灌溉系統(tǒng)中PE管的熱脹冷縮問題

作者：湖人灌溉

一、項(xiàng)目中的實(shí)際問題

　　在灌溉系統(tǒng)中，通常把PE管鋪設(shè)在地表，用作灌溉支管和毛管，有高密度PE管（HDPE）和低密度PE管（LDPE、LLDPE）。在使用過程中，用戶常常咨詢兩個(gè)問題，一是PE管在安裝時(shí)都鋪設(shè)的很直，現(xiàn)在怎么歪七扭八了，變蛇形了；二是為了美觀，把PE管拉的很直，根本沒人去動(dòng)它，使用過程中，好多倒刺接頭莫名其妙地就自己脫開了。這究竟是什么原因呢？

二、PE管材的線膨脹系數(shù)

　　《GB/T 2035-2008 塑料術(shù)語及其定義》中對(duì)線膨脹系數(shù)的定義，是指溫度每變化1℃，每單位長度材料的長度可逆變化量�！督o水塑料管道軸向線膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)方法》編寫組，于2012年對(duì)各種塑料管道進(jìn)行了試驗(yàn)，其中PE管的軸向線膨脹系數(shù)為：（150~190）×10-6m/m·℃。低密度PE管比高密度PE管的線膨脹系數(shù)更大。

三、  大伸縮量估算

　　管道縱向伸縮量通用計(jì)算式：

ΔL=α×ΔT×L

　　式中：

　　ΔL——伸縮量（m）；

　　α——線膨脹系數(shù)（m/m·℃）；

　　ΔT——使用環(huán)境的   大溫度差（℃）；

　　L——實(shí)際鋪設(shè)的管線長度（m）。

　　例如，每100m的PE管，鋪在地表使用，若晝夜地表溫差30℃，其伸縮量大約在0.45~0.57m之間。因此，在工程實(shí)際中，就有每百米PE管的   大伸縮量在0.5m左右的提法。低密度PE管的伸縮量會(huì)更大些。

　　由上述可知，只要查到所用管材對(duì)應(yīng)的線膨脹系數(shù)α，就可以估算任何管材的   大伸縮量，因?yàn)槭褂铆h(huán)境的   大溫度差ΔT、實(shí)際鋪設(shè)的管線長度L，都是工程實(shí)際數(shù)據(jù)，很容易得到。

四、原因分析

　　伸縮量有兩層意義。一是在環(huán)境溫度升高時(shí)，PE管道會(huì)“熱脹”；二是在環(huán)境溫度降低時(shí)，PE管道會(huì)“冷縮”。而且伸縮的量還是可逆的。

　　如上例，在白天地表溫度上升時(shí)，每百米PE管會(huì)“熱脹”出0.5m，若安裝時(shí)對(duì)管道做了約束，“熱脹”出的量不能沿軸向傳導(dǎo)至管末端，那么PE管就要向兩側(cè)釋放這種變形，自然就會(huì)變成了蛇形。即使沒有人為約束PE管道，在農(nóng)藝作業(yè)期間，可能農(nóng)機(jī)壓塌的土壤，無規(guī)律的埋住了管道，形成了約束，“熱脹”變形無法縱向傳導(dǎo)，就只能橫向釋放這種變形，表現(xiàn)出來就是管道變成了蛇形。

　　同樣，比如有些滴灌項(xiàng)目，人們?yōu)榱俗非竺烙^，把滴灌管（掛起或鋪地）拉的筆直，而且在管末端用鐵絲拉緊。但到了夜間，溫度降低，每百米滴灌管要“冷縮”回0.5m，卻受到人為約束，就只能從倒刺接頭處脫開，釋放冷縮的應(yīng)力。因此，用掛鉤掛起滴灌管是正確的操作，掛鉤可以在鐵絲上自由滑動(dòng)，符合PE管熱脹冷縮的特性，而且，施工安裝時(shí)，滴灌管應(yīng)該長出作物行0.5m左右。

　　總之，灌溉系統(tǒng)中暴露在自然環(huán)境下的PE管道，其變形是PE材料的自然屬性，只要是經(jīng)國家檢測(cè)的正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，在田間出現(xiàn)“蛇形”現(xiàn)象不是質(zhì)量問題，不影響灌溉系統(tǒng)的正常使用。更沒必要為了好看，在管末端人為制造拉直約束，做出違背規(guī)律的“面子工程”。