PVC-U、PE80、PE100三種給水管材在工程應用中的比較

        PVC-U、PE80、PE100 三種管材（cái）在目前熱塑（sù）性塑料給水管材工程應用中所占比例相當大。尤其是PVC-U 給水管材經過幾十年的發展，生產技術比較成熟，原料基本國內自給，產品價格相對較低（dī），並且經過市場檢驗（yàn），性能達到國家或國際標準，故（gù）此在（zài）熱塑性塑料管材中極具競爭力。PE80、PE100 給水管（guǎn）材在國內（nèi）為新興產品，主要因為其原料（liào）均依靠進口，且其價格相對較高，所（suǒ）以盡管其比PVC-U管材具有生產和施工中多（duō）方麵的優勢，仍（réng）然發展（zhǎn）很慢。但是，相信在不久的將來，隨著我國原材料廠家的共同努力，必將開發出我國自有的原（yuán）料，PE 給水管材也（yě）必將取得長足的發展，其（qí）多（duō）方麵的優勢也會得到市場的認同。

　　首先做工程材料費用比較。假定三種管材的工程外（wài）徑為Ф160，公稱壓（yā）力為1.0Mpa,查閱我公（gōng）司PVC-U管材（cái）企標數據和（hé）PE生產采用的國標數據，三種規格分別為（wéi）PVC-UФ160×6.2、PE80Ф160×11.8、PE100Ф160×9.5；再據三者近似比重1.44g/mm3、0.95 g/mm3、0.95 g/mm3，則三（sān）者參（cān）考米重分別為4.647Kg/m、5.583Kg/m、4.581Kg/m 。根據國內市（shì）場保守價格，PVC-U、PE80、PE100三種給水管材噸價比約為（wéi）1:1.22:1.55，對應米價比約為1:1.4:1.5。因此在施工較簡單、所需管件較少的地區，單就工程材（cái）料費用方麵比較PVC-U 管材占優勢 。

　　其次做一水（shuǐ）力計算比較。熱塑性塑（sù）料管管壁絕對當量粗糙度（dù）Δ值很低，一般為0.0015～0.015mm 之間，PVC - U 、PE 管多采用0.003mm。作為給水管，在通常的流速（sù）條件下，一般處於水力光滑（huá）區，因此管壁絕對當量粗糙度取值的變（biàn）化在這種情況下，對結果影響非常小(柯列勃洛克-魏特公式：1∕√λ=-21g(Δ∕3.7 di+2.51∕Re√λ))或沒有影響(布拉修斯（sī）公式：λ=0.3164∕Re0.25,Re 因很小，故Δ∕di 值可略)。基於以上理論，對於PVC-U、PE80、PE100 給水管在應用中（zhōng），其水利坡降可按下式計（jì）算(假設水溫為10℃，則υ=1.3×10-6m2/s)I=0.000915Q1.774/di4.774,根據我廠（chǎng）企標數據(其他同種標準雷同)，三者在相同公稱外（wài）徑、公稱壓力下的公稱壁厚（hòu）PE80>PE100>PVC-U，因此在相同給定流量下，水力坡降值PE80>PE100>PVC-U，亦即管道沿程水頭損（sǔn）失hf(hf=L×I)為PE80>PE100>PVC-U。因此要保證流量一致，三（sān）者所需源動力是不同的；若源動力相同，要保證流（liú）量相同，必須使PE 管內徑和PVC-U 管內徑相同，故PE 管材外徑和壁厚必須同時增加，材料費用也相應增加。此方麵PVC-U 也占優勢。

　　再次做材料性能比較。

(一)、PE 管道韌性（xìng）很好，在實驗溫度30-3℃條件下，測得三種管材動態斷裂韌性KD值與管子尺（chǐ）寸無關，其中PVC-U為1.8MNm－3/2、PE80為2.6 MNm－3/2、PE100為3.5 MNm－3/2，KD值高表明材料（liào）耐快速裂紋擴展(RCP)能力高，因此PE 比PVC-U 管材耐突發性開裂能力強。

(二（èr）)、PE 耐衝擊強度比PVC-U管道高8 倍左右，低溫時PVC-U 耐衝擊性較PE 更弱，故PVC-U 管（guǎn）道在寒冷（lěng）地帶（dài）和冬季搬運及施工時（shí）應特別注意（yì），嚴禁受到衝擊或強行彎曲。

(三)、PE 管道具（jù）有優異（yì）的（de）抗刮痕能力，使其在施工、搬（bān）運過程中不易破壞管材外表麵，在（zài）通水使用過程中，其優良的耐摩性使沙子等不易破壞其內表麵。PVC-U材質卻存在“刻痕效應”(在試片（piàn）上（shàng）劃一刻痕，經衝擊實驗，會發現試片必定（dìng）在刻痕處斷（duàn）裂)，要求在運輸和施（shī）工中避免受到（dào）硬物刻劃，尤其是承口突出部位。在埋地時管道（dào）四周不得（dé）直接與石頭、磚頭等堅硬物體接觸，否（fǒu）則（zé）經輪壓施壓後（hòu），壓力會集中於石頭（tóu）之接觸點，易（yì）導致管破裂（liè）。另外PVC-U 管道在使用中，其70度傾角磨損質量和（hé）體積約為PE 的（de）8～9倍。

(四)、冬季施工時（shí），PE 較低的脆化溫度(-70℃)，使管子不會發生（shēng）脆裂。PE 工作溫度是-40℃～40℃，而PVC-U管材工作溫度是0℃～45℃。

(五)、PVC-U 和（hé）PE 管道作為（wéi）熱塑性塑料，其承載能力與工作溫度有關，隨溫度升高，其（qí）耐內壓能力下（xià）降。

　　最後做工程施工比較。

(一)、PVC-U 管材（cái）撓性不如PE 好，故在施工中PVC-U 管（guǎn）材彎曲敷設半徑要比PE 大，這在地（dì）形複雜（zá）的地區，顯然不如PE 便（biàn）於施（shī）工，其所需（xū）管件數（shù）量（liàng）也多，整體費用也會大幅提高（gāo）。

(二)、在冬季和高寒地區施工，PE 焊接隻需（xū）保證焊接環境穩定和操作參數適宜，即可達到要求的強度；而PVC-U 粘接（jiē）連接不宜在以下5℃施工，膠圈連接（jiē）不宜在-10℃以下施工。

(三)、PE 管道（dào）最主要的連接方式是熔接（jiē）連接，包括電（diàn）熔連接和熱熔連接，其因材質相同，接頭強度高於本體強度。但PE管道的焊接必須由經過專門培訓的焊工（gōng）進行操作，才能確保合適工作參數下其強度要求。另外在大風的工作環境下，可能因冷卻加熱板，並導致不均勻溫度分布，故（gù）可能會對熔接質量有致命（mìng）的影響，當塵土汙染加熱板和管端也將會導致接頭壽命大為減少。同時不同管材（cái）料的熔接要考慮MFR值（zhí）差異，其值越接近，管道熔（róng）接質量越（yuè）好。盡（jìn）管如此，PE 焊接仍比PVC-U 焊接操（cāo）作既簡單又保險(不足之處是熔接需要電（diàn）力)。因為就PVC-U 管的焊接而言，PVC-U管的熱熔對（duì）接焊的焊接質量穩定，但焊接過（guò）程比電熔焊複（fù）雜，其材質因原料變化使配方變化較大，故（gù）需（xū）要（yào）控製的參數不易掌握，設備投資也較高；而電熔焊接時，必須使用專門（mén）的電熔接頭，焊接成本高，且大直徑管電熔焊接質量不穩定。所（suǒ）以PVC-U 給水管幾乎不（bú）使用焊接。不（bú）過PVC-U管在使用壓力不高，發生泄露情況時，可用PVC-U 焊條進行（háng）緊急停水焊接修補。

(四)、PVC-U管在有水情況下可（kě）進行膠圈連接，這在雨季或多 雨地區以及管溝有水情況時施工是最理想的（de），但PE 管卻不宜帶電焊接施工。

(五)、就施工方法而言，PE 管（guǎn）道特（tè）別適用於非（fēi）開挖工程，因其具有一（yī）些獨特的關鍵性質：一體化的管道連接方式，優良的撓性和良好的抗刮（guā）痕能力(尤其PE100 具有更加出色的抗刮痕能力)。優（yōu）良撓（náo）性使得PE 管道走向容易（yì）依照施工（gōng）方法的要求進行改變。如PE采用定（dìng）向（xiàng）鑽進技術，施工速度快，且（qiě）鋪管方向控製準確，管徑300～1500mm，管線最大長度可達到1500m，能適應各種（zhǒng）地層主要用於穿越河流、湖泊、建築物等障礙物；采用導向鑽進技術，管徑可達50～350mm，管線長度一般可達300～400m，深度通常在10m 以（yǐ）內。在舊管線更（gèng）換施（shī）工中，由於PE 管道的抗刮痕能力，接頭強度高，不（bú）易（yì）損（sǔn）壞而漏水，或（huò）將其損壞，所以其比PVC-U 管道更適合於爆管法施工，尤其是較（jiào）長管道，而PVC-U 僅適於短管施工。在（zài）管線修複施工中，采用（yòng）傳統內襯法PE 給水管道很適宜，而PVC-U給水管道則（zé）不可用。PVC-U 管材現施工已有頂管施工的事例，這在一定程度上擴大了其用途，而PE 管材目前沒有此方（fāng）麵（miàn）應用的統計資料。另外在地形平（píng）坦的地區施工，材料和施工費用要比PE少。

(六)對於大口徑管材，因（yīn）PE 熔（róng）接時間較長，且熔接技術要求較高，較難保證管道焊（hàn）接質（zhì）量；而PVC-U 管道可采用柔性承（chéng）插連接，隻需手動葫蘆即可，人工素質要（yào）求不高，施（shī）工速度快，且安裝質量穩定。但（dàn）PVC-U大口徑（jìng）管件除風焊（hàn）外，還需用玻璃（lí）鋼複（fù）合，工序複雜；而PE 大口徑管件隻需切割後熔接即可工序簡單。Φ50 以下的PE管材的可彎曲性能使其可以（yǐ）連續（xù）生產收盤、發運；而PVC-U 管材無論（lùn）何種口徑，其三（sān）倍（bèi）於PE的彈性模量，使之在一般生產（chǎn）和運輸條（tiáo）件下，是（shì）不（bú）可能實（shí）現（xiàn）收盤、發運（yùn）的。作為小口徑給水管，如果是暗敷，中間最好不要有接頭，PVC-U 管材是不能做到，而PE管材是可（kě）以做到中間（jiān）沒（méi）接頭（tóu），按定尺(Φ50以下的PE 管材每（měi）卷長度可（kě）達40～120米)要（yào）求來生產（chǎn），施工方便。從經濟的角度來講，少接頭應（yīng）體現經（jīng）濟性。

(七)、就（jiù）試壓和使用方麵說，PE 管材因施工經驗還不足，緊急搶修方法遠不如PVC-U 那樣多。

注：公式中參數含義如下
λ-- 水力摩阻係數；
Δ-- 管壁絕對當量粗糙度；
g-- 重力加速度，m/s2；
di-- 管內徑，m；
Re-- 雷諾準數；
υ-- 平均流速；m/s
I-- 水利坡降，m/m；
Q-- 計算流量，m3/s
L-- 管材長度，m