道，根据承插PE管接口特点——柔性的带有一定收缩余量，那么由于季节变化的纵向回缩量，在每个承插接口上得到分解，纵使每根PE管长六米，该管变化虽微乎其微，但已将该纵向变化化解于无形中，这个方法还有待研究。

附录：

PE特性及施工规范根据现行行业标准——《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中有关描述如下：

1.管材物理性能纵向回缩率（110℃），不大于3%。

2.自由管段由季节温差引起的纵向变形量ΔL，可按下式计算ΔL=αLΔt, α是聚乙烯管道的线膨胀系数，(文中取值0.2mm/m·℃)。

3.管道接口的连接方式应根据管道的受力状态、管道沿线工程地质条件等因素合理确定。

4.聚乙烯管道宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm。

5.聚乙烯管道的回填土应压实，其压实系数应在有关设计文件中明确规定，对弧形人工砂基管底垫层应控制在0.85~0.9。

第二篇：PE管技术规范

PE管技术规范

目录

1.工程概述 2.引用标准 3.管材结构尺寸 4.主要技术要求 5.各项指标的测试方法 6.标志、储存及环境性能

1工程概述

1．1

本技术规范书适用于中国网通公司城域网工程低密度聚乙烯塑料管材（以下简称：管材）的产品生产和验收。

1．2

本文件所引用的标准为我国国家标准和信息产业部标准。对于那些在本文件中未作规定的，而我国国家标准和信息产业部标准已有规定的，应满足我国国家和信息产业部相关标准。1．3

管道设计使用寿命不应少于50年。1．4

本文件解释权属于中国。

引用标准

本规范所列各种指标，应符合下列国家标准或原邮电部标准。YD/T841－1996

地下通信管道用塑料管 GB2828－87

逐批检查计数抽样程序和抽样表（适用于连续批的检查）

GB 2918—82

塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB/T 6671.2—86

聚乙烯（PE）管材纵向回缩率的测定 GB 8804.2—88

热塑性塑料管材拉伸性能试验方法 聚乙烯管材

GB 8806—88

塑料管材尺寸测量方法

管材结构尺寸

3．1 低密度聚乙烯（LDPE）光壁子管的结构尺寸

表1 标称外径

mm

外径

mm

壁厚

mm

最小内径

mm

每卷长度

m 32/28

32+0.3

2.4+0.5

26.2

≥500 3.2低密度聚乙烯（LDPE）光壁子管的每卷长度为大于或等于500米。

主要技术要求 4．1 颜色

管材的色泽应均匀一致，应采用红、兰、白三种颜色。4．2 外观

管壁不允许有气泡、裂口、分解变色线及明显的杂质。管内壁应光滑。4．3尺寸及偏差

管材尺寸偏差应符合表1的规定。

4．4管材的物理力学性能应符合表2的要求。

表2

项目

技术指标

试验方法

拉伸强度

≥8MPa

见5．2．5

断裂伸长率

≥350％

见5．2．5

纵向回缩率

≥3．0％

见5．2．6

4．5卖方应提供所用原材料的规格、产地、厂家，并提供相关证明。所有原材料应为全新料。试验方法 5．1 外现检查

用肉眼观察，内壁可用光源照看。5．2 尺寸测量 5．2．1 长度

用精度为5mm的尺测量，只允许存在正偏差。5．2．2平均外径

平均外径及偏差按GB 8806规定进行。5．2．3 最小内径

取三个试样，用精度为0.02mm的游标卡尺测量每个试样同一断面各处内径，找到最小值，为最小内径。用测量结果计算偏差。取三个试祥测量值偏差最大的为测量结果。5．2．4 同一截面壁厚偏差

取三个试样，按GB 8806规定测量实壁管同一断面的最大和最小壁厚，用最大壁厚减最小壁厚，除以最大壁厚，为同一截面壁厚偏差。取三个试样测量值偏差最大的为测量结果。5．2．

拉

伸

强

度

和

断

裂

伸

长率

按GB 8804．2规定测定。5．

2．6纵

向

回

缩率

按GB 6671．2测定。6标志、储存及环境性能 6．1标志

产品上应有下列明显标志：产品名称、产品标记、生产材料、生产厂名（或商标）、生产日期以及中国网通标志。6．2印字

采用喷墨或热敏压印方式在管材的外壁印刷标志，要求标志清晰、牢固，标志颜色应不同于管材颜色并有大的反差。6．2储存

管材存放场地应平整，堆放应整齐，堆放高度不得超过2m，距热源不小于5m，不得露天暴晒。存放期自生产之日起，一般不得超过2年。6．3环境性能

6．3．1管材的适用温度范围：-20℃～+50℃（能正常使用）。

6．3．2在保障各种技术性能指标的前提下，其在土壤中的使用寿命不小于50年。

6．3．3在50年的寿命时间内应具有耐蚁蚀性能。6．3．4在50年的寿命时间内应具有耐鼠蛟性能。

6．3．5在50年的寿命时间内应具有耐酸、碱、盐腐蚀性能。6．3．6管材应具有低卤、阻燃性能。

第三篇：PE管概述

PE管概述

挤出机起源于18世纪，Joseph Bramah(英格兰)于1795年所制造的用于制造无缝铅管的手动活塞式压出机就被认为是世界上的第一台挤出机。从那时起，在19世纪前50年期间，挤出机基本上只适用于铅管的生产、通心粉以及其它食品的加工、制砖及陶瓷工业。在作为一种制造方法的发展过程中，第1次有明确记载的是R.Brooman在1845年申请的用挤出机生产固特波胶电线的专利。固特波公司的H.Bewlgy随后对该挤出机进行了改进，并于1851年将它用于包覆在Dover和Calais公司之间的第1根海底电缆的铜线上。1879年英国人M.Gray取得第一个采用阿基米德螺线式螺杆挤出机专利。在此后的25年内，挤出方法逐渐重要，并且逐渐由电动操纵的挤出机迅速替代了以往的手动挤出机。1935年德国机械制造商Paul Troestar生产出用于热塑性塑料的挤出机。1939年他们把塑料挤出机发展到了一个现阶段——现代单螺杆挤出机阶段。

传统螺杆挤出机挤出过程，是靠机筒外加热、固体物料与机筒、螺杆摩擦力及熔体剪切力来实现的。“摩擦系数”和“摩擦力”，“粘度”和“剪应力”是影响传统螺杆挤出机工作性能的主要因素，由于影响“摩擦”和“粘度”的因素十分复杂，因此，传统螺杆挤出机挤出过程是一个非稳定状态，难以控制，对某些热稳定性差、粘度高的热敏性塑料尤为突出。自60年代以来，世界上各国学者对螺杆挤出机理进行了大量研究，也取得了明显的成就，但由于他们的研究大多局限于传统塑料挤出成型机理、机械结构形式和换能方式，因而一直未能取得重大突破。传统螺杆挤出机所存在的如体积庞大、能耗高、噪音大、产品质量提高难等一系列缺点没有得到根本解决。

而如今，现代化的塑料挤出机已普遍采用现代电子和计算机控制技术，对整个挤出过程进行在线检测，并采用微机闭环控制。为适应生产发展的多样化需求，塑料成型技术已朝着现代高效大生产与智能化控制方面蓬勃发展。1 PE管概述

1.1 PE管市场应用背景

近年来我国的塑料管道行业得到了迅猛的发展，塑料管道的应用领域在不断扩大，塑料管道已经成为全国各地随处可见的被人们广泛认知的产品。塑料管道因其具有耐腐蚀性、抗老化、质量轻、水流阻力小、施工便捷、工程造价低等特点，在管道工程中占据着重要的位置，形成了一种势不可挡的发展趋势。

目前国外塑料管仍以聚氯乙烯(PVC)管和聚乙烯(PE)管为主导产品。近几年来，聚乙烯管作为城市供水管和燃气管发展很快，增长速度远远超过PVC管。我国塑料管材的发展也十分迅速，已能生产排水、给水、供水、穿线、燃气、化工和微滴灌管等多种用途的塑料管材。1.2 塑料管道产业发展趋势

回顾国内塑料市场，种种迹象表明，塑料产业竞争的区域边界正在逐渐消失，中国塑料企业正全面置身于全球范围的竞争与合作之中，全新的竞争格局带来了全新的市场环境。

目前，我国建筑塑料制品的发展已到了鼎盛时期，建筑用塑料制品占总塑料消费量的比例在提高。塑料管道作为新型化学建材，在建筑塑料中的用量及需求量巨大。塑料管道因其具有安全可靠、保温节能显著、流体输送阻力小等优点已普遍为人们所接受，在我国已得到广泛的应用，目前塑料管行业面临着难得的历史发展机遇。1.3 市场需求

a.新世纪的前10年内，住宅建筑将成为经济发展的主要支柱。随着“十五”计划的实施，经济的发展，人们收入水平的提高，城市化进程的加快，城市人口数量的增加，大量危旧房屋改造及房地产二级市场、租赁市场的加快发展，住宅建设总量将会有较快的增长，而建筑用塑料管用量必将增大，排水、给水塑料管的应用量和应用面都会稳定增加和扩大。

b.环境保护的需要。推广应用塑料管，淘汰耗能高、污染严重的传统材料是不可抗拒的必然趋势。

c.政府实行积极(扩张)财政政策，大量投资交通、水利、通讯、能源等基础设施，这些基础建设工程都为塑料管扩展了新的用途，增加了用量。1.4 塑料管的优势更加突出

塑料和传统材料不同，技术进步的步伐加快，不断出现的新技术、新材料、新工艺使塑料管相对传统材料的优势越来越突出。塑料管材与传统的金属和水泥管相比质量轻(一般仅为金属的1/6~1/10）；有较好的耐腐蚀性、抗冲击性和拉伸强度；塑料管内表面比铸铁管光滑得多，摩擦系数小，流体阻力小，可降低输水能耗5%以上；制造能耗可降低75%；运输方便，安装简单，寿命可长达30~50年等多种优点。近10年来聚乙烯管在世界各国发展很快，发达国家在给水领域和燃气领域应用聚乙烯管已占绝对优势。1.5 我国PE管材发展市场前景预测

中国的经济在持续高速增长，“西部大开发”、“西气东输”、“南水北调”，以及全国公路网、铁路网建设、住宅建设等都为塑料管开辟了空前的市场；各种农业用塑料节水灌溉器材的需求也与日俱增，这些因素都为我国塑料的发展提供了历史的机遇。

据预测，到2010年可达到300万吨。其中，PE管材管件的市场将超过66万吨。聚乙烯管材管件独特的优越性已经逐步被广大用户认同，同时，国外有关PE管材的先进生产技术和应用技术也开始在中国推广，相关的产品标准和技术规范正在逐步完善，以此预期，中国PE管材将会有很快的发展,在燃气管市场、城市给水管市场、农村给水和灌溉市场、埋地排水市场及其它市场得到很好的开拓。PE管挤出机应用技术 2.1 PE挤出机技术优势

预制直埋式保温管自20世纪80年代初从欧洲引进我国后，被广泛用于城市供热工程中。预制直埋式保温管由3层构成，由内向外依次为低碳钢管、聚氨酯泡沫保温层、聚乙烯(以下简称PE)外套管保护层。与传统的保温管保护层材料(石棉布等)相比，PE外套管具有机械强度高、密封性能好、耐腐蚀性强、热损低、使用寿命长等特点杜绝了由于钢管与保护层材料热膨胀系数不同而引起的保护层破坏；可有效防水，防潮；通过设置聚氨酯整体发泡层，使聚氨酯保温层与钢管形成了一个整体，解决了预制直埋式保温管钢材的腐蚀问题。2.2 PE管挤出技术

挤出成型是在挤出成型机中通过加热、加压使PE物料以流动状态连续通过模具制成连续型材的方法。挤出过程包括3个阶段：①塑化，经过加热或加入溶剂使固体物料变成黏性流体；②成型，在压力的作用下使黏性流体经过模具得到连续的型材；③定型，用冷却或溶剂脱除的方法，使型材由塑性状态变为固体成型状态。2.3 PE管定径工艺

PE管定径工艺分为负压定径和正压定径。

负压定径和正压定径的区别在于使用气压不同，负压定径是在定径舱中制造低于大气压的环境，使塑性状态的PE 管材在负压下紧贴定径装置成型；正压定径是在定径装置中通入高压空气迫使塑性PE 管材紧贴定径装置而成型。2.4 挤出生产线的组成

挤出生产线组成见图1-1，主要设备包括挤出机、主体模具、负压定径舱、定径装置、二次冷却系统、牵引装置、切割装置等。

图1-1 挤出生产线流程

2.4.1 挤出机

挤出机包括挤出螺杆、机筒等。挤出机单位时间挤出量直接影响到整条生产线的生产能力，挤出机对PE 原料的塑化能力也直接影响产品的质量。在聚合物加工工业中应用最普遍的螺杆挤出机为塑炼式螺杆挤出机，它可用于注射成型和各种挤出成型。塑炼式螺杆挤出机可分3 段：固体输送段、熔融段、挤出段。PE 粒料或粉料从料斗落入机筒内，随着螺杆行进压实粒料，PE 粒料沿螺槽挤压前行，在熔融段粒料将成为均相PE 料流，随后通过主体模具挤出。2.4.2 主体模具

主体模具的作用是使挤出机挤出来的PE 熔融物均匀地通过整个模具断面，使PE 熔融物形成连续的管材。主体模具由口模、芯模、加热装置、模具支座等组成，芯模靠分流支架（分流梭）支撑于口模之中，PE 料流在口模与芯模之间的流道中流动。目前，广泛采用的模具为筛篮式模具，这种模具可使PE 料流流动速率达到预期值，同时还具有阻力小、产量高、结构紧凑、连接合理、更换方便等特点。PE 料流通过口模挤出后与芯模的锥型头接触，逐渐充满口模与芯模的流道，在挤出压力下持续前进。遇分流梭后PE 料流被分成多股PE 流，PE 料流之间产生分离。为了消除流纹和保持各点的PE流压力均匀，筛篮式模具在分流梭后设置了孔板，使PE 流通过孔板重新交融，使熔融状态的原料充分融合。2.4.3 负压定径舱

在设计负压定径舱时应选用功率较高的真空泵，来弥补舱体密封不严的缺陷。定径舱内设有密集的高效喷淋设备，冷却水从PE 管坯的四周均匀喷洒在PE 管坯表面，使PE 管坯尽可能快地冷却、定径。在实际生产中不可避免地会从外界进入一些杂质到水中，为了喷淋设备的工作稳定并减少维护工作量，在水泵前端设置过滤单元，避免杂质堵塞管道和喷头，延长设备使用寿命。为了引管的方便和易操作，在舱的底部加设一套纵向行进装置，使舱体在水平轴向可以移动。2.4.4 定径装置

图1-2 定径装置

定径装置主要控制PE 管坯的最初直径，考虑到PE 管属于柔性材料，温度对其收缩膨胀影响较大，在制造定径装置时应适当增大定径装置的内径。定径装置结构见图1-2。2.4.5 二次冷却系统

由于管坯在负压定径舱出口处温度仍不能降到室温，即没有完成最终定径，要对管材进行二次冷却。在设计二次冷却系统时应考虑到循环水水质对循环管道的影响，为了防止管道腐蚀，可采用铜管材，也可采用不锈钢管材。2.4.6 牵引装置

牵引装置对控制管材的壁厚十分重要，在不同牵引速率下PE管的壁厚会发生变化，一般牵引速率快则PE管壁厚减小，反之壁厚增加。牵引装置使多条链轮在同一速率下转动，保证了各点的同步牵引。在控制橡胶带和管材表面的接触压力时，采用了气动控制系统，通过比例调节阀可精确调节接触压力，保证管材各点受力均匀，各点前进速率恒定，从而控制PE管壁厚。3.结语

PE管挤出机的应用一直以来是国内橡胶制造业所探索的技术，在国内的发展极其迅速，希望通过本文的市场调研，能为中国的挤出机制造业提供一种基于市场的创新思维及研发新型挤出机的理念，在市场调研的基础上，能够设计出一种可行的装备以及一种全新的生产工艺，提高产品竞争力，扩大生产规模，在挤出机生产的市场上占有绝对的优势。

第四篇：聚乙烯(PE)管道爆管的原因及解决措施

聚乙烯（PE）管道爆管的原因及解决措施

摘要：聚乙烯管作为新一代的自来水水管材正在水行业中得到迅速推广应用，但管材纵向回缩率的物理特性对施工质量会产生较大影响，工程实践中的案例研究表明，在聚乙烯管设计施工时一定要考虑管材纵向回缩率这一问题，要严格按《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》组织施工，提出了预防管材纵向回缩率的相关措施。

由于聚乙烯埋地管材（以下称PE管）可以比较方便做到热熔对接、电熔接和承插接，且在抗冲击、环保、经济性等方面具有优势，因此在上海得到大力推广，并且将逐步代替聚氯乙烯管材。

PE管材另一大独特的特点就是其应用于非开挖技术施工，上海市自来水闵行公司将该技术大量的应用于排管工程中需穿越道路、河道等地段的施工中，不但减低了建设成本，而且提高了施工进度。

在新材料、新技术的不断应用中，我公司也不断探索研究。这次在上海地区气温急剧下降后，供水管网上出现了多处由非开挖导向钻敷设的PE管道接口断裂、回缩脱口等管道爆管事故，引发了我们对PE管应用问题的思考，并就此提出了一些观点，特整理出来供参考。1 事故现象：

2005年末，上海地区突遇寒潮来袭，地面温度下降至-5℃，突发的低温使得我公司供水管网的维修工作量大大增加，在这其中连续有3次大口径PE管道的爆管事故发生，漏水量较大，而且发生故障的管道部位比较特殊，经过现场观察、调查和分析，我们认为这3次爆管的情况比较相似，表现出的特征比较明显、典型，如下图，我们可以比较看到由非开挖导向钻进技术铺设的PE管道受到温度影响发生纵向回缩的情况，相对回缩位移长度较大。实例图：管道接口完全脱出

通过实地调查，我们注意到发生爆管事故的供水管道都是在2005年6月中旬竣工的新建工程（输水管道），同时爆管部位均发生在非开挖定向转穿越工艺施工的聚乙烯管道与直路球墨管相接处，为球墨配件脱落引起的；而且全部是管道的纵向位移，管道接口脱离距离较大，另外这3次爆管漏水同时发生在上海寒潮来袭的次日，较多的共同特征引发了我们的思考： 什么原因导致事故的发生？

季节温差的变化是否是这3次爆管漏水事故真正“元凶”？

在非开挖工艺中使用热熔对接的聚乙烯管道受温差变化到底有多大？ 市政道路上使用聚乙烯管道又应注意哪些方面呢？ 1.1 观察以及调查情况

我们翻阅这3项新建工程的竣工档案，对部分相关信息作了对比，同时结合爆管现场观察到的具体情况，整理得到下表： 项目

实例一；实例二；实例三 故障时间 05年12月9日21点；05年12月10日6点；05年12月20日4点 故障部位

球墨管承插口；球墨平承承口处；生铁套筒 故障现象1 承插口脱离；承插口脱离；头子破坏，填料拖出 故障现象2 松动部位靠PE一侧；松动部位靠PE一侧；松动部位靠PE一侧 管道口径

600mm；500mm；700mm 纵向回缩长度

约13cm（管插口完全出来）；约6cm；约4cm 该管道敷设完成时间

05年6月23日；05年5月15日 ；05年4月19日 施工当天气温

32℃；28℃；24℃ 故障当日气温

-2℃；-2℃；-4℃ 定向穿越目的

穿越道路；穿越河道；穿越河道 定向穿越管道长度（PE管）80米；102米；74米 定向穿越深度（深/浅）

5.94米/1.45米；6.7米/1.5米；4.52米/1.68米（管中~地面）（管中~地面）（管中~地面）接口配件

PE—法兰—钢制平插—球管（如示图）；PE—法兰—球墨平承；—球管（如示图）； PE—法兰钢管—套筒—球管（如示图）现场环境

工地环境、松土；河边，松土；耕地、田埂边，松土 覆土情况

未覆沙，回填土；未覆沙，回填土；未覆沙，回填土 使用机械

Case6080，Case6030，Case6080 l 3组实例故障部位的接口示意图如下： 1.2 归纳相关特征

我们针对以上情况，总结并且归纳了如下六点共同特点：

l 3处拉脱部位，为PE管道与球墨管道的接口连接，球墨配件；接口配件脱落部位（承插口）均为靠聚乙烯管道一边，表现PE管道的受冷后纵向回缩现象而产生的位移，偏移距离较大；

l 聚乙烯（PE）管道使用的是非开挖定向钻进穿越工艺，均采用热熔对接连接，管道末梢安装法兰； l 实施管道和发生事故当天气温温差达到30~35℃；管道埋设深度1.1米（管顶到地面）；

l 该接口节点覆土未按《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》要求的：聚乙烯管道宜采用弧形人工砂基的有关要求；

l 管道接口为郊区农田或小河附近，土体经过开挖后土质现状较松，回填土也未按要求压实；

l 定向钻进的施工企业和聚乙烯材料的生产厂家，都是我公司通过审核认证的定点单位，产品质量和技术能力是合格的； 2 分析

2.1 PE特性及施工规范

根据现行行业标准——《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中有关描述如下： l 管材物理性能纵向回缩率（110℃），不大于3%；

l 自由管段由季节温差引起的纵向变形量ΔL，可按下式计算：

ΔL =αLΔt

（3.1）

α—聚乙烯管道的线膨胀系数，(文中我们取值0.2mm/m·℃)l 管道接口的连接方式应根据管道的受力状态、管道沿线工程地质条件等因素合理确定。

l 聚乙烯管道宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm。

l 聚乙烯管道的回填土应压实，其压实系数应在有关设计文件中明确规定，对弧形人工砂基管底垫层应控制在0.85~0.9。2.2 数据分析： 2.2.1 按式3.1公式，我们在得到纵向变形长度与温差变量的线性关系图（如下）：

2.2.2 图中，我们将实际发生的3次纵向收缩引起的位移长度，标示在图中，温度参照施工当天气温与发生爆管当天的气温温差值（34℃、30℃、28℃）。可以发现3个实例按其实际温差不同发生的纵向位移长度线性关系于计算得到的纵向位移线性关系基本平行；

2.2.3 实例的纵向位移长度低于计算的纵向位移长度，图中3个变形量的点在正比曲线下方，分析为实际土壤中发生的温差变化远远小于地面上的温差变化； 2.2.4 按纵向回缩率的变化曲线，实例1在3组实例中发生的位移最大； 2.3 原因归纳：

2.3.1 PE管道纵向回缩集中发生于两种管材结合薄弱部：

由于PE管道是热熔连接的，而与球墨管连接时靠法兰接口相接，所以对于PE管道部分来讲可以认为是一体的，那么PE法兰以后安装的平插、平承或套筒等连接其后球墨管段的部位就成了最薄弱点，而这个部位的接口连接方式在目前相关的施工规范中没有特别规定（即对防范PE管道的纵向回缩没有任何措施），所以金属管道与聚乙烯管道的接口连接的这个部位可能就是防止PE回缩造成损害的关键部位了。

2.3.2 施工时的日照对PE管道影响较大

实例1的位移长度略大于计算长度，在3组实例中变现的最为突出，这是什么原因，我们分析，这可能是6月中旬，上海地区已进入夏季，日照情况相对比较强列，而PE管道在现场地面进行接口热熔过程中，受到太阳的直接曝晒，因为给水用PE管道表面为黑色，PE管道添加有炭黑材料，作用是防止紫外线对管道材质进行光降解，在日照情况，黑色容易大量的吸收热量，下管前管体表面温度远远超过实际气温，热膨胀程度更严重。这主要是施工过程中缺乏适当的措施，来避免日照对管道影响。类似的PE管道直接曝晒于强烈阳光下的施工，在给水工程施工中比比皆是，而实例1正是这个问题的最好证明。2.3.3 上海地区季节温差较大（夏季/冬季），是管道纵向回缩的主要原因上海的季节温差变化比较大，夏季和冬季的最高和最低温差变化可能要达到40℃以上，作为东部沿海城市，受季风影响，土壤冷热干湿四季分明；而土壤的土体温度变化是受到湿度（水分循环）和温度的影响，所以上海在潮湿的冬季温度下降应该是最大的，而上海地区夏、秋两季比较干燥，日照较多，土体温度下降不明显，可能类似于保暖筒，土壤温度变化不大。所以管道定向钻进拖入土中后由于环境没有较大变化，于是管道物理性能保持原状；而进入冬季随着湿度的提高，土壤热循环速度加快，带来土壤表层温度的急剧下降。所以上海寒流的突然袭击，环境条件的突然变化，使得定向钻进拖入的聚乙烯管道产生冷缩现象，即其物理性能纵向回缩，导致管道接口薄弱处脱出爆管产生。2.3.4 接口部位砂基处理和回填土压实处理：

按施工规范规定PE管道宜采用弧形人工砂基，其管底以下垫层部分的厚度不宜小于100mm。并且PE管道的回填土应压实，此次我们列举的3个实例，受破坏的3处接口均没有做到以上的工作，这可能也是漏损得主要的原因之一。土壤的结构对管道外壁有一定的摩擦阻力，所以它的密实度和稳定性对管道接口的安全有一定的保障作用。砂基处理目的是保障土体的稳定性，回填土压实是保障土体的密实度。例如：我公司在05年有大量的非开挖定向钻进工程竣工，但所有在市政道路上施工的项目（需进行路面修复的）都没有出现纵向位移现象，或者可以严格的说是没有表现出漏水现象，而就是这三处在郊县田埂、河岸边的管道施工项目，施工单位未对接口处的回填土按要求操作，也是导致问题就产生原因之一，这就可以说明砂基处理和回填土压实处理应该是保障管道接口安全的必要措施之一。

2.3.5 定向钻进技术拖拉PE管道的影响

PE管道的另外一个特性是断裂伸长性，简单的说定向钻进使用的拖拉机械提供的拉力与聚乙烯管道自身的重力、土体对管道的阻力，这两组相反的作用力，对PE管道在钻进施工过程产生一定的拉伸变形，而PE材质又是一种存在一定记忆性的化学聚合物，在一定的环境条件下，需要恢复拉伸的变化量即回缩一定的量，这个变化可能比较微小也较慢，但这个物力性能应该对本文中PE管道的纵向回缩变化的一种补充解释，也应作为影响因素的一方面。

综上所述：

l 目前使用的PE管道与金属管道连接的接口部分，其连接配件是容易发生管道漏损的薄弱点；

l 要防止该接口漏损现象的出现，除了按施工规范严格控制野外施工质量外，必须要预防PE管道本身存在的热胀冷缩现象，即它在温差变化较大的情况下有纵向回缩现象出现，该现象对于季节温差变化比较大地区对其供水管网是一种潜伏的隐患；

l 另外PE管道受到拉力后也有一定拉伸变形，在一定条件下会恢复拉伸的变形量，也是隐患之一，必须预防，保障管道的运营安全；

l 建议对现行行业标准——《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ 01-2004）中的 “5 管道连接”一章进行必要的修改，进一步规范PE管道在施工过程中的接口连接方式； 3 解决措施

如何预防PE管道的纵向回缩现象，在市政道路上进行PE管道的施工应注意哪些方面？是我们在运用PE管道上需要认真对待的问题，我们要积极的寻求措施和方法减小PE管道的纵向回缩产生的破坏性影响，结合这次遇到3个实际例子，我们应从以下几个方面来考虑：

3.1 PE管道在现场施工过程中，特别是热熔接口，必须做好现场的避阳工作，减少夏季施工时太阳的直接曝晒，降低受热程度；做好施工组织设计，对现场聚乙烯管材的温度要有一定量的控制，必要时可选择在早晚间敷管，避免阳光直射，在措施上降低一定量的温差变化。3.2 严格按照《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中要求的聚乙烯管道的填砂，回填土等施工规范来控制覆土质量，增加土体对管材的阻尼，降低由于覆土问题（土体的密实度稳定性）而导致的接口漏损问题。

3.3 考虑在PE管道接口处设置补偿器，增加一定量的变形余量： 3.3.1 根据目前的管配件情况，考虑在PE管道与金属管道结合处加装管道伸缩接，可以增加一定的变形余量，起到降低漏损风险的作用。该方案实施比较简单，但管道伸缩接的屈伸距离较小，可能只适合短距离的PE管道上，如定向钻进的PE管道和金属管道的连接方案，拖拉管两侧均要设置管道伸缩接，补偿PE管道的纵向回缩量；

3.3.2 设计适合给水用的波形补偿器，连接PE管道与金属管道，提供足够的变形余量，防止管道的热胀冷缩造成的管体位移；如果考虑PE管道长距离铺设，利用波形补偿器，在一定的距离范围内设置，以减少聚乙烯材料的物理特性对管网安全的危害，大大降低漏损风险；

4.4 目前我公司PE管道敷设主要采用热熔接口和承插接口，热熔接口因其技术相当成熟，故被广泛使用；但是如果考虑尝试在市政道路上应用承插连接方式的PE管道，根据承插PE管接口特点——柔性的带有一定收缩余量，那么由于季节变化的纵向回缩量，在每个承插接口上得到分解，纵使每根PE管长六米，该管变化虽微乎其微，但已将该纵向变化化解于无形中，这也不妨是个好的方法；

第五篇：一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

1、前言

2012年8月24日，达钢SLG-75/9.8-QG燃高炉煤气高温高压过热蒸汽锅炉发生了一根水冷壁爆管事件，公司即派人前往现场处理。该燃煤高温高压过热蒸汽锅炉自安装后已经运行了10个多月，经过停炉检查，发现爆管位置发生在标高6.890高炉煤气燃烧器上方高度1米处，系后墙左边一侧第3根管，在标高8米左右的位置。

2、爆管情况及金相分析 2.1爆管破口及截断管口观察

爆管部位呈窗口形破裂（见图一），水冷壁管在爆裂之前，爆口有微弱鼓包现象；爆口边缘较钝并且减薄较多，爆口周围有与爆口相平行的细小的裂纹，窗口形长边沿水冷壁管轴线方向，爆口向火面表面有热负荷较高产生过热和火焰燎烧痕迹。这种状况属于长期过热造成的破坏，水冷壁管的爆破，正是管径在减薄处超过了极限的结果。

图一

现场割断水冷壁管后，发现发生爆管的管子保留部分管口内侧有氧化皮夹层（见图二），而且特别明显。

图二

该爆管位置处于炉膛热负荷较高区域，爆破管向火侧内壁也有明显的暗红色腐蚀

物（见图三）。

图三

2.2爆破管的管径变化情况

经查看切割下的爆管部位管子，发现向火面管壁减薄较为严重。经过测量，管壁减薄处厚度不到3mm，越接近燃烧器位置管壁厚度也变得越薄，最薄处管壁厚度只有2.8mm。爆管部位切割段上口测量尺寸外径由60mm变为61mm，内径为52.7mm；下口测量尺寸外径由60变为61mm，内径为53.1mm，证明水冷壁管内侧受到腐蚀，造成壁厚减薄。管径肉眼观察无明显胀粗，管段无明显塑性变形，且管子胀粗率为1.7%，低于水冷壁管的允许胀粗率3.5%。

2.3金相试验分析

我们在爆管管子上取了3个样，编号为#

1、#

2、#3，#1样为爆口处有过烧和微裂纹的管子，#2样为爆口附近壁厚明显减薄的管子，#3样为距离爆口150mm以上、背火侧的管子。

2.3.1 #1样情况：

①钢管外壁呈现全脱碳和氧化，组织为铁素体，且铁素体长大。有晶界烧化现象（即过烧），呈现鱼骨纹。有数条裂纹，裂纹源位于钢管外壁，开口宽，裂纹头部钝化，呈倒三角，裂缝中有氧化产物，裂纹附近无原始夹杂物缺陷；

②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度7～8级。2.3.2 #2样情况：

①钢管外壁呈现部分脱碳氧化，组织为铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体； ②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+片状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度8级。

2.2.3 #3样情况：沿壁厚方向整体组织为：细小铁素体+片状珠光体，内外壁无明显脱碳，晶粒度8.5级。

金相分析：#3样是钢管正常的原始组织，表明钢管原始组织合格；#2样表明在壁厚减薄部位组织发生变化，原始片状珠光体分解、扩散、偏聚，成长为球状，即珠光体球化；#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧。

爆管机理：爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。

3、爆管主要原因分析

造成水冷壁管腐蚀爆管的原因是多方面的，有蒸汽腐蚀、碱性腐蚀、酸性腐蚀等，从以上情况综合分析: ①破裂的管子位于燃烧器上方1米左右的位置； ②图一中明显有过烧和火焰燎烧的痕迹；

③金相发现#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧；

④管子内壁向火侧有氧化物腐蚀，且呈现均匀腐蚀减薄状态。

因此，我们分析认为，这次爆管可能由于燃烧器安装角度不当造成了炉内火焰偏斜或由于燃烧器上方局部烧损漏气，造成该局部水冷壁热负荷的分布不均，局部热负荷变化幅度较大，使炉内某些管排的温度过高，造成金属管壁温度波动，破坏了水冷壁管内表面钝化膜的连续性，而钝化膜遭到破坏的地方，汽水具有很高的腐蚀活性，其反应式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2。

正常情况下，当钝化膜未被破坏时，管内铁和炉水产生的氢原子被循环的炉水带走，不会渗入钢中。而当运行的工作条件出现异常时，如热负荷过高，情况就会发生变化，如果产生的氢原子不能很快被炉水带走，就会在较高的温度作用下向向火侧管壁晶间扩散，氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，并与钢中的渗碳体、游离碳发生反应，继而造成氢腐蚀，生成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，当腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度上升等反复作用，而管子迎火面内侧管壁存在较为均匀的减薄是由于内壁经受汽水腐蚀和热汽水的冲刷，由于氢腐蚀作用

下，靠近边沿的晶粒之间有着比较明显的晶间裂纹，当裂纹达到一定程度后，在高压汽水的冲刷下，晶粒可能脱离基体，长此以往造成管子内壁减薄。炉管在长期热腐蚀减薄和过烧下，导致水冷壁炉管中最脆弱的炉管首先发生爆裂。

4、防范措施

为确保锅炉安全稳定运行，建议采取如下整改防范措施：

4.1检查各燃烧器位置的正确性，特别是后部的燃烧器位置，避免燃烧器位置太靠近水冷壁，火力太大而烧损水冷壁管。

4.2可能的话，采用超声波测厚仪对水冷壁管，特别是对后水冷壁管直段部分进行检查，更换腐蚀严重的管子。施工前，需告知锅监所人员到现场进行监检。4.3加强锅炉给水处理和除氧、除盐及给水含氧量、含铁量等的在线检测手段，及时发现和处理问题，保证给水符合标准要求。

4.4严格执行国家关于锅炉特种设备管理适用的法律、法规及标准规范，强化对锅炉工艺、设备、安全上的管理，定期对锅炉实施检验与检查。

4.5要求业主加强管理和操作。对出现事故状态后，应该立即进行检查分析；对出现以上事故现象后，应立即进行停炉降温操作，而不是为了完成生产目标而继续维持生产导致事故恶化。