（一）、聚乙烯燃气管道强度计算
    做为工程管道，应有两个重要的指标，即长期使用性能及使用的安全性。当代聚乙烯管道的生产者完全可以提供真正称之为工程塑料的管材和管件，是缘于两个极为有力的后盾。一个是原材料供应者的高度先进技术的支持；一个是科学而严谨的设计思想。在当代高分子材料科学技术进步支持下，聚乙烯管材树脂的合成技术和性能不断取得进展，管材长期使用性能日益提高，如1989年分子量分布呈双峰型的PE100级管材树脂的出现，将聚乙烯管材料推到了一个崭新的高度。同时，对聚乙烯管材料长期使用性能的评价形成了系统科学的标准评价方法，即对管材树脂最低要求的静液压强度──MRS的测量。所谓MRS是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力。该值是管材结构设计的基础。

　　（1）聚乙烯管材结构设计的ISO方程：(SDR=de/e) 公式

　　SDR 标准尺寸比
　　de 管公称外径
　　e 管公称规定壁厚

　　（2）管材设计应力的求取：（δs=P/C）公式

　　P 公称压力(MPa)
　　[δ] 设计应力(MPa)
　　设计系数(C) 保证管道满负载运行时还有一定的安全度。

　　（二）、我国聚乙烯燃气管道工程技术规程设计系数
　　我国聚乙烯燃气管道工程技术规程是根据PE80级管材来考虑，对不同种类燃气的设计系数做出如下规定：
　　表1、不同种类燃气的设计系数：

　　根据以上设计系数，在我国聚乙烯管道输送不同种类燃气的最大允许工作压力如下：
　　表2、不同种类燃气的最大允许工作压力

    我国燃气管道的施工技术规程的编制说明中也明确：我国允许使用压力时按工作温度20℃，使用寿命50年，管道环向应力为8.0 Mpa（长期静液压强度），安全系数不小于4等4个条件来确定的。在安全性能得到保证的情况下，改变以上条件中的任意一个，最大允许工作压力可以提高，也就是，经过充分论证，设计系数可以调整。

二、连接技术

　　（一）、一般规定
    1、聚乙烯燃气管道安装的操作工人上岗前应经过专门培训，经考试合格后方可上岗操作。对于中断聚乙烯燃气管道连接 6个月以上，再次上岗前也应经过考试和技术评定；当使用的设备变化时，应针对该设备操作要求进行专门培训。
    2、聚乙烯燃气管道施工前应制定施工方案，确定连接方法、连接条件、焊接设备及工具、操作规范、焊接参数、操作者的技术水平要求和质量控制方法。
    3、直径在 90 mm以上的聚乙烯燃气管材、管件连接可采用热熔对接连接或电熔连接；对于直径小于 90 mm的管材及管件宜使用电熔连接，以保证焊接质量。聚乙烯燃气管道和其他材质的管道、阀门、管路附件等连接应采用法兰或钢塑过渡接头连接。
    4、不同级别、不同熔体流动速率的聚乙烯原料制造的管材或管件，不同标准尺寸比（SDR值）的聚乙烯燃气管道连接，必须采用电熔连接。
    5、聚乙烯燃气管道连接宜在环境温度 –5 ～ 45 ℃范围内进行。当环境温度低于 –5℃或在大风条件下施工时，应采取防风保温措施，或按产品说明书的要求调整连接工艺，采取管端封堵或延长加热时间等措施。
    6、聚乙烯燃气管道连接前，应核对欲连接的管材、管件规格、压力等级是否正确；检查管材表面是否有磕、碰、划伤，如伤痕深度超过管材壁厚的 10％，应局部予以切除后方可使用。
    7、聚乙烯燃气管材、管件存放处与施工现场温差较大时，连接前应将管材、管件在施工现场存放一定时间，使其温度和施工现场温度接近。
    8、聚乙烯燃气管道安装过程中，可对接头抽样，按管家现行标准《燃气用埋地聚乙烯管件》GB15558.2、《长期恒定内压下热塑性塑料管材耐破坏时间的测定方法》GB/T6111进行短静液压试验，检验接头的可靠性；连接结束后，应进行外观质量检查，不合格的必须返工，并重新进行外观质量检查，直到合格为止。
    9、管材、管件从生产到使用之间的存放时间不宜超过 1年。存放期限超过 1 年的管材、管件必须重新抽样检验合格后方可使用。
（二）、聚乙烯燃气管道热熔连接
    1、热熔对接设备应满足以下条件。
    1)、热熔对接焊机的加热板板面温度应均匀，允许偏差为设定温度的 ±5℃，并定期检测板面实际温度。
    2)、热熔对接焊机的系统压力显示分度值不应大于 0.1 MPa ，并定期予以校核。
    3)、机架上活动夹具的移动速度应均匀、平稳。
    2、热熔对接应符合以下规定。
    1)、每次进行热熔连接前，应清除管端内外的污物和加热板表面的附着物；
    2)、管材管件连接时应对正，两管端经铣削后，其对接最大间隙应不大于 0.5 mm，否则应进行必要的调整并重新铣削，直到满足以上要求为止。
    3)热熔连接的焊接参数应符合管材、管件生产厂家的要求。
    4)热熔连接的焊接接头应在保压状态下自然冷却，冷却过程中不得移动和施加外力。
    3、热熔连接的焊接接头连接完成后，应按下列要求进行 100% 外观检验及 10% 翻边切除检验。
    1)、外观检验应符合以下要求：
    A、接头应具有沿管材整个圆周平滑对称的翻边，翻边最低处的深度不应低于管材表面；
    B、对接错位量不应超过管材壁厚的 10％ 且不大于 3 mm，沿相邻两组件翻边的外圆周的任何一处都不应超过该值。
    2)、抽取 10% 的焊口作翻边切除检验应符合以下要求：
    A、翻边应是实心和圆滑的，根部较宽；
    B、翻边下侧不应有杂质、小孔、扭曲和损坏；
    C、后弯曲不应有细小裂纹，焊接处肉眼看不到连接线。

　　热熔连接剖面图
　　（三）、聚乙烯管道的电熔连接
    1、电熔连接电熔焊机的类型应符合电熔管件的要求。
    2、电熔连接前，应对管件进行外观检查，管件内不应有断丝或绕丝不均现象。
    3、电熔连接应符合以下规定：
    1)、电熔连接管材的连接端应切割平整，连接端面与管材轴线垂直，管材和管件连接面上的污物应予以清理。
    2)、管材的连接端应按照插入长度进行标记，对管材连接处整个外圆周进行刮皮，刮削长度不应小于标记尺寸，刮削完成后应进行二次标注。
    3)、管材插入管件后应按照标记进行检查，确认插入到位，并使用专用夹具夹持定位。
    4)、电熔连接的焊接参数应符合管材、管件生产厂家的要求。
    5)、达到规定的自然冷却时间前，不应移走夹具，不应对接头处施加任何外力。
    6)、电熔连接的焊接接头连接完成后，应进行外观检验，并符合以下要求，否则，应进行返工，直到检验合格为止。
    A、不应有熔融材料从管件内流出；
    B、焊接完成后，观察孔达到生产厂家提出的要求；
    C、电熔管件中的电阻丝不应裸露。
    4、电熔鞍型连接应符合以下规定。
    1)、电熔鞍型连接前，管材连接区域上的污物应予以清理，并对其进行刮皮。
    2)、管件和管材的连接区域宜使用合适的清洗剂进行清洁。
    3)、应按照管件要求，使用合适的夹具，用适当的夹紧力将管件与管材固定。
    4)、电熔连接的焊接参数应符合管材、管件生产厂家的要求。
    5)、达到规定的冷却时间前，不应移走夹具，不应对接头处施加任何外力。
    6)、电熔鞍型连接完成后，应进行外观检验，并符合以下要求，否则，应进行返工，直到检验合格为止。
    A、焊接完成时，管壁不应塌陷；不应有熔融材料从管件内任何位置流出 
    B、焊接完成后，观察孔达到生产厂家提出的要求。
    7)、电熔鞍型连接钻孔应在达到规定的冷却时间，且外观检验合格后进行。开孔应使用专用刀具。电熔鞍型旁通开孔后，刀具应恢复到开孔前位置，并将顶盖拧紧或用端帽封堵。
　　电熔连接剖面图
　　（四）、法兰和钢塑过渡连接
    1、聚乙烯法兰与聚乙烯管道或管件的连接、钢塑过渡接头聚乙烯端与聚乙烯管材或管件的连接应符合上节的规定。
    2、钢塑过渡接头金属端与钢管采用焊接时，过渡接头金属端应采取降温措施。
    3、法兰或钢塑过渡连接完成后，其金属部分应按设计要求的防腐等级进行防腐，防腐完成后应检验合格。

　　　　　　　　　　钢塑过渡连接　　　　　　　　　　　　法兰连接剖面图

三、PE给水、燃气施工规范
    在各种埋地管道的应用过程中，管道能否达到规定的长期使用寿命的一个关键因素就是铺设的质量。而HDPE管道具有多种独特性能使管道的铺设更加安全、快捷，同时正确的施工设计与安装规程将使管道的这些优越性能得到更大程度的发挥。
（1）施工前的技术准备
    A、施工前应熟悉、掌握施工图；
    B、准备好相应的施工机具；
    C、对操作工人进行上岗培训，培训合格后方可进行施工；
    D、按照标准对管材、管件进行验收。
（2）管沟的开挖
    管沟的开挖必须严格按照设计图纸或工程监理指导的开挖路线及开挖深度进行施工，而且在没有征得相关部门同意的情况下不得擅自进行改动。
    HDPE管道的柔性好、重量轻，所以可以在地面上预制较长管线，当地形条件允许时，管线的地面焊接可使管沟的开挖宽度减小。狭窄管沟的开挖可以采用旋转开挖机、犁或铲具等开挖机具。一般规定，聚乙烯管道埋设的最小管顶覆土厚度为：
    A、埋设在车行道下管顶埋深不得小于0.9米；
    B、埋设在人行道下或管道支管不得小于0.75米；
    C、绿化带下或居住区支管不得小于0.6米；
    D、在永久性冻土或季节性冻土地层，管顶埋深应在冰冻线以下。
    在结实、稳固的沟底，管沟的宽度由施工所需要的操作空间决定，空间大小必须允许能够正常进行管沟底部的正确准备及管沟填埋材料的填埋及夯实等工作，而且还要考虑到管沟开挖费用以及购买填埋材料等费用的经济性。管沟的宽度值一般要考虑到管道的规格及所用的夯实工具。下表给出了相应的最小宽度值：

管道公称直径，毫米最小管沟宽度，米
75-400D+0.3＞400D+0.5

    一般规定，当在地面连接时，开沟宽度为D+0.3，当在沟内安装或开沟回填有困难，不能满足回填土密实度要求时，开沟宽度为D+0.5，且总宽度不小于0.7米。
    在沙土或淤泥的管沟内，如果不易作出一个直立的管沟侧壁，那么可以做一个45°或能够支撑沟壁材料的一个坡度。如果管沟较宽，那么为了支撑最终的填埋层重量，初填埋材料必须被夯实。
（3）管沟底的准备
    对于像供水、排污或长距离输送管线的压力系统，除非设计图纸有特殊要求，一般来说，管沟底的水平精度要求并不是很高。而对于重力排水系统，坡度的等级必须达到规定的要求。
    如果管沟底部相当平直，而且土壤内基本上没有大的石块，那么就没有必要再进行平整。当然，如果是一个没有受到扰动的管沟底层，那就更好。但如果管沟底已经被扰动或在开挖的过程中必须被扰动，那么其密实度至少应该达到其周围填埋材料的密实度，开挖的管沟底部一般要用直径不超过50mm的没有尖锐棱角的小石头再混和一些沙土和粘土等材料垫平。所有规格的HDPE管道一般都可以适应少量局部的管沟底的不平坦，但如果在回填材料中含有带尖棱的石头或坚硬的页岩，那么就可能会在管道表面产生应力集中区以致损伤管道。
    对于在页岩及松散的岩石土壤中的开挖，为了避免与松散的岩石接触，必须为HDPE管道提供一个均一的沟床，一般的做法是开控管沟底时应比规定的等级挖深至少150mm，然后用适当的填埋材料回填至规定高度，并夯实到90%或更高的密实度。
    对于支撑强度较小的湿粘土或沙土等类似的不稳定土壤，管沟的开挖的深度要比规定的值深100-150mm。然后用指定的或原开挖的材料进行回填，这样即可保证为HDPE管提供一个均一的支撑。在不稳定的有机土壤中，如果安装地点的地下水位较高以致于淹没了管道，可以在管道上增加额外的重量来抵抗管道受到的浮力，但这个额外的设计重量不应该超过基础层的支撑强度。
（4）管沟内管道的敷设
    A、管道应在沟底标高和管基质量检查合格后，方可安装。
    B、在管道被放入管沟之前，首先应该对管道进行全面检查，在没有发现任何缺陷的情况下，管道才被允许吊入或滚入管沟内。
    C、管道通常会在地面预先连接好，有时管道可能会被预先连接成大约150米长的许多管段，贮存在某一个地方，当需要下放及连接时，再被运到安装地点，然后采用热熔连接或机械连接的方式连接这些管段。
    D、管道安装时，如遇管沟内积水应抽净，每次收工时，敞口管端应临时封堵。
    E、对于穿越铁路、公路、河流、城市主要道路的管道，应减少接口，且组对前宜对管材进行强度和气密性试验。
    F、聚乙烯燃气管道拖动和下管时，不能使用金属材料直接捆扎和吊运。公称直径小于20mm的管道可以手工拖入管沟内；对所有的大管道、管件、阀门、消防栓及配件，应该采用适当的工具仔细将它们放到管沟内；对于长距离的管道的吊装，推荐采用尼龙绳索。
    G、聚乙烯燃气管道下沟时，应防止划伤、扭曲和过大的拉伸与弯曲，最大拖动力不得大于由下式计算式中：F──最大拖动力（ N ）；SDR──标准尺寸比；D──管材外径（ mm ）。
    H、聚乙烯燃气管道利用柔性自然弯曲改变走向时，其弯曲半径不应小于 25 倍的管材外径。
    I、聚乙烯燃气管道敷设时，应在管顶同时随管道走向敷设示踪线。
    J、聚乙烯燃气管道敷设完毕后，应对外壁进行外观检查，无影响产品质量的划痕、磕碰等，方可对管沟进行回填，并作好纪录。
    K、在管道插入聚乙烯管敷设时应符合下列要求。
    a)、聚乙烯燃气管道插入敷设时，插入起始端工作坑的长度应满足施工要求。
    b)、聚乙烯燃气管道插入施工前，旧管道各节点的三通、弯头等应予以开挖并切除，开挖及切除长度应满足施工连接需要。
    c)、旧管道可使用清管设备清除管道内壁沉积物、尖锐凸缘和其他杂物；并使用和插入的聚乙烯管道同种规格的管道进行穿越测试，测试管段长度不应小于4m，达到穿越通畅，管道表面划伤不超过壁厚的 10％ 为合格；否则，应继续清理，直到达到上述要求为止。
    d)、插入施工时，应在旧管端加一个硬度大于插入管的漏斗形导滑口。
    e)、插入后管道各节点三通、弯头等应使用电熔承插连接，连接应在各管段穿插完成至少静置24h后进行。
    f)、插入各管段端口处与原管道环型空间应用密封材料予以密封。
    g)、应按《施工规范》的要求回填工作坑，管道底部和两侧的密实度必须达到要求。
（5）最终的管道连接与装配
管沟内管道的热熔连接同地面上管道的热熔连接方式相同，但必须保证所连接的管道在连接前必须冷却到土壤的环境温度。
    HDPE管道与金属管道、水箱或水泵相连时，一般采用法兰连接。对于HDPE管材之间，当不便于采用热熔方式连接时，也可采用法兰连接。法兰连接时，螺栓应预先均匀拧紧，待8小时以后，再重新紧固。
（6）HDPE管道的压力测试
    HDPE管道系统在投入运行之前应进行压力试验。压力试验包括强度试验和水密性试验两项内容。测试时一般推荐采用水作为试验介质。
强度试验
    在排除待测试的管道内的空气之后，以稳定的升压速度将压力提高到要求的压力值，压力表应尽可能放置在该段管道的最低处。
    压力测试可以在管线回填之前或之后进行，管道应以一定的间隔覆土，尤其对于蛇行管道，压力试验时，应将管道固定在原位。法兰连接部位应暴露以便于检查是否泄漏。
    压力试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件的压力等级的1.5倍，开始时，应将压力上升到规定的测试压力值并停留足够的时间保证管子充分膨胀，这一过程需要2-3小时，当系统稳定后，将压力上升到工作压力的1.5倍，稳压1小时，仔细观察压力表，并沿线巡视，如果在测试过程中并无肉眼可见的泄漏或发生明显的压力降，则管道通过压力测试。
    在压力测试过程中，由于管子的连续膨胀将会导致压力降产生，测试过程中产生一定的压力降是正常的，并不能因此来证明管道系统肯定发生泄漏或破坏。
水密性试验
HDPE管道采用电热熔方式连接，使得HDPE管道具有较传统管材更为优越的水密性能。
    水密性试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件的压力等级的1.15倍，当管道压力达到试验压力后，应保持一定时间使管道内试验介质温度与管道环境温度达到一致，待温度、压力均稳定后，开始计时，一般情况下，水密性试验应稳压24小时，试验结束后，如果没有明显的泄露或压力降，则通过水密性试验
（7）回填与夯实
    一般情况下，可以采用以下三类材料作为HDPE管道的回填材料；
第一类：5-40mm的棱角石头，包括大量当地容易取得的材料，如珊瑚、碎矿渣、碎石及碎贝壳；
第二类：最大直径40mm的粗沙及砂砾，包括含有少量粉末的不同等级的沙子或砂砾，一般是粒状的且是不粘的，可以是湿的也可以是干的；
第三类：优良的沙子与粘土砂砾，包括细沙，粘沙及粘土砂砾的混和物。
    一般情况下，腋角及初回填要求至少要达到90%以上，夯实层应该至少达到距管顶150mm的地方，对于距管道顶部少于300mm的地方应该避免直接捣实。
最终回填可能会采用原开挖土壤或其它材料，但其中不得含有冻土、结块粘土及最大直径不得超过200mm的石块。

四、维修技术
    1、对小口径管道，可以开控足够的空间，切除破损管道换上一段新的管道进行维修；
    2、大口径管道的维修可以采用法兰连接的方法完成：先切除破坏的管道，然后将对接焊机放入沟中，将支撑环熔接到管道的每端，然后用法兰连接替换的管道，法兰连接段的长度必须经过预先计算适合管道之间的间距大小，
    3、此外、可以使用快速管堵节或修补器进行修补，但该修补方法与法兰或熔接修补不同，不发球永久性修补。这种类型的修补一般适用于埋地应用领域，因为压实的土壤会限制管道热膨胀运动和因内压作用导致的拉力。当管道擦拭干净，清除所有异物以后，将管道插入其中，紧固螺丝，试压通过后，进行回填压实。
    4、管道系统中的破坏管件一般采用法兰连接的方式换上一个新的管件，不推荐采用热空气或挤出焊接的方法进行修补。此外，在某些特定场所，可采用热收缩套或电熔修补管件去修补一个管道刺孔或泄漏点。

五、注意事项
    尽管目前HDPE管道已经成功应用于许多领域，但在使用过程中仍需要注意以下几个事项：
    1、熔接：热熔连接时，温度必须到210±10℃，应注意避免过火烧焦。
    2、埋地：在管沟内工作时，必须考虑必要的安全措施。
    3、测试：推荐以水为压力测试介质，在测试时，应采取措施防止管道运动或损坏。
    4、定位：聚乙烯材料不能被磁性定位设备所控制，可采用其它方法检测聚乙烯管线，包括示踪线、标示带、检测带、画线标示、电子标示系统和声控管线示踪方法进行探测。
    5、气压：HDPE管道不能应用于高压气体输送领域。
    6、应用范围：有些场合不推荐使用HDPE管道，请向供货商咨询其耐化学腐蚀性能。
    7、静电：HDPE管道拌有高的静电，在易燃易爆气体场合，应采取相应的消除静电的措施。
    8、冲击性能：HDPE管道抗冲性好，用锤子去敲打管道，应注意管道会产生一定的回弹力。
    9、盘卷：盘卷的小口径HDPE管道象弹簧一样储存有能量，如果切开包装带，会产生较大的回弹力。
    10、储存：如果管材必须堆积储存，那么应避免过高堆积，并且应直排堆放，如果管道的堆放不适当，管材可能会发生变形。
    11、重量：尽管HDPE管道较其它传统管材轻，但仍具有一定的重量，因此在搬运和施工时应小心谨慎。
    12、卸货：必须使用正确的卸货设施，应检查所有用于搬运的工具是否符合要求。