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摘要：在引水工程领域，塑料管道与传统水泥管、球墨铸铁管相比，具有安全可靠、节能环保、综合造价低、使用寿命长等特点，经济和社会效益明显，符合国家推动经济结构转型升级的号召。
关键词：新型管材；PVC-UH；市政；给水；应用；分析
1导言
优质的PVC管材产品具有高强度、耐冲击、质量轻、耐腐蚀、连接方便、寿命长等优异性能。在美国，4英寸(1英寸=2.54cm，以下同)以上口径的PVC给水管市场占有率达59%；美国市场整个PVC管道的需求预计将以每年6.7%的速度增长，到2019年将达到3030×104t。在我国，随着供水管网建设及改造数量的增多，塑料管道的应用得到快速发展，平均年增长率达10.43%。
2管材性能
2.1性能特点
PVC－UH低压排污排水管配有一体成型的钢骨架密封圈，管材适用于现在大多数排水设施，在储备强度和刚度上均作了改进，在合理预算内，最大限度地提高系统的承载力。一是耐腐蚀、抗磨损、寿命长。不受污水中产生的强酸、强碱破坏，无需内衬包装、涂层和阴极保护。抗拉伸能力、抗冲击力远优于常见的管道材料。产品使用寿命可达50年，大大减少维修及更换费用。二是挤出成型工艺。管材制造采用挤出成型工艺，解决了现有大多数排污、排水管材缠绕成性粘接不牢而引起的断裂问题。三是颜色管理。管材自身颜色为绿色，有效区别于其他颜色用途的管材，在施工及检修时易于识别，省时省力。四是增加限位胶圈。PVC－UH低压排污排水管在插口部位增加了限位胶圈设计，减少过度承插，避免不规范施工，最大限度地提高系统的密封性能。五是一体成型钢骨架密封圈。胶圈与扩口在生产时就成型为一体。在安装时不会被挤压而位移，增强了连接处的密封性，保证了安装质量。与国内HDPE管材接头二次电熔成型相比，具有永久连接性。且弹性的垫圈可以提供密封性能，保护整段管道不受冲击、振动、土壤移动、膨胀收缩的影响。
2.2现场试验
2.2.1整管水压试验
试验条件:采用一体式全自动水压试验机组。一方面检测管材具有承受内压的能力，另一方面验证管材胶圈连接密封性。试验结果:管材管身和管材接口处，都完好无漏损，密封性好。
2.2.2管材接口密封性试验
试验条件：20℃1h2.0MPa，样品规格：dn200SDＲ41，全自动密封检测机。试验结果：管材及连接处无脱开、无破裂、无渗漏。
2.2.3管材压扁试验
试验条件:采用压扁试验机。试验结果:至外径的40%时，自动回弹，管材无破坏、无裂纹。
3PVC－UH管材连接件结构
3.1大口径PVC－UH管材连接件开发的必要性
目前PVC管道系统中管材的直径可达1200mm，管材使用寿命至少可达50年，但管道连接件如三通、法兰、弯头等却由于PVC树脂熔体粘度高、流动性差，注射压力和熔体温度对流动性影响不敏感，树脂成型温度与热分解温度区间较窄，公称直径在630mm以上的大口径PVC管件，难以通过注塑成型的方法获得。目前大口径PVC管道连接件大多采用铸铁、钢塑材质，钢制管件易腐蚀，寿命只有十几年左右，采用防腐处理后也难与PVC管材具有相同的使用寿命。而且，由于塑料管道系统与铸铁管道系统不是相同的尺寸系列，使用铸铁管件需要建立一套新的管件体系，花费巨大的投入，并有可能对环境造成影响和破坏。新型大口径PVC－UH管材连接件具有抗蠕变、防脱出、高韧性、高强度、内阻小、通径大的显著特点，低温抗冲击和抗应力开裂性能好，化学稳定性强，寿命长达50年。
3.2大口径PVC－UH管材连接件的结构
在聚乙烯管道系统中，大口径聚乙烯(PE)连接件制作技术成熟，大口径PVC－UH管材连接件是采用一种具有独特承口密封结构的承插连接接头，与聚乙烯(PE)管件焊接形成新型PVC管材连接件，有效地将大口径PE管件引入PVC管道系统中，解决了大口径PVC管道连接问题。连接件中承插连接接头为聚乙烯(PE)材质，通过特殊设计的密封圈，大大增加了承口部位对间隙的适应性，密封环槽的特殊设计，使密封圈具有抗拉拔、防脱出的特性，并且承口部位采取特殊的加固增强措施，有效地解决了PE材料蠕变性能对机械式承口长期密封性能影响的技术难题。连接件承插接头的注塑工艺及成型模具采用大流孔热流道系统设计，缩短注料时间对品质的影响与控制；冷却工艺控制防止冷却过程形成结晶孔洞，这就从结构设计和工艺控制方面保证了产品质量。PVC－UH管材连接件承插连接接头示意图及样品图如图1所示。
图1连接件承插连接接头及样品
在设计和应用方面，PVC－UH管材连接件的种类及压力等级均可以满足一般输水工程的应用。并且，根据实际应用的需要，行业标准CJ/T493—2016中规定了大口径PVC－UH管材连接件的主要应用类型，包括双承口弯头、三承口三通、双承口变径、双承口套筒、法兰承口接头、法兰支管双承口三通等。
4PVC－UH管材及连接件的应用
4.1PVC－UH管材的优势
以南水北调衡水饶阳支线输水管线为例，对PVC管材与DIP管材的技术参数及施工成本进行比较，通过分析可以看出，PVC管材在输水领域应用具有一定优势，施工便捷，施工成本较低。对于长度为17.296km、管径为800mm的管道施工，PVC管材的安装费比DIP管材低21万元。
4.2新型管材安装工艺
传统HDPE管材采用电熔连接，需要专用的电熔焊机，现场操作条件要求较高，连接成本较高，安装一个接头需要20min，且焊接易在弯曲拉伸变形或扭转剪切变形时发生应力集中，引起接头破裂，密封性不可靠。而新管材PVC－UH低压排污排水管，采用一体成型的钢骨架密封圈连接结构，施工机械仅需要润滑油、葫芦、倒链，不需要通电，环境条件要求低。仅用2min左右安装一个接口，安装速度快，方便，施工成本低，社会效益明显。管材可生产12m/根，接口少；连接可靠，密封性好。
4.3准备
将管材吊装至沟槽指定位置，并按设计要求确认沟槽高程基础。连接前，先检查胶圈是否完好，在管材插口上是否标明承插的深度。
4.4清理承插口
仔细清扫插口上橡胶圈沟槽及承口端工作面，不得有沙、土、油污等杂物；仔细将橡胶圈清理干净，不得粘有任何杂物；仔细检查插口倒角是否满足需要。
4.5刷润滑剂
用毛刷将润滑剂均匀地涂在装嵌在插口处的橡胶圈和承口端内表面上，但不得将润滑剂涂到橡胶圈沟槽内；润滑剂不得含有任何有毒成粉，具有良好的润滑性质，不影响胶圈的使用寿命，对管道输送无污染，现场易涂抹，禁止用黄油或其它油类做润滑剂。润滑剂的用量需足够，所插入的区域均需均匀涂抹至少1mm左右，确保承插不会损坏胶圈。
5结论
与PVC－U管材相比，提高并增加了管材的性能指标要求，PVC－UH管材采用一体成型的钢骨架密封圈承口结构，保证了连接可靠性和密封性，
大口径PVC－UH管材连接件的开发和应用，有效解决了大口径PVC连接件的腐蚀和泄漏问题，可实现整个管道系统具有50年以上的使用寿命。PVC－UH管材及连接件产品标准的制定，有利于我国PVC管道行业的质量提升，促进PVC管道在我国的持续、稳定、快速发展。
参考文献
[1]滕谋勇,战艳虎,葛祥才,吴国强,李希彬,王全龙,潘福渠,王太雷.三种硬质PVC给水管材性能[J].聊城大学学报(自然科学版),2017,30(03):69-74.
[2]郁董凯,刘国栋.PVC-UH低压排污排水管施工技术[J].技术与市场,2017,24(08):151-153.
[3]袁本海,朱瑞霞,贾金金.给水用PVC-UH管材及连接件的性能特点和应用[J].中国给水排水,2017,33(14):33-36+39.
[4]程镇龙.袁本海管业标准的推动者[J].中国建材,2017(03):101.