PE管材在高温天气下易破裂原因分析

1、给水用聚乙烯（PE）薄壁管高温天气下易破裂原因分析摘要：本文就PE聚乙烯给水管材在高温天气下由于温度过高对管材外径、承压能力等方面影响进行了原因分析，从中得出结论，高温是影响聚乙烯给水管材承压能力的主要因素，所以在实际工程验收打压过程中，一定要按照国家施工验收规范埋地聚乙烯给水管道工程技术规程进行安装、验收，以确保聚乙烯给水管道的质量和工程验收的顺利通过。关键词：PE薄壁管材 高温 液压一、试验目的1、验证太阳曝晒等高温情况下对PE管材实际承压能力的影响；2、在温差变化引起管道内部压力及外径的变化，由于管材本身热胀冷缩而引起的管道压力变化；3、了解划痕等表面划伤对PE管道承压能力的影响。二、试

2、验器材D160PE100SDR210.8MPa聚乙烯给水管材80米， D25PE80SDR161.6MPa聚乙烯给水管材1米，D25聚乙烯截至阀4只，D160管堵1只，D160×63异径三通2只，D63×25热熔承插直通3只，25×1/2内丝直通2只。手动液压泵1台，电动液压泵1台 ，液压表3只（量程1.6MPa），围尺1把（量程250mm），温度计1只 （量程100），扳手3只，D250/90热熔对接焊机1台，D63/20热熔承插焊机1台。三、试验步骤1、管材连接将管材件按下图进行连接。2、试验准备（1）向管道内贮满水，进行连续曝露24h；（2）在曝晒期间，每天

3、分时段对管材已确定点的外径进行测量，同时记录水温；记录结果见下表。3、管路试压在曝晒后，选择下午高温情况下，对管材进行试压，试验压力为0.9MPa。 （1）预试验将管道内水压降至大气压，保持60min。且期间空气不能进入管道；缓慢将管道内水压升至0.9 MPa，稳压30min，压力无下降。 （2）主试验将管道内水压降至0.8 MPa，并泄出水1144ml；我们每隔6min对管道的压力、管材的外径、水温进行测量，具体见下表：4、保压试验（1）在完成管路试压后，我们用手动液压泵将分别将压力打至0.9 MPa，并对管道进行保压，同时每隔1小时进行压力、外径的测量，具体见下表：5、管路系统的破坏试验（

4、1）使用电动泵进行打压，管道压力打至0.84 MPa后，管道压力下降至0.82 MPa，管材在靠近测试点2处韧性破裂，时间在中午11：00左右，水温达到55；（2）经连接后对管材再次试压，压力达到0.92后，管材依旧在靠近测试点2处韧性破裂，时间在中午12：00左右，水温达到55；（3）后对管材进行划伤，再进行试压，在1.0MPa保压情况下，管材在靠近测试点1处，于中午12：00左右韧性破裂，水温达到54；（4）后对管材进行破坏试验，管材压力达到1.35MPa，管材由划伤较厉害处脆性破裂，水温为46； 四、试验分析1、试压设备选择对试验结果的影响在试验时，首先选用手动液压泵进行试验，按照埋地聚

5、乙烯给水管道工程技术规程要求，管道没有出现破裂现象。在压力打至1.0 MPa，管材没有破裂。在运用手动液压泵打压至1.05MPa，在保压时压力很快下降至1.0MPa，经三次升压至1.05MPa压力还是下降。改用电动液压泵，在改为液压泵打压时，管内水温升至55，压力降至0.87MPa。在用电动压力泵打压时压力反倒降至0.82 MPa，后压力表升至0.84MPa时，管材韧性破裂。破裂情况分析：管材的韧性破裂与聚乙烯材料的特性是相符的，首先是管材在一次屈服前，压力持续上升至1.05 MPa，随着气温的升高，管材屈服强度降低，压力在水温达到55时，压力降至0.87MPa。随着打压的继续进行，超过管材的

6、一次屈服，管材迅速膨胀，压力降至0.82 MPa后，管材达到二次屈服，压力升至0.84 MPa，超过管材的最大承受压力，管材韧性破裂。进行二次试压时，电动压力泵打到0.92MPa时，管材在第一次破裂附近韧性破裂。以上情况可以看出手动打压和电动打压有较大的区别，手动打压压力上升速度较慢，而电动打压时，上升速度较快，所以在相同的压力下，电动打压较手动打压管材受到的冲量较大，管材相对较容易破裂。2、温度、压力对管材外径的影响从前面记录的表格中可以看出管材的外径明显发生了较大的变化，由无压状态下的161.51mm，膨胀到171.95mm，同样在保压期间，夜晚和白天管材由于受到温度的影响外径发生较大变化

7、变化，具体为白天气温较高，管材受高温影响，强度降低，外径变大，压力下降；晚上气温降低，管材强度增加，外径相对变小，压力增加，见图2。图2在质量问题的，所以，在高温的情况下，我们一定要督促、指导施工、使用单位按照施工规范规范施工。5、管材受到划痕等外力损伤对管材承压能力的影响为了更加真实的模拟工地现场，我们对管材分别从纵向和环向进行划伤，划伤程度在壁厚的10左右，在管材纵向划伤长度为50cm、40cm、30cm，环向划伤长度为1/3、1/2周长。在用电动泵连续几次打压至1.0MPa，管材未发生破裂，管内水温为50，但是管材末端（远离加压端，受阳光照射强烈处）外径已达177.24mm，之后在1.0

8、MPa压力下进行保压，管材于中午11：50左右，由管材末端处韧性破裂，内部水温已达55。针对这一情况，对管材外表面划深加大，部分位置达到3mm（管材壁厚的40%左右）以上，再次用电动泵进行试压，结果是管材在0.94 MPa压力下保压，管材再次于中午12：30左右韧性破裂，此次破裂仍然未在管材划伤处破裂。在傍晚温度开始下降的时候试压，将压力一直打至1.35MPa，管材才由划伤最深处脆性破裂，水温为46。五、试验结论1、温度对管材压力的影响相对划痕等影响因素相比占主导作要用。2、在保压期间，管材内压力与外径的变化曲线是一致的；3、划痕等对管材的损伤，在壁厚不大于10的情况下，对管材的影响不大。六、结束语通过这次试验，我们得出以下主要的启示：1、聚乙烯给水管材在受到划伤时，承压能力有所减弱，所以在管材贮存、运输以及施工时应注意对管材的保护，避免划伤等不利因素造成对管材的影响。2、聚乙烯给水管材在高温情况下的承压能力相对20下的承压能力有很大的变化，也就是说聚乙烯管材的承压能力随温度的升高急剧下降的，所以在施工时一定要按国家施工规范的要求进行回填，避免环境（特别是高温天气）对管材内温度的的影响，确保工程验收的顺利进行，同时打压