这种事故发生概率不大,一旦发生,危害不小.对塑料压力管的持续发展来讲,防止发生快速裂纹增长破坏要求的重要性已经超过了对长期寿命强度性能的要求!其原因为:在同一SDR(管材直径与其厚度之比)时,计算的长期寿命-长期强度与增大管径无关(实际上大口径管可能比小口径管安全),但快速裂纹增长危险随管径增大而增加!在现有大品种塑实验方法料管中,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯管等,达到一定管径时,由防止快速裂纹增长破坏所决定的许用压力,总是比由长期强度问题所决定的许用压力低!
聚乙烯管材的使用寿命为50年以上,这一点不仅已为国际标准和国外的一些先进标准所确认,而且已经被实践所证明.聚乙烯能够推广应用的另一个原因是因为聚氯乙烯日益受到环境保护方面的压力!首先是聚氯乙烯本身的卫生性能问题:众所周知,在正规生产和严格控制下生产聚氯乙烯管是可以保证卫生性能的,容许应用在饮用水领域.但是还是有人担心在控制不严的地方可能会发生问题:如聚氯乙烯树脂中氯乙烯单体的超标,在给水用聚氯乙烯管的配方中误用了有毒的助剂!
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PE独特的柔韧性还使其能够有效的抵抗地下运动和端载荷!从表面上看,强度和刚性方面,塑料埋地管不及水泥管及金属管道,但从实际应用看,塑料埋地管是属于"柔性管",在正确设计和铺设施工下塑料埋地管是和周围土壤共同承受负载的!所以塑料埋地管不需要达到"钢性管"一样的强度和刚性就可以满足埋地使用中的力学性能的要求!同时,聚乙烯的压力松弛特性可有效地通过形变而消耗应力,其实际轴向应力水平远比理论计算值低,而且其断裂伸长率一般都大于500%,弯曲半径可以小到管直径的20~25倍,是一种高韧性材料,对地基不均匀沉降的适应能力非常强,这些特点使其成为抵御地震、地基沉降以及温差伸缩的较为好的管道.
也就是说,按防止快速裂纹增长破坏的要求决定了许用压力后,长期寿命(如20℃,50年)要求可自行得到满足;快速裂纹增长断裂韧性差的材料将遭到淘汰,不管它的长期强度性能好或坏!如聚氯乙烯(PVC-U)燃气管已经基本上全部被聚乙烯(PE)燃气管所取代!欧洲聚氯乙烯(PVC-U)给水管被聚乙烯(PE)管取代的趋势已经明朗。我国尚未建立监控快速裂纹增长破坏的试验装置。我国的塑料压力管标准都未涉及这一问题,这表明我国的塑料压力管水平比世界一般水平至少落后一个发展阶段!
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例如在1995年日本神户大地震中,PE给水管及燃气管就是唯独幸免的管道系统!耐低温聚乙烯具有非常突出的耐低温性能PE管的低温脆化点为-70℃,优于其他管道!在冬季野外施工时聚氯乙烯(PVC-U)管容易脆裂,我国北京地区铺设聚氯乙烯(PVC-U)埋地给水管试点工程中总结的一条经验是温度在零度以下就不适宜进行聚氯乙烯(PVC-U)管的铺设施工了.还有一个明显的佐证,为改进PP的韧性和低温耐冲击性能,可将乙烯与丙烯单体共聚制成无规共聚聚丙烯(PP-R),其一般采用iPP的工艺路线和方法,使丙烯和乙烯的混合气体进行共聚合,得到主链中无规则地分布着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!
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PE给水管给水用PE管材是传统的钢铁管材、聚氯文字乙烯饮用水管的换代产品。给水管必须承受一定的压力,通常要选用分子量大、机械性能较好的PE树脂,如HDPE树脂。LDPE树脂的拉伸强度低,耐压差,刚性差,成型加工时尺寸稳定性差,并且连接困难,不适宜作为给水压力管的材料。但由于其卫生指标较高,LDPE特别是LLDPE树脂已成为生产饮用水管的常用材料。LDPE、LLDPE 树脂的熔融粘度小,流动性好,易加工,因而对其熔体指数的选择范围也较宽,通常MI在0.3-3g/10min之间。