PE管材在自来水工程上的运用特点分析

0 引言

自来水工程是保障城市居民生活与工业生产用水的基础性设施，管材作为输水系统的核心组成部分，其性能直接影响供水的安全性、经济性与耐久性。传统管材如钢管易锈蚀、混凝土管抗渗性差，已难以满足现代供水工程对长寿命、低维护的需求。PE（聚乙烯）管材以聚乙烯为原料经挤出成型制成，具有重量轻、韧性好、耐腐蚀等特点，自 20 世纪中期应用于供水领域以来，逐步成为自来水工程的主流管材之一。深入分析 PE 管材在自来水工程中的运用特点，对充分发挥其性能优势、规避应用风险具有重要意义。

1 PE 管材的材料特性

1.1 物理力学性能

PE 管材具有优良的柔韧性与抗冲击性，其断裂伸长率高，可承受较大的轴向位移与弯曲变形，在地基沉降或温度变化时不易发生脆性断裂。管材密度小，重量仅为钢管的1/8、混凝土管的1/5，便于运输与搬运，降低施工劳动强度。同时，PE 管材的耐低温性能突出，在- 40℃环境下仍能保持较好的韧性，适合寒冷地区自来水工程使用；但高温环境下其强度会有所下降，通常适用水温不超过40℃，限制了在热水供应系统中的应用。

1.2 化学稳定性

PE 分子结构中不含极性基团，化学稳定性强，对水中的酸碱物质、消毒剂（如氯气）具有良好的耐受力，不易发生腐蚀或溶出污染，能长期保持输水水质洁净。与金属管材相比，PE 管材无需防腐处理，可避免因锈蚀导致的水质二次污染；与混凝土管相比，其内壁光滑且不易结垢，能减少微生物滋生，维护供水卫生安全。

1.3 水力性能

PE 管材内壁光滑，粗糙度系数低，水流阻力小，与同规格传统管材相比，可减少水头损失，提高输水效率，降低泵站能耗。管材连接密封性好，采用热熔或电熔连接技术能形成整体密封的输水系统，有效减少漏损率，这对水资源短缺地区具有重要的节水意义。

2 PE 管材在自来水工程中的运用特点

2.1 施工便捷性

PE 管材的轻质特性显著简化了施工流程，无需大型吊装设备即可完成搬运与铺设，尤其适用于狭窄场地或城市建成区的自来水管道改造工程。 定程度的弯曲敷设， 可减少弯头使用量，降低管网局部水头损失；在非开挖施工中，PE 管材 铁路等障碍物，减少对地面交通与环境的扰动。连接工艺简便高效，热熔连接通过加热管 聚 融后冷却固化，形成与管材本体同质的连接接头，强度与密封性可达到管材本体水平；电熔连接则通过内置电热丝加热实现熔接，对施工环境要求低，适合复杂地形下的管道连接。

2.2 运行维护特性

PE 管材的耐腐蚀性使其在自来水工程中几乎无需定期防腐维护，大幅降低了运行期间的维护成本与停水检修频率。管材内壁不易结垢，长期使用后输水能力衰减缓慢，可保持稳定的水力性能。对于局部损坏的管道，可采用热熔修补或更换管段的方式快速修复，修复过程简单，对供水影响小。但PE 管材的耐磨性较差，在土壤中存在尖锐石块时易被划伤，需采取垫层保护措施；同时，其抗紫外线性能较弱，裸露敷设时易因阳光照射发生老化，需进行遮光处理。

2.3 经济性

PE 管材的初期投资成本虽高于混凝土管，但综合考虑其使用寿命（通常可达 50 年以上）、低维护费用及节水效益，全生命周期成本具有明显优势。施工周期短可加快工程投产速度，提前实现供水效益；漏损率低能减少水资源浪费，降低供水企业的运营成本。此外，PE 管材的原料来源广泛，生产工艺成熟，价格相对稳定，受金属材料价格波动影响小，有利于工程投资控制。

2.4 环境适应性

PE 管材对土壤类型的适应性较强，在酸性土、碱性土或盐碱地等特殊地质环境中均能稳定使用，无需复杂的地基处理。其良好的抗渗性可防止地下水渗入管道或管道内水外渗，保护地下水资源与土壤环境。在地震多发地区，PE 管材的柔韧性与抗冲击性使其能更好地抵御地震波冲击，减少管道断裂引发的次生灾害，提高供水系统的抗震安全性。

3 PE 管材在自来水工程应用中面临的问题

3.1 连接质量控制难度

PE 管材的连接质量直接影响系统密封性，若热熔或电熔连接时温度、压力、时间等参数控制不当，易形成虚焊、过焊等缺陷，导致接口泄漏。操作人员技能水平差异可能导致连接质量波动，尤其在野外施工环境中，温度、湿度变化会进一步增加质量控制难度。

3.2 抗外力破坏能力不足

PE 管材的刚性较低，抗冲击性能虽好但抗剪切能力较弱，在回填土夯实不当或受地面重载碾压时，易发生管道变形或破裂。此外，管材在运输、储存过程中若受到剧烈碰撞或挤压，可能产生内部损伤，影响使用寿命。3.3 老化与降解问题

PE 材料在长期使用过程中会因光、热、氧等因素发生缓慢老化，导致性能下降。虽然埋地敷设可减少紫外线影响，但土壤中的微生物可能对聚乙烯产生降解作用；水中的强氧化剂（如高浓度氯气）也会加速管材老化，缩短使用寿命。

4 优化PE 管材在自来水工程中应用的策略

4.1 加强连接质量管控

建立严格的连接工艺标准，针对不同管径、环境温度制定标准化的热熔或电熔参数，并通过自动化焊接设备减少人为操作误差。加强施工人员培训与资质认证，确保操作人员掌握正确的连接技术；焊接完成后采用压力测试或超声波检测等手段检验接口质量，合格后方可进行后续施工。

4.2 强化外力防护措施

管道敷设时应选择合适的垫层材料（如中粗砂），避免尖锐物体直接接触管材；回填土需分层夯实，控制压实度在设计范围内，减少地面荷载对管道的影响。对穿越道路、铁路的管道段，采用套管保护或混凝土包封等措施增强抗外力能力；在管材运输与储存过程中，使用专用支架避免挤压变形，严禁抛掷或剧烈碰撞。

4.3 提升抗老化性能

选用添加抗氧剂、紫外线吸收剂的改性PE 原料生产管材，增强其抗老化能力；对于裸露敷设的管道，采用遮阳罩或防腐涂层进行保护。根据使用环境选择适宜的PE 管材类型，如在高氯水环境中选用耐化学腐蚀的交联聚乙烯管材；定期对管道进行检测，评估老化程度，及时更换性能退化的管段。

5 结论

PE 管材在自来水工程中展现出施工便捷、耐腐蚀性强、水力性能优良等显著特点，其全生命周期经济性与环境适应性使其成为现代供水系统的重要选择。然而，连接质量控制难、抗外力能力不足、老化问题等仍制约着其应用效能的发挥。通过加强连接质量管控、强化防护措施、提升抗老化性能及推动产品升级，可有效优化 PE管材的应用效果。未来，随着材料技术的进步与应用经验的积累，PE 管材将在自来水工程中发挥更大作用，为构建安全、高效、耐久的供水系统提供有力支撑，推动城市水资源保障能力的持续提升。

参考文献

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