高密度聚乙烯，英文名称为“High Density Polyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。
基本介绍
- 中文名hdpe管
- 外文名High Density Polyethylene
- 解释结晶度高、非极性的热塑性树脂
- 压力等级 0.25Mpa ~1.6Mpa之间
- 外观外表呈乳白色半透明状
简介
HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出，但这种塑胶还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。hdpe管
PE可用很宽的不同加工法製造。包括诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑，吹塑、注塑和滚塑。
HDPE管
HDPE管是传统的钢铁管材、聚氯乙烯饮用水管的换代产品。
HDPE管必须承受一定的压力，通常要选用分子量大、机械性能较好的PE树脂，如HDPE树脂。LDPE树脂的拉伸强度低，耐压差，刚性差，成型加工时尺寸稳定性差，并且连线困难，不适宜作为给水压力管的材料。但由于其卫生指标较高，LDPE特别是LLDPE树脂已成为生产饮用水管的常用材料。LDPE、LLDPE 树脂的熔融粘度小，流动性好，易加工，因而对其熔体指数的选择範围也较宽，通常MI在0.3-3g/10min之间。
性质
化学性质
聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸硷腐蚀，不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。
物理性质
聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的範围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中製备。
聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸硷腐蚀，不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。
物理性质
聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的，在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体，会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响，枝链越多，越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响，分布于从90摄氏度到130摄氏度的範围，枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中製备。
管材特性
HDPE是一种好的管道，不仅应具有良好的经济性，而且应具备接口稳定可靠、材料抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀等一系列优点，同传统管材相比，HDPE管道系统具有以下一系列优点
⑴连线可靠聚乙烯管道系统之间採用电热熔方式连线，接头的强度高于管道本体强度。
⑵低温抗冲击性好聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度範围内安全使用。冬季施工时，因材料抗冲击性好，不会发生管子脆裂。
⑶抗应力开裂性好HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪下强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出。
⑷耐化学腐蚀性好HDPE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，不会发生腐烂、生鏽或电化学腐蚀现象;它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。
⑸耐老化，使用寿命长含有2-2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因遭受紫外线辐射而损害。
⑹耐磨性好HDPE管道与钢管的耐磨性对比试验表明，HDPE管道的耐磨性为钢管的4倍。在泥浆输送领域，同钢管相比，HDPE管道具有更好的耐磨性，这意味着HDPE管道具有更长的使用寿命和更好的经济性。
⑺可挠性好 HDPE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，在许多场合，管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。
⑻水流阻力小HDPE管道具有光滑的内表面，其曼宁係数为0.009。光滑的表现和非粘附特性保证HDPE管道具有较传统管材更高的输送能力，也降低了管路的压力损失和输水能耗。
⑼搬运方便HDPE管道比混凝土管道、镀锌管和钢管更轻，它容易搬运和安装，更低的人力和设备需求，意味着工程的安装费用的大大降低。
⑽多种全新的施工方式HDPE管道具有多种施工技术，除了可以採用传统的开挖方式进行施工外，还可以採用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工，这对于一些不允许开挖的场所，是好的选择。
其他说明
塑胶管材在建筑中的设计理论和施工技术等方面取得了很大的发展和完善，并积累了丰富的实践经验，促使塑胶管材在建筑给排水管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的发展趋势。在我国，给水管道中用的较多的塑胶管材主要有PVC－U给水管、PP－R管、铝塑複合管（PAP）、钢塑複合管（SP）、HDPE管等。HDPE管是採用先进的生产工艺和技术，通过热挤塑而成型，具有耐腐蚀、内壁光滑、流动阻力小、强度高、韧性好、重量轻等特点。 HDPE管道是继PVC-U排水管道之后，成为了世界上消费量第二大的塑胶管道品种。
一、HDPE给水管的发展
在给排水管道系统中，塑胶管材逐渐取代了铸铁管和镀锌钢管等传统管材成为了主流使用管材。塑胶管和传统管材相比，具有重量轻，耐腐蚀，水流阻力小，节约能源，安装简便迅速，造价较低等显着优势，受到了管道工程界的喜爱。，随着石油化学工业的飞速发展，塑胶製造技术的不断进步，塑胶管材产量迅速增长，製品种类更加多样化。
HDPE管道是继PVC-U排水管道之后，成为了世界上消费量第二大的塑胶管道品种。输送燃气应採用PE80和PE100等级的中或高密度聚乙烯管；给水管通常採用PE80和PE100等级的中或高密度聚乙烯管，PE63已经逐渐趋于淘汰。在输水方面，增长最快的则是PE100管道系统，今后五年的增长率有望达到10%以上。
在欧洲，HDPE管道得到了更为迅猛的发展和套用，HDPE管道逐渐取代了PVC-U管道的地位，成为主要消费管道。，HDPE管在欧洲以外地区也逐渐得以使用。
二、HDPE管规格及连线方式
HDPE管道的口径从DN32到DN1000，共分26个级别。压力等级在0.6Mpa ~1.6Mpa之间，共5个等级。
HDPE管在温度190℃n240℃之间将被熔化，利用这一特性，将管材（或管件）两熔化的部份充分接触，并保持适当压力，冷却后两者便可牢固地融为一体。， PE管的连线方式与 U－PVC管不同，通常採用电热熔连线及热熔对接两种方式，按照管径大小情况具体可分为DN≤63时，採用注塑热熔承插连线；DN≥75时，採用热熔对接连线或电熔承插连线；与不同材质连线时採用法兰或丝扣连线。
在管道修复方法上，有胀管施工法和内衬HDPE法。
三、HDPE的套用领域
HDPE管道主要用于市政工程供水系统，建筑物室内给水系统，室外埋地给水系统及居住小区、厂区埋地给水系统，旧管线修复，水处理工程管道系统，园林、灌溉及其他领域的工业用水管等。
但需要注意的是，HDPE管道不能用于热水管路。
四、HDPE给水管道在套用上的优点
HDPE给水管道被广泛套用，主要在于其具有其它管道所无法比拟的优点
1、易于对口焊接和电熔焊接而形成完成封闭的防渗系统。在沿沟槽敷设时，可减少沟槽开挖土方量和减少配件用量。
2、重量轻而易于安装处理；
3、强耐磨性和优异的液压性，在埋地管道可无需外层保护。可适用于地震和矿区土层沉降区，还可用沉入法在江河底敷设。
4、耐化学腐蚀，抗内、外部及微生物腐蚀，耐腐蚀性强，具有健康性。适合于输送酸性、硷性物质，输送污水、天然气、煤气等物质；
5、良好的环境适应性和抗冻性。可用于室内和室外给水管道。
6、使用年限长，具有超过几乎50年的使用寿命；
7、易回收使用。
五、HDPE给水管道在套用上应注意的事项
1、室外露天敷设，有阳光照射的地方，建议做遮蔽措施。
2、埋地HDPE给水管道，DN≤110的管路夏天安装可稍微蛇形铺设，DN≥110的管路因有足够的土壤阻力，可抵抗热应力，无需预留管长；冬天，均无须预留管长。
3、HDPE管道安装时，如果操作空间太小（如管道井、吊顶内施工等），应採用电熔式连线方式。
4、热熔承插连线时，加热温度不能过高、过长，温度最好控制在210±10℃，不然会造成配件内挤出的熔浆过多，减少通水内径；承插时管件或管材接口处应清洁乾净，不然会造成承插口脱开漏水；，要注意控制好管件的角度和方向，避免造成返工。
5、热熔对接连线时，要求电压在200～220V之间，如果电压过高，会造成加热板温度过高，电压过低，则对接机不能正常工作；对接时应保持对接口对齐，不然会造成对接面积不够要求、焊口强度不够，以及卷边不对成；加热板加热时管材接口处未处理乾净，或加热板有油污、泥沙等杂质，会造成对接口脱开漏水；加热时间要控制好，加热时间短，管材吸热时间不够，会造成焊口卷边过小，加热时间过长，会造成焊口卷边过大，有可能形成虚焊。
常见现象
表HDPE管材生产中常见现象的产生原因和处理方法
常见现象 | 产生原因 | 推荐解决方法 |
表面暗淡无光 | 1．原料水分 | 1．原料预处理 |
2．熔体温度不合适 | 2．调整温度 | |
3．挤出机挤出的熔融物料不均匀 | 3．增加背压，用较细的过滤网，设计适宜的螺桿结构 | |
4．定径套过短 | 4．加长定径套 | |
5．口模成型段过短 | 5．加长口模成型段。 | |
表面斑点 | 1. 原料中有水分 | 1.乾燥原料 |
2.水槽中的管子上有气泡 | 2.消除气泡。调整工艺温度 | |
外表面呈现光亮透明的块状（俗称眼晴） | 1.机头温度过高 | 1.降低机头温度 |
2.冷却水太小或不足，或不均匀 | 2.冷却水开大或清理定径套 | |
管材光滑外表面规则的斑纹 | 管材趋向粘附定径套 | 加大冷却水流量清理水路或降速 |
管材外表面深的波纹 | 定径套口模没对中 | 对中，保持定径箱与口模在同一轴线 |
内表面粗糙 | 1.原料潮湿 | 1.原料烘乾，或预处理 |
2.芯模温度低 | 2.提高温度或延长保温时间 | |
3.口模与芯模间隙过大 | 3.换芯模 | |
4.口模定型段太短 | 4.换定型段较长的口模 | |
管内壁波纹状 | 1.挤出机产量变化，下料不稳 | 1.降低螺桿餵料区温度 |
2.牵引机打滑 | 2.调节牵引气压 | |
3.管材冷却不均 | 3.调节水路 | |
管内壁有凹坑 | 1.原料水分大 | 1.原料预热乾燥 |
2.填充料分散性差未塑化，杂质 | 2.换料，调节温度，清洁原料 | |
管内壁有焦粒 | 1.挤出机机头与口模内壁不乾净 | 1.清模 |
2.局部温度过高 | 2.检查热电偶是否正常 | |
3.口模积料严重 | 3.清模，适当降低口模温度 | |
外径或壁厚随时变化 | 1.挤出速度变化 | 1.检查牵引机 |
2.牵引速度发生变化或打滑 | 2.适当提高压力 | |
3.下料不稳（回料粒径不均） | 3.原料过筛或造粒 | |
4.熔体的不稳定性 | 4.提高料温，降低线速度，增加模口间隙 | |
5.冷却不均 | 5.清理水路 | |
管材壁厚不均 | 1.口模没对中 | 1.调节口模同心 |
2.口模温度不均 | 2.调节温度 | |
3.牵引机，定径套，口模没对中 | 3.保持在同一轴线上 | |
4.定径套与口模距离太远 | 4.拉近距离 | |
熔接缝不良 | 1.口模成型段太短 | 1.使用较长的口模成型段 |
2.熔融温度低 | 2.提高料温 | |
3.模头中塑胶分散 | 3.清理模头 | |
4.机头机结构不合理 | 4.更换或改造 | |
管材过早损坏穿孔 | 1.水泡 | 1.乾燥原料 |
2.气泡 | 2.除湿或降低温度 | |
3.杂质 | 3.清洁原料或用过滤网 | |
4.颜料或填充料分散不良 | 4.调节温度或更换原料 | |
管材过早损坏脆性破坏 | 1.料温低 | 1.提高料温 |
2.温度过高，原料分解 | 2.清理模具，降低温度 | |
管材开裂 | 1.机头温度低，挤出速度快 | 1.升温，降速 |
2.冷却水太大 | 2.减小冷却水流量 | |
管材圆度不好，弯曲 | 1.口模，芯模中心位置不正 | 1.调整同心 |
2.机头温度四周不均 | 2.调节温度 | |
3.冷却水离口模太近 | 3. 调整冷却水位置 | |
4.冷却水喷淋力度过大 | 4.调节喷头角度 | |
5.冷却水喷淋太小 | 5.清理水路 | |
6.水位过高 | 6.排水 | |
7.牵引机压力过大 | 7.调节气压 |
注表中加粗部分为PE管材生产比较容易产生的各种问题分析及解决方法。
经济性评价
HDPE管与PVC－U管、PP－R管、铝塑複合管的价格比较
室外给水管道主要有球墨铸铁管、镀锌钢管、PVC-U给水管、HDPE管等，HDPE给水管道之所以能取得如此快速的发展和套用，还在于HDPE管道具有经济实用的特点，下面以一工程实例说明。
例如一个项目，室外供水管道需从500m外的市政给水管道引入，引入管管径为DN400.至建筑红线处，分两路进水，管径为DN300，室外环管总长约800米。原设计为球墨铸铁管。按照公司规定，需要对管道系统进行经济性比较，我们就对球墨铸铁管和HDPE管分别进行造价分析并估计工程造价。经过比较分析，我们发现
（1）球墨铸铁管的管材价格为DN400－ 元/m，DN300－ 元/m；HDPE管的管材价格为DN400－ 元/m，DN300－ 元/m.从管材单价上看，球墨铸铁管的价格要优于HDPE管材。
（2）由于HDPE管是採用热熔连线，施工难度较大，安装费用比球墨铸铁管的要高约40%以上。
（3）由于HDPE管材的柔韧性比较好，在遇到障碍物或管沟开挖不直的情况下可以不用管件直接铺设，但球墨铸铁管就不行了，有时必须用弯头或之字管之类管件来过渡连线。这样，在管件部分HDPE管就优于球墨铸铁管。
（4）HDPE管材採用热熔对接连线，接口部位的强度非常好。球墨铸铁管採用承插连线，在三通、弯头等部位要求捣制混凝土加固墩进行加固。这方面费用自然是选用球墨铸铁管的比选用HDPE管要高。
（5）HDPE管材不需要防腐。若给水管道选用球墨铸铁管，就要求对球墨铸铁管管的内、外壁进行防腐处理。
（6）球墨铸铁管进行管内、外壁防腐处理后，正常的使用寿命为20～25年。而HDPE管不存在腐蚀情况，正常的使用寿命为50年。
，我们对分别使用两种管材的造价进行分析和比较，情况如下表
HDPE管道与球墨铸铁管材工程造价比较计算表 （单位万元）2007年数据
施工项目名称 | 球墨管 | HDPE管 |
一、工程直接费 | 11.78 | 10.31 |
1.1、人工挖沟槽费用 | 6.12 | 4.90 |
1.2管道安装费用 | 0.99 | 1.79 |
1.3回填费用 | 2.46 | 1.84 |
1.4余泥清运 | 2.21 | 1.78 |
二、材料费 | 42.60 | 37.95 |
2.1砂砾石 | 5.07 | 3.23 |
2.2管材、管件 | 37.53 | 34.72 |
三、费用总计 | 54.38 | 48.26 |
每米造价（元/米） | 418.31 | 371.3 |
从上述造价分析可以说明，採用HDPE管材比球墨铸铁管的单价要节约11%.所以，最终公司决定选用HDPE给水管。
七、推广使用HDPE管需要注意的几个问题
1、大力加强HDPE管的科普教育工作，提高人们对HDPE管的认识，促进HDPE管的普及和套用。
2、儘快制订国家统一的管道设计规范及施工验收规范，截止2012年HDPE管尚没有国家统一的管道设计规范及施工验收规范。
3、加强对管道设计人员及施工安装人员的素质培训，因为HDPE管对安装的工艺要求较高，避免因设计和施工人员责任心不强以致出现设计问题和不按操作步骤操作而返工。
施工工艺
施工工艺测量→放样→沟槽开挖→基础处理→连线、下管、校管→管槽回填→检查井砌筑，回埴→验收。HDPE管施工除按施工规范执行外，HDPE管自身特点，应注意以下几点
(1)HDPE管热胀冷缩严重，HDPE管宜在温差变化不大的环境里施工和使用。
(2)HDPE管埋深低于建构物基础底面时，管道不得设在建构筑物基础下地基扩散角受压的範围内。
(3)地下水位高于开挖沟槽底高程的地区，地下水位降至槽底最近点以下0.3 m～0.5m。
(4)管槽开挖时，严格控制挖深，不得扰动基底底层原状土，如发生超挖和扰动，换填粒径0.1 m～0.5 m的天然级配砂石料，并找平夯实。
(5)HDPE管道基础採用砂砾基础，而不是混凝土基础，厚度为0.05 m～20 m，根据地质情况而定。
(6)管道铺设过程，下管用人工或起重机进行，起重机下管时，用非金属绳索扣系住管材两端距管口1/4处，严禁穿心吊装。
(7)回填中对回填土要求较严，部分回填土採用一定规格的中(粗)砂(本地称石棉砂)，碎石(土)坚硬的稜角容易损坏PE管且回填不易密实，石棉砂在最佳含水量时具有自动密实功能，再加小型夯实机具夯实就能满足密实度要求。
(8)在管顶0.7 m以上部分回填，採用机械回填。在管顶以下回填必须从管材两侧回填，并夯实，否则容易使HDPE管受压不均，导致HDPE管变形，移位。其他回填按规范执行。
(9)管道与检查井连线。在原来施工方案中，管口缩进检查井内壁0.3 m～0.5 m，用砂浆粉刷成“喇叭状”，周围用砂浆填充密实，之后砌筑砖块，但做闭水试验不能满足要求，经检查存在以下问题①HDPE管热胀冷缩将检查井撑裂，导致检查井渗漏水。②没有将检查井撑裂，却由于管道与检查井连线处密封达不到要求，导致渗、漏水。
针对上述两个问题，提出以下解决方案①将HDPE管埋深提高，使HDPE管处于相对温度变化不大的环境内，HDPE管铺设完后立即回填，且在较短时间内完成。施工长度控制在一定範围内。②HDPE管道敷设完毕后，再进行检查井的砌筑。③针对第二个问题，重新採用了如图连线方式，检查井与HDPE管连线处採用热熔纤维密封，取代原来的砂浆填塞密封。
性能-低噪声
序 号 | 项 目 | 要 求 |
1 | 20℃静液压强度（环向应力8.0MPa，100h） | 不破裂，不渗漏 |
2 | 80℃静液压强度（环向应力3.5MPa，165h） | 不破裂，不渗漏 |
3 | 80℃静液压强度（环向应力3.2MPa，1000h） | 不破裂，不渗漏 |
4 | 断裂伸长率，% | ≥350 |
5 | 纵向收缩率（110℃），% | ≤3 |
6 | 氧化诱导时间（200℃），min | ≥20 |