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PVC管材与PE管材比较———————————————————————————————— 作者：———————————————————————————————— 日期： PVC-M管材与PE管比拟一、 概述聚氯乙烯最早开发于1872年，于1936年实现工业化，是世界上应用最广泛的热塑性塑料之一，应用的范围比其他任何塑料都宽随着社会的开展对PVC的需求继续增加，今天全球每年的消耗量接近3000万吨，预期全球每年的增长率超过4%，这些增长中一个重要的局部是PVC管道目前全球聚氯乙烯的年用量的三分之一应用于管材管件PVC管道诞生于1937年的德国，这也是世界上第一根塑料管道，从此就开拓了“以塑代钢、以塑代木〞的新局面PVC管道经过半个多世纪的开展，已得到了广泛的应用虽然面临其他塑料管道的竞争，但PVC管道仍然在塑料管道全球市场上占绝对优势，至今仍是产量和用量最大的塑料管道，约占整个塑料管道市场62%的份额我国聚氯乙烯管道系统起步于20世纪50年代，但是在改革开放前一直和国际上有很大差距80年代以后开场引进国外先进技术，逐步建立起PVC-U管道系统的完整体系在我国的各个塑料管道系统中聚氯乙烯管道系统是最早形成规模生产和大量应用的。

目前我国聚氯乙烯管道系统已经普及到建筑给水、建筑排水、埋地给水、埋地排水、护套管、工业和农业用管等各个领域，用量已经超过100万吨但与我国PVC树脂1000万吨的年产量相比，仅为十分之一，因此与国际水平相比还有很大的开展空间 PVC产品受到广泛的应用得益于它良好的性能，以及它的经济性和环保性PVC产品确实具有的良好性能使其成为我们现代社会的很多领域和应用中选择的材料PVC-U管材的强度很大，它的最小要求强度〔MRS〕到达了25MPa，而聚烯烃管材中等级比拟高的PE100的MRS值仅为10MPa，PVC-U是它的倍PVC产品在和其他材料的竞争中被选用的另一个原因，是因为它最经济有效大局部塑料〔树脂〕是以石油为原材料，因此树脂的价格依赖于石油的价格，特别是生产中消耗乙烯多的塑料品种〔生产1公斤聚乙烯需要消耗1公斤乙烯，而生产1公斤聚氯乙烯需要消耗公斤乙烯〕，随着石油价格的不断增长，其树脂价格也在相当长时期内维持在高位而以煤为原材料的聚氯乙烯那么较少受到石油价格高的影响，持续维持在较低价格，因而增强了竞争力PVC产品能够经久不衰的另一个原因，是因为它是一种环保型的产品众所周知，制碱业是化学工业的根底，单就我国而言每年的烧碱产量就有900万吨。

通过电解食盐制造烧碱的过程中会产生大量的氯气，氯气是一种有毒有、有害、刺激性气味的气体，如果不慎泄漏到大气中对空气、对环境、对周围的生物都会造成严重的危害，所以必须把产生的氯气消化掉，而生产制造聚氯乙烯树脂那么是大量消耗氯气的最好的方式因而从国家的宏观政策和大环保的角度来看，聚氯乙烯是国家着力开展和保护的环保型产品过去50年中，我国聚氯乙烯管道对于社会经济开展做出了积极奉献，开展成就是应该充分肯定的，但同时存在的差距和问题也是不容无视的一方面不标准的施工，导致PVC-U压力管道在应用领域出现了一系列工程事故，在不少用户的印象中PVC管就是容易碎的脆性管道另一方面，聚氯乙烯管道因为高模量、高强度和较低价格，一直是全世界应用量最大的塑料管道系统的事实，也掩盖了PVC-U低韧性的缺点韧性缺乏即脆性大，抗冲击和抗开裂性能就差，在受到外界大力冲击时就容易发生脆性破坏在实际应用过程中，特别是在地质条件复杂的地区，坠落的石块、沟底的乱石就比拟容易损坏PVC-U管材因此保持PVC-U管道原有的高强度、高模量的优良性能，改善其韧性缺乏的缺点，提高其抗冲性和抗开裂性，就成了PVC管道创新开展的课题之一，也是突破聚氯乙烯管道局限性的关键。

二、PVC管材性能改良方式目前，国际上PVC管道技术创新的主要方向是：通过材料和加工工艺的技术创新制造出比传统PVC-U管道性能更好，兼有高强度和高韧度的管道系统其主要方式有以下三种：物理共混改性、化学共聚改性和双轴取向改性1、物理共混改性参加抗冲击改性剂改良PVC的根底配方通过参加适当品种和份量的改性剂以及采用适当的加工工艺，可以使得改性后的PVC不再出现脆性破坏通常应用的改性剂是氯化聚乙烯〔CPE〕或者丙烯酸〔acrylics〕改性剂在PVC的母体内起橡胶一样的作用，使材料有良好的韧性，从而提高管材的韧度和减少对于切口的敏感性其原理是适度地降低材料的屈服强度，使得在可能引发开裂的危险点出现韧性变形，防止裂纹引发和增长结果是有较高的平安性〔如果不改变平安系数〕，或者是可以节约材料和费用〔如果用较低的平安系数〕通常称为PVC- M或PVC-A或PVC-HI这种方式目前在世界范围内被广泛采用2、化学共聚改性采用的改性剂是丙烯酸树脂通过化学聚合的方式把丙烯酸分子接枝到聚氯乙烯分子链上，进展共聚改性目的是使丙烯酸弹性体的微粒分布得非常均匀，呈‘超微粒子分散’ 这种方式因为生产厂家极少、价格较高，只有一两厂家在使用。

3、双轴取向改性通过管材加工过程中的双向拉伸，使分子取向，到达大幅度提高强度的同时提高韧度通常称为PVC-O或BO-PVC众所周知，很多高分子聚合物通过取向加工〔或称定向〕，使其分子规整排列可以明显地提高性能事实上有不少塑料制品在市场上的竞争优势就依靠取向加工带来的卓越性能，例如纤维、双向拉伸强薄膜、容器等等取向加工工艺一方面提高性能，另一方面减少材料的消耗，是顺应可持续开展大方向的前沿技术双轴取向聚氯乙烯PVC-O管材是通过特殊的取向加工工艺制造的管材，这一加工工艺把由通常挤出方法生产的PVC-U管材在轴向和径向拉伸，使管材中的聚氯乙烯长链分子在双轴方向规整排列，获得高强度、高韧性、抗冲击、抗疲劳，性能远优于普通PVC-U的新型PVC管材目前世界领先企业已开发出“〞生产方式，国内个别领先企业也在积极研发，预计不久的将来即能形成市场规模三、PVC-M的性能简介1、高抗冲派克管的平安性◎优异的韧性和抗冲击性能PVC-M在保持普通PVC-U管材强度的同时，提高了管材的柔韧性良好的韧性提高了管材的抗冲击性能，能有效抵抗安装和运输过程对管材的外力冲击，提高了管材抗外力破坏能力以dn200mm管材为例，在0℃下的落锤冲击试验，PVC-U管材和PVC-M的冲击高度均为2米，但PVC-M的冲锤质量为10kg，PVC-U的冲锤质量仅为2kg。

显然PVC-M承受的冲击能量远远高于PVC-U管材，说明PVC-M的韧性远高于普通PVC-U管材 PVC-M22℃、20m快速冲击试验更具说服力标准要求在22℃下进展试验，落锤质量为3-30kg〔以dn200mm为例，冲锤质量达20kg〕，冲击高度为20米，试验要求所有试样不发生脆性破坏为合格，而PVC-U管材那么没有这项要求经过系统的比照测试发现：高抗冲派克管受冲击后均为韧性破坏，在管材外壁上冲出一个小坑，管材本体并未受到损害；但在同样条件下做试验，PVC-U管材受冲击后那么发生碎裂，如下列图：虽然在塑料管道施工技术规程中严禁对管材进展抛、摔、滚、拖，但管材在实际装卸运输以及安装过程中难免受到外力撞击，PVC-M那么能有效地抵抗外力冲击保证管道平安为此我们设计了一系列模拟实验来验证这一性能摔击实验：将管材垂直竖立于水泥地等硬质地面——放开让其自然摔倒，取两端承插口局部进展连接密封试验，试验结果说明管材的密封性能保持不变锤击试验：将管材置于水泥地面，用重5公斤，柄长约1米的金属铁锤在水泥地面上猛砸管材，管材受力变形后很快恢复在受破坏部位取样按标准要求做水压试验，保压1小时管材无破坏，无渗漏。

挖掘机试验：经过挖掘机的碾压，PVC-M不会碎裂，仍能保持完整性◎优异的耐点载荷和抗开裂性能在实际中管材难免受到损伤，或者因为铺设不好产生应力集中，抗开裂性能差的管材就容易导致管道渗漏、破裂，并会因为裂纹扩展而发生脆性破坏经历证明过去PVC-U管道的多数事故是“低应力脆断〞，也就是抗应力开裂性能差而“高抗冲派克管〞的耐点载荷和耐环境应力开裂的性能那么显著提高在PVC-M的运输、搬运、施工过程中可以有效抵抗外力冲击，降低平安风险如果不慎在管材外表造成轻微划伤、划痕也不会对管材的使用造成影响为验证高抗冲派克管的抗应力开裂性能，专门开发了切口管材液压试验切口管材试验是为了判定管材外表受到损伤后，其承压能力及使用寿命受影响的程度首先要在管材外表加工切口，切口深度为管材壁厚的10%，然后按照相关标准进展液压试验，试验合格〔不发生破裂〕才能说明管材质量合格此项试验是抗冲型管材〔PVC-M〕所特有，与PE管材要求进展的ISO13479?慢速裂纹增长切口管材试验?原理根本一致，PVC-U管材不要求做此试验切口管材液压试验结果说明：PVC-M抗点载荷能力、抗应力开裂及抗裂纹增长能力很强下列图是PVC-M、PVC-U管材切口试验的长期静液压曲线图，从图中可以看到：PVC-M〔有切口〕长期强度也不受影响，可靠性高；PVC-U〔有切口〕长期强度就明显下降，可靠性低。

由于高抗冲派克管对切口的敏感性降低，消除了平安隐患，从而保障了管线长期、平安、可靠地运行◎优异的抗水锤能力由于PVC-M具有较高的韧性和较大的内径，因而一样规格的PVC-M、PVC-U、PE管道相比，PVC-M的抗水锤能力最为优异，即使在发生水锤的情况下，也会因为水锤波的增压较低，而能够有效地保障管道系统运行过程的平安◎管道连接平安PVC-M采用整模硫化成型的密封圈，整体性能好，没有接头，不存在拼接所带来的脱开或裂纹问题橡胶密封圈的构造采用燕尾型〔A型〕，取代了传统的“B〞型胶圈，这种燕尾型构造的胶圈在输水后会随着压力的升高，密封压力越来越大，密封效果也越来越好2、高抗冲派克管的便利性◎施工工具简单PVC-M施工不需要专门的机具，所用的工具如：手扳葫芦、紧线器、导链随处都可采购到对于小口径管材采用杠撬法或锤击法施工即可所有规格管材的安装根本上可采用一种安装工具，而且施工机具原理简单，易于维修PE管道施工必须采用专门的管道连接工具—PE热熔焊机连接；每一种焊接设备的参数都不同，需根据工程实际情况进展调整；焊机野外作业时还必须经常进展维护保养，否那么焊机易损坏，损坏后又不易维修，影响施工；不同规格管材需要采用不同规格、不同种类的焊机安装，比方：小口径管材需采用电热熔承插焊机、手动热熔对接焊机，中大等口径管材采用热熔对接焊机、电熔焊机等；必须有满足焊机工作功率的电源，对于大口径PE焊机，由于工作功率较大，普通电源不能满足要求，例如：dn630热熔对接焊机工作功率12KW，需要15KW以上的三相动力电源。

◎施工工艺容易掌握高抗冲派克管(PVC-M)采用橡胶圈连接，施工工艺简单，易于掌握，便于检测，接口可靠性高仅需经过清理工作面、上胶圈、刷润滑剂、对口插入、塞尺检查即可PE管道施工工艺复杂，每一个环节都影响到焊接质量，必须严格按规定操作，尚无现场检测手段接口质量不易监测控制◎施工速度快捷PVC-M采用橡胶圈连接，管道只要安装正常，即可马上通水，完成接口时间很短由于施工工具简单、造价低廉，可根据工程情况增减施工班组，有效控制施工进度重量轻，可通过人力搬运和安装以、Dn500mm的派克管为例，一个施工组需要四个人，每个管道接口正常时间约需10-15分钟，一个班组每天可完成300米以上管道的连接PE 管道采用热熔焊接，整个连接。