一 應(yīng)用范圍

20世紀90年代以來我國的合成樹脂工業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)量和消費一直保持著良好的增長勢頭。目前，我國合成樹脂生產(chǎn)能力達到1000萬噸，列美國、日本、德國、韓國之后，居世界前五位。但是，塑料管道所需的各種專用樹脂尚有較大缺口，在我國雖然PE和PP樹脂產(chǎn)量很大，但適合做管材的樹脂不多，尤其是適合做城市供水、城市燃氣輸送用的PE管專用料和建筑冷熱水用的PP-R專用料更少，還需進口一定數(shù)量的塑料管道專用樹脂。

塑料管道發(fā)展

我國塑料管道發(fā)展很快，質(zhì)量在不斷提高。目前，已初步形成以聚氯乙烯（PVC-U）管、聚乙烯（PE）管和聚丙烯（PP-R）管為主的塑料管產(chǎn)業(yè)。其中聚乙烯（PE）管由于其自身獨特的優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用于建筑給水，建筑排水，埋地排水管，建筑采暖、輸氣管，電工與電訊保護套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等。其主要應(yīng)用于城市供水、城市燃氣供應(yīng)及農(nóng)田灌溉。

二 PE管道特性及社會效益分析

我們以附件表格中《常見給（冷）水管道特性的比較》來進行分析

具有優(yōu)良的耐腐蝕性

（1）聚乙烯具有優(yōu)良的耐腐蝕性、較好的衛(wèi)生性能和較長的使用壽命

聚乙烯為無惰性材料，除少量強氧化劑外，可耐多種化學藥品侵蝕，且不易滋生細菌。眾所周知鋼管、鑄鐵管被塑料管所取代的原因不僅是因為塑料管材比其輸水能耗低、生活能耗低、重量輕、水流阻力小、安裝簡便迅速、造價低、壽命長、具有保溫功能等，還因為塑料管耐腐蝕、不易滋生微生物等性能優(yōu)于鋼管及鑄鐵管。

聚乙烯管材的使用壽命為50年以上，這一點不僅已為國際標準和國外的一些先進標準所確認，而且已經(jīng)被實踐所證明。

聚乙烯能夠推廣應(yīng)用的另一個原因是因為聚氯乙烯日益受到環(huán)境保護方面的壓力。首先是聚氯乙烯本身的衛(wèi)生性能問題：眾所周知，在正規(guī)生產(chǎn)和嚴格控制下生產(chǎn)聚氯乙烯管是可以保證衛(wèi)生性能的，容許應(yīng)用在飲用水領(lǐng)域。但是還是有人擔心在控制不嚴的地方可能會發(fā)生問題：如聚氯乙烯樹脂中氯乙烯單體的超標，在給水用聚氯乙烯管的配方中誤用了有毒的助劑。把不保證無毒的排水用聚氯乙烯管和管件誤用到了給水管和管件等。其次是聚氯乙烯管的回收問題：聚氯乙烯和聚乙烯一樣是熱塑性塑料，從理論上講都是可以利用的，但是各國的證明，舊塑料制品能回收再生的比例有限，主要的處理方式是焚燒回收能源，聚氯乙烯因為含氯，在焚燒時控制不好就可能產(chǎn)生有害物質(zhì)，而聚乙烯僅含碳氫，焚燒后生成水和二氧化碳。所以在歐美等國家，現(xiàn)在聚氯乙烯的應(yīng)用正受到一些環(huán)境保護組織日益加重的壓力。

具有獨特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力

（2）聚乙烯具有獨特的柔韌性和優(yōu)良的耐刮痕的能力

聚乙烯管道系統(tǒng)的撓性有著巨大的技術(shù)經(jīng)濟價值。聚乙烯的撓性是一個重要的性質(zhì)，它極大的提高了該材料對于管線工程的價值。良好的撓性使聚乙烯管可以盤卷，以較長的長度進行供應(yīng)，避免了大量的接頭和管件。例如在全國城市改水示范單位——南通自來水公司在一戶一表改造中選材時便充分利用了PE小口徑管材可盤卷的特性，從水表至用戶一根管材到底，中間無須管接頭，既節(jié)約了成本，又提高了工效。PE小口徑管的這種特性已得到全國各城市有水表出戶工程的自來水公司的認可，成為其改水作業(yè)的首選產(chǎn)品。同時，撓性和重量輕及具有優(yōu)良的耐刮痕能力，使之可采用多種可減輕對環(huán)境和社會生活的影響且費用經(jīng)濟的安裝方法，如免開挖施工技術(shù)。免開挖施工技術(shù)是指利用各種巖土鉆掘的技術(shù)手段，在地表不開溝（槽）的條件下鋪設(shè)、更換或修復各種地下管線的施工技術(shù)。多種免開挖施工技術(shù)非常適宜采用聚乙烯管材，如鋪設(shè)新管線的水平定向鉆進和導向鉆進法，原位更換舊管線的脹管法及修復舊管線的穿插更新內(nèi)襯法及各種改進的內(nèi)襯法（折疊變形法、熱拔法和冷軋法）。

PE獨特的柔韌性還使其能夠有效的抵抗地下運動和端載荷。從表面上看，強強度和剛性方面，塑料埋地管不及水泥管及金屬管道，但從實際應(yīng)用看，塑料埋地管是屬于“柔性管”，在正確設(shè)計和鋪設(shè)施工下塑料埋地管是和周圍土壤共同承受負載的。所以塑料埋地管不需要達到“鋼性管”一樣的強度和剛性就可以滿足埋地使用中的力學性能的要求。同時，聚乙烯的壓力松弛特性可有效地通過形變而消耗應(yīng)力，其實際軸向應(yīng)力水平遠比理論計算值低，而且其斷裂伸長率一般都大于500%，彎曲半徑可以小到管直徑的20～25倍，是一種高韌性材料，對地基不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強，這些特點使其成為抵御地震、地基沉降以及溫差伸縮的最為優(yōu)秀的管道。例如在1995年日本神戶大地震中，PE給水管及燃氣管就是唯一幸免的管道系統(tǒng)。

具有非常突出的耐低溫性能

（3）聚乙烯具有非常突出的耐低溫性能

PE管的低溫脆化點為-70℃，優(yōu)于其他管道。在冬季野外施工時聚氯乙烯（PVC-U）管容易脆裂，我國北京地區(qū)鋪設(shè)聚氯乙烯（PVC-U）埋地給水管試點工程中總結(jié)的一條經(jīng)驗是溫度在零度以下就不適宜進行聚氯乙烯（PVC-U）管的鋪設(shè)施工了。還有一個明顯的佐證，為改進PP的韌性和低溫耐沖擊性能，可將乙烯與丙烯單體共聚制成無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R），其一般采用iPP的工藝路線和方法，使丙烯和乙烯的混合氣體進行共聚合，得到主鏈中無規(guī)則地分布著丙烯和乙烯段的共聚物（即PP-R管材料），PP-R管材料中的乙烯含量大多在3%左右。但改善后的PP-R耐低溫性能仍不盡人意，其脆化點約為-15℃，遠高于聚乙烯管的脆化點溫度-70℃。

具有良好的快速裂紋增長斷裂韌性

（4）聚乙烯具有良好的快速裂紋增長斷裂韌性

發(fā)生快速裂紋增長破壞時，裂紋可以100～45m/s速度快速擴展幾百米至十幾公里，造成長距離管路損壞，發(fā)生大規(guī)模泄漏事故，以及后續(xù)的燃燒爆炸（輸天然氣）或洪水（輸水）事故。這種事故發(fā)生概率不大，一旦發(fā)生，危害極大。最近十幾年來，這種破壞方式已被認為是塑料燃氣輸送管中需要絕對防止的最具危險性的事故。對塑料壓力管的持續(xù)發(fā)展來講，防止發(fā)生快速裂紋增長破壞要求的重要性已經(jīng)超過了對長期壽命強度性能的要求。其原因為：在同一SDR（管材直徑與其厚度之比）時，計算的長期壽命—長期強度與增大管徑無關(guān)（實際上大口徑管可能比小口徑管安全），但快速裂紋增長危險隨管徑增大而增加。在現(xiàn)有大品種塑實驗方法料管中，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等，達到一定管徑時，由防止快速裂紋增長破壞所決定的許用壓力，總是比由長期強度問題所決定的許用壓力低。也就是說，按防止快速裂紋增長破壞的要求決定了許用壓力后，長期壽命（如20℃，50年）要求可自行得到滿足；快速裂紋增長斷裂韌性差的材料將遭到淘汰，不管它的長期強度性能好或壞。如聚氯乙烯（PVC-U）燃氣管已經(jīng)基本上全部被聚乙烯（PE）燃氣管所取代。歐洲聚氯乙烯（PVC-U）給水管被聚乙烯（PE）管取代的趨勢已經(jīng)明朗。

我國尚未建立監(jiān)控快速裂紋增長破壞的試驗裝置。我國的塑料壓力管標準都未涉及這一問題，這表明我國的塑料壓力管水平比世界一般水平至少落后一個發(fā)展階段。

聚乙烯管道安裝連接方便可靠

（5）聚乙烯管道安裝連接方便、可靠

聚乙烯管可以用比較方便的熱熔對接、承插方法得到可靠的、內(nèi)表面與原管材接近的牢固連接（連接處有不大的熔接凸起環(huán)），或采用專門的電熔管件連接聚乙烯管。對于小口徑管材還可以采用我們公司生產(chǎn)的卡壓式連接，連接方便可靠（此種產(chǎn)品是我們公司引進的專利技術(shù)，廣泛應(yīng)用于我國許多水司的一戶一表工程）。聚乙烯管的熔接接頭可以承受軸向負荷而不發(fā)生泄露和脫開。