Problems of polyethylene pipes and reinforced polyethylene composite pipes in practical engineering application

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2023.08.010

Abstract

Abstract:

In this study， the product standards of polyethylene pipes and reinforced polyethylene composite pipes in our country were analyzed and compared， the applicable ranges of pipe diameter， pressure， temperature and media under different implementation standards were enumerated. The advantages of polyethylene pipes and reinforced polyethylene composite pipes in the practical engineering application were introduced. The actual problems in the engineering practice were summarized into the following three aspects：（1） the problems caused by the performance of the material itself；（2） the problems caused by the implementation of product standards；（3） the problems resulting from the design and construction standards.

Key words: polyethylene pipe, reinforced polyethylene composite pipe, implementation standard

CLC Number:

TQ320.72

LI Hongwei, ZHANG Yongfeng, QI Wujun, RUAN Gangyong, RUAN Libo, FANG Yuchao. Problems of polyethylene pipes and reinforced polyethylene composite pipes in practical engineering application[J]. China Plastics, 2023, 37(8): 69-78.

Figures/Tables 2

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序号	标准号	标准名称	类型	材质	管径	温度/℃	公称压力/MPa	范围
1	GB/T 13663.2 —2018	《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》	管材	PE80、PE100	公称外径16~ 2 500 mm	≤40	0.32、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0	一般用途的压力疏水和饮用水输配
2	GB/T 13663.3 —2018	《给水用聚乙烯（PE）管道系统　第3部分：管件》	管件	PE80、PE100	公称外径16~ 1 600 mm	≤40	0.32、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0	一般用途的压力疏水和饮用水输配
3	GB 15558.1 —2015	《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分：管材》	管材	PE80、PE100	公称外径16~630 mm	≤40	最大设计压力基于设计应力确定，并考虑耐快速裂纹扩展（RCP）性能的影响。	燃气
4	GB 15558.2 —2005	《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管件》	管件	PE80、PE100	公称外径16~630 mm	≤40	与GB15558.1—2003配套	燃气
5	GB/T 40967 —2021	《核电厂用聚乙烯（PE）管材及管件》	管材管件	聚乙烯	公称直径1/2~54英寸、公称外径16~ 1 600 mm	≤60	设计确定	供水
6	GB/T 32439 —2015	《给水用钢丝网增强聚乙烯复合管道》	管材管件	钢丝网增强，PE80以上	公称外径 50~800 mm	≤40	0.8、1.0、1.6、2.0、2.5、3.5	给水
7	HG/T 3690 —2022	《工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管》	管材	钢丝网增强，PE80以上	公称内径50~800 mm	0~70	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	石油、化工、医药、冶金、采矿以及船舶、市政建设、食品等行业
8	HG/T 3691 —2022	《工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管件》	管件	钢骨架增强，PE80以上	公称内径50~800 mm	0~70	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	工业流体输送用管件
9	HG/T 3706 —2014	《工业用孔网钢骨架聚乙烯复合管》	管材	孔网钢骨架增强，聚乙烯或耐热聚乙烯	公称外径50~500 mm	0~70 （耐热聚乙烯可至85）	1.25、1.6、2.0	石油、化工、冶金、制药、船舶及采矿、食品等行业用的复合管，也可用于市政建设等领域
10	HG/T 3707 —2012	《工业用孔网钢骨架聚乙烯复合管件》	管件	孔网钢骨架增强，聚乙烯或耐热聚乙烯	公称直径50~630 mm	0~70 （耐热聚乙烯可至90）	2.0、2.5、3.5	石油、化工、冶金、港口、船舶、矿山、制药、市政建设等行业用的管材配套用管件
11	HG/T 4586 —2014	《化工用缠绕成型钢丝网骨架聚乙烯复合管》	管材	钢丝网增强聚乙烯复合管	内径80~ 800 mm、外径90~800 mm	给水、特种流体≤70，燃气≤40	0.4、0.6、0.8、1.0、1.6、2.0、2.5、3.5	石油、化工、电力、煤矿、冶金、海底输送、矿山、船舶、港口、制药及食品等行业用复合管，也可适用于市政建设等领域的复合管
12	SY/T 6662.1 —2012	《石油天然气工业用非金属复合管第1部分：钢骨架增强聚乙烯复合管》	管材管件	钢丝焊接骨架增强聚乙烯复合管	公称内径50~600 mm、公称外径75~630 mm	气体≤40、其他介质≤70	1.0、1.6、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0	石油、天然气工业油、气、污水输送及混输，饮用水、消防水及腐蚀性液体输送。不适用于硫化氢分压大于0.3kPa的酸性环境
				钢板网骨架增强聚乙烯复合管	公称外径50~630 mm		1.0、1.2、1.6
				钢丝缠绕骨架增强聚乙烯复合管	公称外径50~630 mm		1.6、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.3、8.0、10.0、12.0、16.0
13	SY/T 6662.2 —2020	《石油天然气工业用非金属复合管第2部分：柔性复合高压输送管》	管材管件	工业长丝、芳纶长丝、超高分子聚乙烯长丝、钢丝绳增强聚乙烯、交联聚乙烯、偏氟乙烯	最小内径17~200 mm	≤110^a	2.5、6.4、12.0、16.0、20.0、25.0、32.0	油气田的油气集输、高压注醇、油田注水、污水处理等复合管
14	SY/T 6662.4 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第4部分：钢骨架增强热塑性塑料复合连续管及接头》	管材管件	钢丝增强聚乙烯	公称内径40~65 mm	≤90	5.5、7	石油天然气工业地面输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
14	SY/T 6662.4 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第4部分：钢骨架增强热塑性塑料复合连续管及接头》	管材管件	钢带增强聚乙烯	公称内径40~146 mm	≤90	5.5、7、12、16、20、25	石油天然气工业地面输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
15	SY/T 6662.5 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第5部分：增强超高分子量聚乙烯复合连续管及接头》	管材管件	钢丝增强超高分子量聚乙烯	公称内径40~152 mm	≤70	4.0、6.3、8.0、10.0、12.5、16.0、20.0、25.0、32.0	石油天然气工业埋地输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
15	SY/T 6662.5 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第5部分：增强超高分子量聚乙烯复合连续管及接头》	管材管件	纤维增强超高分子量聚乙烯	公称内径40~150 mm	≤70	2.5、4.0、6.3、8.0、10.0、12.5、16.0、20.0、25.0、28.0、32.0	石油天然气工业埋地输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
16	CJ/T 123 —2016	《给水用钢骨架聚乙烯塑料复合管》	管材	钢丝网增强聚乙烯，PE80以上	公称内径50~600 mm	≤80	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	架空与埋地的给水用
17	CJ/T 124 —2016	《给水用钢骨架聚乙烯塑料复合管件》	管件	孔网钢板增强聚乙烯，PE80以上	公称内径50~600 mm	≤80	配套CJ/T123—2016	架空与埋地的给水用
18	CJ/T 125 —2014	《燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管及管件》	管材管件	钢丝网骨架增强聚乙烯管孔网钢板增强聚乙烯管件	公称内径50~600 mm	-20~40	≤1.6	燃气
19	CJ/T 181 —2003	《给水用孔网钢带聚乙烯复合管》	管材	孔网钢带增强聚乙烯管	公称外径50~630 mm	≤40	1.0、1.25、1.6、2.0	排水用管，工业用管也可选用
20	CJ/T 182 —2003	《燃气用埋地孔网钢带聚乙烯复合管》	管材	孔网钢带增强聚乙烯管	公称外径50~630 mm	≤40	0.6、0.8、1.0	燃气
21	CJ/T 189 —2007	《钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管材及管件》	管材管件	钢丝网增强聚乙烯管钢骨架聚乙烯管件	公称外径50~630 mm	给水、燃气≤60，特种流体≤40	0.4、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.5	城镇供水、城镇燃气、建筑给水、消防给水以及特种流体（包括适合使用的工业废水、腐蚀性气体溶浆、固体粉末等）
22	CJ/T 358 —2019	《非开挖工程用聚乙烯管》	管材	聚乙烯管	公称外径63~ 1 200 mm	≤40	≤1.6	给开挖铺设的城镇给水、排水、再生水和燃气用聚乙烯管材
23	CJ/T 323 —2015	《超高分子量聚乙烯钢骨架复合管材》	管材	钢丝网增强超高分子量聚乙烯管	公称外径75~630 mm	给水、燃气≤65，特种工业流体≤40	1.0、1.6、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.3	城镇供水、建筑给水、消防给水、特种流体（包括适合使用的工业废水、腐蚀性气体溶浆、固体粉末等）输送用管材，也适用于石油、天然气行业油气污水输送及混输复合管材，城镇燃气可参照使用

序号	标准号	标准名称	类型	材质	管径	温度/℃	公称压力/MPa	范围
1	GB/T 13663.2 —2018	《给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管材》	管材	PE80、PE100	公称外径16~ 2 500 mm	≤40	0.32、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0	一般用途的压力疏水和饮用水输配
2	GB/T 13663.3 —2018	《给水用聚乙烯（PE）管道系统　第3部分：管件》	管件	PE80、PE100	公称外径16~ 1 600 mm	≤40	0.32、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0	一般用途的压力疏水和饮用水输配
3	GB 15558.1 —2015	《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分：管材》	管材	PE80、PE100	公称外径16~630 mm	≤40	最大设计压力基于设计应力确定，并考虑耐快速裂纹扩展（RCP）性能的影响。	燃气
4	GB 15558.2 —2005	《燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第2部分：管件》	管件	PE80、PE100	公称外径16~630 mm	≤40	与GB15558.1—2003配套	燃气
5	GB/T 40967 —2021	《核电厂用聚乙烯（PE）管材及管件》	管材管件	聚乙烯	公称直径1/2~54英寸、公称外径16~ 1 600 mm	≤60	设计确定	供水
6	GB/T 32439 —2015	《给水用钢丝网增强聚乙烯复合管道》	管材管件	钢丝网增强，PE80以上	公称外径 50~800 mm	≤40	0.8、1.0、1.6、2.0、2.5、3.5	给水
7	HG/T 3690 —2022	《工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管》	管材	钢丝网增强，PE80以上	公称内径50~800 mm	0~70	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	石油、化工、医药、冶金、采矿以及船舶、市政建设、食品等行业
8	HG/T 3691 —2022	《工业用钢骨架聚乙烯塑料复合管件》	管件	钢骨架增强，PE80以上	公称内径50~800 mm	0~70	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	工业流体输送用管件
9	HG/T 3706 —2014	《工业用孔网钢骨架聚乙烯复合管》	管材	孔网钢骨架增强，聚乙烯或耐热聚乙烯	公称外径50~500 mm	0~70 （耐热聚乙烯可至85）	1.25、1.6、2.0	石油、化工、冶金、制药、船舶及采矿、食品等行业用的复合管，也可用于市政建设等领域
10	HG/T 3707 —2012	《工业用孔网钢骨架聚乙烯复合管件》	管件	孔网钢骨架增强，聚乙烯或耐热聚乙烯	公称直径50~630 mm	0~70 （耐热聚乙烯可至90）	2.0、2.5、3.5	石油、化工、冶金、港口、船舶、矿山、制药、市政建设等行业用的管材配套用管件
11	HG/T 4586 —2014	《化工用缠绕成型钢丝网骨架聚乙烯复合管》	管材	钢丝网增强聚乙烯复合管	内径80~ 800 mm、外径90~800 mm	给水、特种流体≤70，燃气≤40	0.4、0.6、0.8、1.0、1.6、2.0、2.5、3.5	石油、化工、电力、煤矿、冶金、海底输送、矿山、船舶、港口、制药及食品等行业用复合管，也可适用于市政建设等领域的复合管
12	SY/T 6662.1 —2012	《石油天然气工业用非金属复合管第1部分：钢骨架增强聚乙烯复合管》	管材管件	钢丝焊接骨架增强聚乙烯复合管	公称内径50~600 mm、公称外径75~630 mm	气体≤40、其他介质≤70	1.0、1.6、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0	石油、天然气工业油、气、污水输送及混输，饮用水、消防水及腐蚀性液体输送。不适用于硫化氢分压大于0.3kPa的酸性环境
				钢板网骨架增强聚乙烯复合管	公称外径50~630 mm		1.0、1.2、1.6
				钢丝缠绕骨架增强聚乙烯复合管	公称外径50~630 mm		1.6、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.3、8.0、10.0、12.0、16.0
13	SY/T 6662.2 —2020	《石油天然气工业用非金属复合管第2部分：柔性复合高压输送管》	管材管件	工业长丝、芳纶长丝、超高分子聚乙烯长丝、钢丝绳增强聚乙烯、交联聚乙烯、偏氟乙烯	最小内径17~200 mm	≤110^a	2.5、6.4、12.0、16.0、20.0、25.0、32.0	油气田的油气集输、高压注醇、油田注水、污水处理等复合管
14	SY/T 6662.4 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第4部分：钢骨架增强热塑性塑料复合连续管及接头》	管材管件	钢丝增强聚乙烯	公称内径40~65 mm	≤90	5.5、7	石油天然气工业地面输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
14	SY/T 6662.4 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第4部分：钢骨架增强热塑性塑料复合连续管及接头》	管材管件	钢带增强聚乙烯	公称内径40~146 mm	≤90	5.5、7、12、16、20、25	石油天然气工业地面输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
15	SY/T 6662.5 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第5部分：增强超高分子量聚乙烯复合连续管及接头》	管材管件	钢丝增强超高分子量聚乙烯	公称内径40~152 mm	≤70	4.0、6.3、8.0、10.0、12.5、16.0、20.0、25.0、32.0	石油天然气工业埋地输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
15	SY/T 6662.5 —2014	《石油天然气工业用非金属复合管第5部分：增强超高分子量聚乙烯复合连续管及接头》	管材管件	纤维增强超高分子量聚乙烯	公称内径40~150 mm	≤70	2.5、4.0、6.3、8.0、10.0、12.5、16.0、20.0、25.0、28.0、32.0	石油天然气工业埋地输送原油、气、水及其他流体介质（包括工业废水）用
16	CJ/T 123 —2016	《给水用钢骨架聚乙烯塑料复合管》	管材	钢丝网增强聚乙烯，PE80以上	公称内径50~600 mm	≤80	1.0、1.6、2.0、2.5、4.0	架空与埋地的给水用
17	CJ/T 124 —2016	《给水用钢骨架聚乙烯塑料复合管件》	管件	孔网钢板增强聚乙烯，PE80以上	公称内径50~600 mm	≤80	配套CJ/T123—2016	架空与埋地的给水用
18	CJ/T 125 —2014	《燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管及管件》	管材管件	钢丝网骨架增强聚乙烯管孔网钢板增强聚乙烯管件	公称内径50~600 mm	-20~40	≤1.6	燃气
19	CJ/T 181 —2003	《给水用孔网钢带聚乙烯复合管》	管材	孔网钢带增强聚乙烯管	公称外径50~630 mm	≤40	1.0、1.25、1.6、2.0	排水用管，工业用管也可选用
20	CJ/T 182 —2003	《燃气用埋地孔网钢带聚乙烯复合管》	管材	孔网钢带增强聚乙烯管	公称外径50~630 mm	≤40	0.6、0.8、1.0	燃气
21	CJ/T 189 —2007	《钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管材及管件》	管材管件	钢丝网增强聚乙烯管钢骨架聚乙烯管件	公称外径50~630 mm	给水、燃气≤60，特种流体≤40	0.4、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0、2.5、3.5	城镇供水、城镇燃气、建筑给水、消防给水以及特种流体（包括适合使用的工业废水、腐蚀性气体溶浆、固体粉末等）
22	CJ/T 358 —2019	《非开挖工程用聚乙烯管》	管材	聚乙烯管	公称外径63~ 1 200 mm	≤40	≤1.6	给开挖铺设的城镇给水、排水、再生水和燃气用聚乙烯管材
23	CJ/T 323 —2015	《超高分子量聚乙烯钢骨架复合管材》	管材	钢丝网增强超高分子量聚乙烯管	公称外径75~630 mm	给水、燃气≤65，特种工业流体≤40	1.0、1.6、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.3	城镇供水、建筑给水、消防给水、特种流体（包括适合使用的工业废水、腐蚀性气体溶浆、固体粉末等）输送用管材，也适用于石油、天然气行业油气污水输送及混输复合管材，城镇燃气可参照使用

项目	原材料成本	耐腐蚀性	绝对粗糙度/ μm	耐磨性	传热系数	卫生性能	自示踪性能	施工安装	使用温度/ ℃	使用环境	压力等级	膨胀系数/×10^-6℃^-1	无损检测手段
20号碳钢管道（GB/T 8163—2018）	中	对碱性溶液、有机液体有良好耐腐蚀性能，但是不耐酸、盐等	新的无缝钢管20~50、有轻度腐蚀时200~300	差	高	差	有	电弧焊、氩弧焊、氩电联焊，难	-20~475	无限制	可适用于高中低压管道	10.6~12.2	射线、超声、磁粉等较为完善
S30408不锈钢管道（GB/T 14976—2012）	高	耐有机酸、有机化合物、碱、中性液体，不耐非氧化性酸	20~50	优	高	优	无	氩弧焊、氩电联焊，难	-255~700	无限制	可适用于高中低压管道	15.6~19.2	射线、超声、磁粉等较为完善
聚乙烯管道	低	不溶于绝大多数无机和有机溶液，可耐大多数酸、碱、盐	0.22~0.47	优	低	优	无	热熔对焊、电熔焊，易	-20~40^b	多用于地埋管道，个别标准包括架空施工	一般限制在2.0 MPa以下	120	超声等已有研究但不完善
增强聚乙烯管道	中	不溶于绝大多数无机和有机溶液，可耐大多数酸、碱、盐	0.22~0.47	优	中	优	有	电熔焊，易	-20~70^b	多用于地埋管道，个别标准包括架空施工	以中低压为主，个别标准包括高压	25~35	超声等已有研究但不完善

项目	原材料成本	耐腐蚀性	绝对粗糙度/ μm	耐磨性	传热系数	卫生性能	自示踪性能	施工安装	使用温度/ ℃	使用环境	压力等级	膨胀系数/×10^-6℃^-1	无损检测手段
20号碳钢管道（GB/T 8163—2018）	中	对碱性溶液、有机液体有良好耐腐蚀性能，但是不耐酸、盐等	新的无缝钢管20~50、有轻度腐蚀时200~300	差	高	差	有	电弧焊、氩弧焊、氩电联焊，难	-20~475	无限制	可适用于高中低压管道	10.6~12.2	射线、超声、磁粉等较为完善
S30408不锈钢管道（GB/T 14976—2012）	高	耐有机酸、有机化合物、碱、中性液体，不耐非氧化性酸	20~50	优	高	优	无	氩弧焊、氩电联焊，难	-255~700	无限制	可适用于高中低压管道	15.6~19.2	射线、超声、磁粉等较为完善
聚乙烯管道	低	不溶于绝大多数无机和有机溶液，可耐大多数酸、碱、盐	0.22~0.47	优	低	优	无	热熔对焊、电熔焊，易	-20~40^b	多用于地埋管道，个别标准包括架空施工	一般限制在2.0 MPa以下	120	超声等已有研究但不完善
增强聚乙烯管道	中	不溶于绝大多数无机和有机溶液，可耐大多数酸、碱、盐	0.22~0.47	优	中	优	有	电熔焊，易	-20~70^b	多用于地埋管道，个别标准包括架空施工	以中低压为主，个别标准包括高压	25~35	超声等已有研究但不完善

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[3]	WANG Zhigang, YANG Bo, LI Zhi, PENG Guoping, JIANG Zaijia, LI Guanbao. Study on Correlation Between Process Defect and Mechanical Properties of Polyethylene Pipe Elector⁃fusion Joints [J]. China Plastics, 2021, 35(9): 64-68.
[4]	SHI Jianfeng, HU Anqi, ZHENG Jinyang. Development Status of Technical Standards in Polyethylene Piping [J]. China Plastics, 2021, 35(3): 112-123.
[5]	SUN Linjie, ZHANG Jingwei, CHEN Shushan, LAI Huansheng, WEI Zuoyou. Design of chlorine oxidation resistance test system for high density polyethylene pipes [J]. China Plastics, 2021, 35(12): 70-75.
[6]	LI Zhihong, JIANG Lu∗, YU lei, LI Peng. Quality Control of Gas Polyethylene Pipe Manufacturing Based on FMEA [J]. China Plastics, 2020, 34(12): 41-46.
[7]	GUO Weican, HU Yurui, MIAO Cunjian, SHI Jianfeng. Relationship Between Welding Performance and Depth of Fusion Zone for Electrofusion Joint of Polyethylene Pipes [J]. China Plastics, 2019, 33(12): 58-62.
[8]	YANG Bo, ZUO Xiaofeng, WANG Zhigang, HE Jianjun, HUANG Guojia, HE Jiaping. Research Progress in Relationship Between Resistance of Slow Crack Growth and Microstructure of Polyethylene [J]. China Plastics, 2019, 33(11): 91-98.
[9]	YANG Bo, LIU Yijiang, LI Maodong, ZHAI Wei, LUO Wenbo, WANG Zhigang. Research Progress in Cyclic Crack Round Bar Test for Polyethylene Pipes [J]. China Plastics, 2019, 33(10): 128-136.
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