摘要：本文依據《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ 63—2008，通過對PE100管道的介紹和與PE80管道在性能、最大允許工作壓力、通過能力、消耗及費用方面的比較，分析了PE100管道在燃氣工程中的運用現狀，提出了其在耐壓能力、輸送能力和經濟方面的優勢。
關鍵詞：PE100,PE80,發展簡史,比較,優勢
1 引言
2008年8月1日起《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ 63—2008開始實施，以PE100為原料的管材、管件和閥門全面投入使用。
2 聚乙烯燃氣管道的發展簡史
燃氣用聚乙烯專用料就是以碳原子為主的共價鍵結合且有序排列居多的高分子化合物材料。從20世紀20年代法國科學家斯陶丁格揭示了聚合物的奧秘為高分子材料科學奠定了基礎以來，在聚乙烯管道的原料、特性和管件制造工藝、連接方法、機具等諸多方面都取得了很大的進步。傳統上聚乙烯管按照密度分為低密度(LDPE)、中密度(MDPE)和高密度(HDPE)三類，由于材料的不斷進步，產生了材料的等級分化，密度不能反映聚乙烯的本質性能。因此，國際上根據聚乙烯管的長期靜液壓強度(MRS)對其進行分類和命名，分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個等級。
3 PE80與PE100燃氣管道的比較
3.1 PE80和PE100材料的性能比較
PE80中密度聚乙烯是利用高效催化劑，在中低壓下，用α-烯烴共聚來控制其密度和結晶度，因其支鏈多而長，密度和結晶度下降，因而中密度聚乙烯具有較好的柔性和低溫特性，拉伸強度、硬度、耐熱性等不如高密度聚乙烯。PE100高密度聚乙烯是用低壓聚合工藝生產，與中密度聚乙烯相比，因其分子上支鏈少，近乎成線型結構，分子排列規整，堆砌緊密，因而結晶度高，密度大，具有較高的剛性和韌性，優良的機械強度和耐熱性，還有較好的耐溶劑性、耐蒸汽滲透性。 [1]
3.2 PE80和PE100燃氣管道的最大允許工作壓力的比較
最大工作壓力MOP是以20℃、50年的管道設計使用壽命為基礎確定，聚乙烯管道系統的MOP取決于使用的聚乙烯材料類型(MRS)、管材SDR值和使用條件(安全系數C)，以及耐快速裂紋擴展(PCP)性能，一般可按下式計算：
用上式計算可得出：PE100SDR11系列管道MOP為1.0MPa，PE80SDR11系列管道MOP為0.8MPa。因此，《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》CJJ63-2008規定：對于輸送天然氣的聚乙烯管道，PE100SDR11管道的最大工作壓力為0.7MPa;PE80SDR11管道的最大工作壓力為0.5MPa。由于PE100管道具有更高的最小要求強度(MRS)及優良的耐快速裂紋擴展性能，我們可以提高PE100管道的設計壓力。對于輸送同樣流量燃氣時，采用高壓力小口徑的管道，可以降低管材及施工成本。
3.3 PE80和PE100燃氣管道通過能力的比較
根據《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統 第一部分：管材》(GB15558.1-2003)的規定，PE管材的公稱直徑是統一的。而PE80管道和PE100管道由于SDR不同導致管道壁厚不同，因而相同管徑的PE80和PE100管道會有不同的內徑。以城鎮燃氣中壓管道(0.4MPa)常用管徑為例，在長度、起點壓力、終點壓力相同的情況下進行比較，結果如下：
(上表計算長度5.0km,起點壓力0.4MPa,終點壓力0.2MPa)
對于城市天然氣管道，當管道設計壓力為0.4MPa時，如選用PE80管材須使用SDR11系列，而選用PE100管材則可使用SDR17.6系列。由于PE100管道的壁厚更薄，對于外徑相同的管道，由于增大了管道的截面積，從而大大增強管道的輸送能力。由以上計算比較可知，相同管徑下PE100管道比PE80管道的通過能力高23.5%左右。當使用PE管插入法或內襯法更新舊管道時，薄壁的PE100管更能發揮它的優勢。
3.4 PE80和PE100燃氣管道的消耗及費用比較
與PE80相比，PE100的最小要求強度提高到了10.0MPa，雖然目前在我國燃氣市場上，PE80較為普及，但由于在同一情況下，PE100的管壁更薄，可減少PE原材料的消耗，降低造價。
通過選擇采用PE100 SDR17.6的管材代替PE80 SDR11，對于同樣口徑的PE管材，材料的消耗量可減少約35%，成本可降低約20%。
4 小結
通過對PE100與PE80兩種燃氣管道的對比分析，得出PE100燃氣管道的幾點優勢：⑴更高的耐壓能力，⑵更薄的壁厚，⑶更大的輸送能力，⑷更加經濟。PE100具有聚乙烯所有的優良性能，而其在機械性能方面明顯提高，自PE100問世以來，其系列產品很快地在世界各地被廣泛應用，采用PE100材料代替PE80成為一種趨勢。
參考文獻
[1]中國城市燃氣協會，《城鎮燃氣聚乙烯(PE)輸配系統》[M]，北京，中國建筑工業出版社，2006
[2]《聚乙烯燃氣管道工程技術規程》(CJJ63-2008)[S]，中國建筑工業出版社，2008
[3]《燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統 第一部分：管材》(GB15558.1-2003)[S],中國標準出版社，2004
[4]《城鎮燃氣設計規范》(GB50028-2006)[S],中國建筑工業出版社，2006
