PE 파이프가 지하수 공급 프로젝트에 널리 사용되는 이유는 무엇입니까?

짧은 대답: 왜 PE 파이프 지하수 공급에 적합

PE 파이프는 다음과 같은 특성을 결합하기 때문에 지하수 공급 프로젝트에 널리 사용됩니다. 누출 방지 융합 조인트, 지면 이동 유연성, 부식 방지, 부드러운 보어 및 50년 이상의 설계 수명 가벼운 소재로 빠르게 설치됩니다. 이러한 각 특성은 매설된 수로가 매일 직면하는 문제, 즉 토양 화학, 정착, 교통 부하, 압력 급증 및 실패한 송수관을 파는 비용을 해결합니다.

이러한 성능을 뒷받침하는 소재는 고밀도 폴리에틸렌으로, 물 공급을 위해 ISO 4427 시리즈에 따라 PE100 또는 PE80 화합물로 가장 많이 공급됩니다. PE100 컴파운드는 최소 요구 강도가 10MPa이므로 설계자는 특정 압력에 대해 낮은 등급의 컴파운드보다 더 얇은 벽을 선택할 수 있습니다. 파이프 길이는 맞대기 융합 또는 전기 융합을 통해 연결부가 파이프 벽만큼 강하도록 설계된 연속 연결로 연결될 수 있습니다.

이 기사에서는 그 이유를 자세히 설명합니다. 재료 거동, 조인트 무결성, PE 파이프 사양, PE 파이프 압력 등급, PE 파이프 적용, 설치 방법 및 PE 파이프 서비스 수명을 다루고 있으며 숫자를 더 쉽게 비교할 수 있는 차트와 표를 제공합니다.

매립된 수도관에 PE 파이프를 선택한 핵심 이유

프로젝트 소유자, 유틸리티 및 설계 엔지니어는 지하 작업에 PE 파이프를 지정하는 이유에 대해 동일한 몇 가지 이유를 언급하는 경향이 있습니다. 아래 목록은 각 문제를 해결하는 문제별로 그룹화합니다.

부식 행동: 폴리에틸렌은 녹슬지 않으며 보호를 위해 코팅이나 라이닝에 의존하지 않으므로 공격적이거나 변덕스러운 토양은 벽에 거의 영향을 미치지 않습니다.
융합 조인트: 열 융합은 균질한 접합을 생성하여 라인을 따라 잠재적인 누출 경로의 수를 줄입니다.
유연성: 파이프는 완만한 곡선을 따라 구부러질 수 있고 갈라짐 없이 토양의 움직임을 견딜 수 있습니다.
가벼운 무게: 0.95g/cm3에 가까운 밀도는 승무원이 가벼운 장비로 다양한 크기를 처리할 수 있고 긴 길이를 효율적으로 운송할 수 있음을 의미합니다.
부드러운 보어: PPI 설계 참조는 일반적으로 헤이젠-윌리엄스 C 계수 150을 사용하며 내벽은 시간이 지나도 부식으로 인해 거칠어지지 않습니다.
트렌치리스 호환성: 수평 방향 드릴링, 파이프 파열 및 슬립 라이닝은 모두 PE 파이프에 적합하여 표면 붕괴를 줄입니다.
긴 설계 수명: ISO 4427 압력 등급은 섭씨 20도에서 50년 설계 기준을 기준으로 합니다.
서지 내성: 폴리에틸렌의 상대적으로 낮은 탄성 계수는 압력파의 속도를 낮추어 더 단단한 재료에 비해 서지 이벤트의 크기를 줄입니다.

PE 파이프 재료가 지하에서 작동하는 방식

지하에는 수도관이 열악한 환경에 살고 있습니다. 내부 압력을 전달하고 위에서부터 토양 및 교통 하중을 지지하며 지하수, 광물 및 미생물과 접촉합니다. 이러한 조건에서 폴리에틸렌의 거동은 현장에서의 성공의 대부분을 설명합니다.

토양 및 지하수에 대한 내성

폴리에틸렌은 비극성 탄화수소 중합체입니다. 이는 자연 토양에서 일반적으로 발견되는 염분, 산 및 알칼리와 반응하지 않으며 전기화학적 부식을 지원하지 않습니다. 매설 라인의 경우 음극 보호 시스템, 외부 랩 및 내부 라이닝이 필요하지 않아 설계 복잡성과 장기 검사 의무가 모두 줄어듭니다.

유연성과 지면의 움직임

토양은 거의 안정적이지 않습니다. 계절에 따른 수분 변화, 인근 굴착 및 사소한 침전 모두 파이프라인을 따라 작은 움직임을 생성합니다. PE 파이프는 모듈러스가 낮고 변형 용량이 높기 때문에 이러한 움직임을 탄력적으로 따릅니다. 폴리에틸렌 파이프의 PPI 핸드북과 AWWA M55는 모두 파이프 주변의 토양이 하중의 일부를 전달하고 파이프가 그 아래에서 약간 휘어지는 유연한 파이프 설계를 설명합니다. 적절한 침구와 압축이 이 시스템을 작동하게 만드는 요소입니다.

유압 성능

PE Pipe의 내벽은 매끄러우며 부식생성물이 쌓이지 않아 매끄러운 상태를 유지합니다. 따라서 주어진 직경에서의 유량 용량은 수십 년 동안의 서비스 기간 동안 예측하기가 더 쉽습니다. 마찰 손실이 낮으면 펌프 크기가 작아지거나 펌핑 에너지가 낮아질 수 있으며 이는 더 긴 송전선에서 중요합니다.

느린 균열 성장 및 인성

최신 PE100 화합물은 이중 모드 수지입니다. 즉, 강한 결정성 부분과 균열 성장에 저항하는 더 강한 부분이 결합되어 있음을 의미합니다. 이러한 설계 덕분에 PE100은 트렌치의 돌로 인한 점하중에 대한 우수한 저항성을 유지하면서 더 높은 응력에 대해 등급을 받을 수 있습니다. 이 기사의 뒷부분에 나오는 것처럼 모래 바닥을 지정하면 점 접촉 위험이 더욱 줄어듭니다.

PE 수도관 재료의 일반적인 참고 값입니다. 출처: ISO 4427 시리즈 및 폴리에틸렌 파이프 PPI 핸드북.
재산	일반적인 값	지하가 중요한 이유
밀도	약 0.95g/cm3	손쉬운 취급 및 낮은 운송 부하
부인, PE100	10MPa	주어진 벽에서 더 높은 압력 용량
부인, PE80	8MPa	적당한 압력 업무에 적합
설계 스트레스, PE100 / PE80	8MPa / 6.3 MPa	설계 계수 1.25 기준
Hazen-Williams C	약 150	매끄러운 보어는 마찰 손실을 낮게 유지합니다.
선형 열팽창	섭씨 1도당 미터당 약 0.2mm	장시간 노출된 주행 및 진입점에서 고려됨

융합 조인트와 누출 위험을 줄이는 이유

많은 매설 네트워크에서 누수가 시작되는 가장 일반적인 장소는 조인트입니다. PE Pipe는 열융합을 통해 이 문제를 직접적으로 해결합니다. 맞대기 융합 동안 파이프 끝은 플레이트에 대해 가열되고 제어된 압력 하에서 함께 압착된 후 제자리에서 냉각됩니다. 두 개의 파이프는 하나의 연속적인 재료 조각이 됩니다. 전기융합에서는 열선이 내장된 커플링이나 새들이 관절 표면을 녹입니다.

그 결과, 융합 조인트가 풀아웃에 저항하기 때문에 많은 피팅에서 스러스트 블록 없이 설계할 수 있는 파이프라인이 탄생했습니다. 이는 또한 트렌치 옆의 지상에서 장거리를 용접한 다음 제자리로 낮추어 트렌치가 열려 있는 시간을 단축할 수 있음을 의미합니다.

일반적인 결합 방법

엉덩이 융합: 일반적으로 파이프와 피팅의 벽 두께가 일치하는 더 큰 직경의 직선에 사용됩니다.
전기융합: 수리, 타이인, 태핑 안장 및 좁은 작업 공간에 적합합니다.
기계적 커플링: 다른 시스템에 대한 연결 및 빠른 수리에 사용되며 커플링 설계에 의해 구속력이 제공됩니다.

융합 품질은 작업자, 장비 및 프로세스에 따라 달라집니다. 파이프 제조업체의 절차에서 융합 매개변수를 따르고 각 접합부를 기록하는 것은 잘 운영되는 프로젝트의 일반적인 관행입니다.

급수용 PE관 사양

PE 파이프 사양 이해는 두 개의 숫자, 즉 dn으로 작성된 공칭 외경과 SDR로 작성된 표준 치수 비율로 시작됩니다. SDR은 외부 직경을 벽 두께로 나눈 값입니다. SDR이 낮을수록 벽이 두꺼워지고 압력 등급이 높아집니다. 비율은 하나의 SDR 내에서 고정되므로 크기 전체에 동일한 압력 등급이 적용되어 설계가 단순화됩니다.

크기 범위 및 공급 형식

PE 수도관은 일반적으로 외경이 약 20mm에서 최대 1000mm 이상으로 제조됩니다. 더 작은 크기는 일반적으로 코일로 공급되고, 더 큰 크기는 6미터 또는 12미터와 같은 직선 길이로 공급됩니다. 코일은 서비스 라인의 조인트 수를 줄이고 직선 길이는 맞대기 융합으로 설치된 주전원에 적합합니다.

벽 두께 한눈에 보기

주어진 직경에 대한 벽 두께는 e = dn을 SDR로 나눈 공식을 따르며 표준 값으로 반올림됩니다. 아래 차트는 일반적인 SDR 시리즈 전체에 걸쳐 110mm PE 파이프의 벽 두께를 보여줍니다.

SDR에 따른 110mm PE 파이프의 벽 두께(mm)입니다. e = dn / SDR로 계산된 값은 표준 크기로 반올림되었습니다.

직경에 따라 벽 두께가 어떻게 증가하는가

고정 SDR에서는 벽이 직경에 비례하여 커집니다. 꺾은선형 차트는 PE100의 PN10 정격 수도 본관에 일반적으로 선택되는 SDR 17 PE 파이프를 보여줍니다.

표준 ISO 4427 치수를 기준으로 SDR 17 PE 파이프의 공칭 직경에 대한 벽 두께(mm)입니다.

사양서에서 확인해야 할 요점

PE100 또는 PE80과 같은 재료 등급.
공칭 직경 및 SDR(결과 PN 클래스)
길이 및 공급 형식, 코일 또는 직선.
식수 사용을 위한 색상 또는 줄무늬 식별.
파이프가 만들어진 제품 표준은 예를 들어 ISO 4427 시리즈입니다.
융합 결합을 위해 동일한 SDR의 피팅을 일치시킵니다.

PE 파이프 압력 등급 설명

PE 파이프 압력 등급은 섭씨 20도에서 물의 공칭 압력(bar)인 PN으로 표시됩니다. PN10 파이프의 작동 압력은 10bar(약 1MPa)입니다. ISO 4427 시리즈에서 사용되는 관계는 다음과 같습니다.

PN = 20 x MRS / (C x (SDR - 1)) 여기서 C는 설계 계수이며 일반적으로 물의 경우 최소 1.25입니다.

SDR 17의 PE100의 경우 이는 20 x 10 / (1.25 x 16)을 제공하며 이는 10bar와 같습니다. SDR 11의 PE100의 경우 16bar를 제공합니다. 계산 결과는 더 높은 등급의 수지가 도움이 되는 이유를 보여줍니다. 동일한 벽이 더 많은 압력을 전달하거나 더 얇은 벽이 동일한 압력을 전달할 수 있습니다.

ISO 4427 관계에서 계산된 C = 1.25, 섭씨 20도에서 PE100 및 PE80 수도관에 대한 SDR별 압력 등급입니다.
SDR	PE100 PN(바)	PE80 PN(바)	dn 110 (mm)의 벽
41	4	3.2	2.7
33	5	4	3.4
26	6	5	4.2
21	8	6	5.3
17	10	8	6.6
13.6	12.5	10	8.1
11	16	12.5	10.0

섭씨 20도에서 SDR에 따른 PE100 압력 등급(bar).

온도 및 서지 고려사항

위의 PN 값은 섭씨 20도의 물을 나타냅니다. 더 높은 수온에서는 파이프 제조업체나 PPI 핸드북이 제공하는 재등급 계수를 사용하여 허용 압력이 감소됩니다. 설계자는 서지 압력도 확인합니다. PE의 모듈러스가 낮기 때문에 압력파는 더 느리게 이동하고 더 단단한 시스템보다 더 작은 경우가 많지만 확인은 여전히 펌프식 주전원에 대한 일반적인 설계 관행의 일부입니다.

지하수 공급에 PE 파이프 적용

PE 파이프 애플리케이션은 처리장 배출구부터 고객 연결까지 수자원 네트워크의 거의 모든 단계를 포괄합니다. 가장 일반적인 용도는 아래에 설명되어 있습니다.

시립 배전망

110mm에서 630mm 크기의 도시 간선은 종종 SDR 17 또는 SDR 11의 PE100에 배치됩니다. 연속적인 융합 라인은 수리 작업이 중단되는 도로 아래의 조인트 수를 줄입니다.

서비스 연결

코일의 소직경 PE 파이프는 메인에서 부동산 경계까지 이어집니다. 코일 길이가 길다는 것은 하나의 파이프가 중간 조인트 없이 탭핑 새들에서 미터 박스까지 도달할 수 있다는 것을 의미합니다.

농촌 및 마을 공급

개방형 지형을 가로지르는 긴 전송선은 가벼운 무게와 긴 길이의 이점을 누릴 수 있습니다. 승무원은 경로 옆에 있는 부분을 용접하여 트렌치로 끌어들일 수 있는데, 이는 장비 접근이 제한된 프로젝트에 적합합니다.

산업용수 및 공정용수

공장, 광산 및 캠퍼스에서는 냉각수, 공정수 및 방화수용으로 매립된 PE 라인을 사용하는데, 토양과 물에 화학물질이 노출되면 다른 자재의 수명이 단축됩니다.

횡단 및 비개착 설치

강, 도로 및 철도 교차점은 수평 방향 시추로 완료되는 경우가 많습니다. PE 파이프는 보어 경로를 따라갈 수 있을 만큼 충분히 유연하고 융합 조인트가 당기는 힘을 전달하기 때문에 이 방법에 적합합니다.

기존 노선의 재활성화

슬립 라이닝은 기존 호스트 파이프 내부에 더 작은 PE 파이프를 배치하고 파이프 파열은 기존 라인을 동일한 정렬을 따라 동일하거나 더 큰 크기의 새 PE 파이프로 교체합니다. 두 가지 방법 모두 건축 지역의 표면 굴착을 줄입니다.

지상 이동이 있는 지역

침전지, 광산 침하 또는 지진 활동이 있는 지역에서는 조인트 분리 없이 움직임을 수용할 수 있기 때문에 유연한 융합 라인이 선호되는 경우가 많습니다.

설치 방법 및 트렌치 실습

PE 파이프 지하 성능은 파이프 자체 못지않게 설치에 따라 달라집니다. 잘 준비된 트렌치는 파이프를 고르게 지지하고 벽에서 점하중을 멀리합니다. 아래 등각투영 다이어그램은 일반적인 매설 단면을 보여줍니다.

모래 바닥, 압축된 되메움재 및 양쪽에 천연 토양이 있는 매립된 PE 파이프의 등각 뷰입니다. 확장할 수 없습니다.

일반적인 오픈 트렌치 시퀀스

암석점이 없는 안정된 기초를 가지고 설계 깊이와 폭에 맞게 도랑을 굴착합니다.
모래나 미세한 입상 재료로 된 깔개 층을 놓고 파이프가 전체 길이를 따라 놓이도록 수평을 유지합니다.
트렌치 옆의 파이프 부분을 융합하고 연결 비드를 검사하고 융합 데이터를 기록합니다.
폴리에틸렌에 적합한 슬링을 사용하여 날카로운 굴곡 없이 파이프를 트렌치 안으로 내립니다.
파이프 주변의 흙이 하중의 일부를 지탱하기 때문에 측면 성토를 여러 겹으로 배치하고 양쪽을 균일하게 압축합니다.
크라운 위에 초기 피복을 추가한 다음 지면 수준까지 여러 층으로 되메우기를 완료합니다.
프로젝트 사양의 방법에 따라 압력 테스트를 수행하여 테스트 중 PE의 점탄성 거동을 허용합니다.
시운전 전에 라인을 세척하고 소독하십시오.

트렌치리스 옵션

수평 방향 드릴링은 표면 붕괴를 제한해야 하는 교차점 및 장거리 작업에 적합합니다. 파이프 파열 및 슬립 라이닝 슈트 교체 또는 기존 정렬의 갱신. 세 가지 모두에서 파이프는 장력을 받고 설치되므로 선택한 SDR에 대한 인장력 제한은 인장을 시작하기 전에 제조업체와 확인해야 합니다. 굽힘 반경도 중요합니다. 일반적으로 인용되는 지침 범위는 벽 두께와 온도에 따라 외부 직경의 약 20~35배입니다.

PE 파이프 서비스 수명 지하

50년 이상

PE 파이프 사용 수명은 섭씨 20도에서 50년의 사용 기간에 대한 압력을 평가하는 ISO 4427의 설계 기준과 연결되어 있습니다. Plastics Pipe Institute와 같은 업계 자료에서는 작동 조건이 설계 한계 내에서 유지되는 50년 이상의 수명에 대해 논의합니다. 실제 수명은 작동 압력, 온도, 설치 품질 및 수질 화학에 따라 달라집니다.

서비스 수명에 영향을 미치는 요소

작동 스트레스: 정격 압력보다 훨씬 낮은 수준으로 작동하면 장기적인 스트레스에 대한 여유가 남습니다.
온도: 지속적인 높은 수온은 폴리에틸렌 파이프의 장기적인 강도를 감소시킵니다.
포인트 로딩: 돌, 고르지 못한 바닥 및 열악한 압축으로 인해 벽에 국부적인 응력이 발생합니다.
급증 이벤트: 반복되는 큰 압력파는 피로 스트레스를 추가하므로 펌프 제어 및 밸브 폐쇄 시간이 중요합니다.
소독제 노출: 화합물 선택 시 음용수의 염소 및 클로라민 수준이 고려되며, 최신 PE100 수성 화합물은 이러한 목적을 위해 안정제와 함께 제조됩니다.
매장 전 UV 노출: 검은색 또는 줄무늬 수도관에 안정제가 포함되어 있더라도 장기간 옥외에 보관된 배관은 일반적으로 덮어져 있습니다.

파이프가 부식되지 않기 때문에 수명이 다할 때 사용할 수 있는 벽 두께는 첫날 설치된 벽의 두께와 훨씬 더 가깝습니다. 이는 매설 PE 파이프의 사용 수명을 계획하는 방법의 주요 차이점입니다.

올바른 PE 파이프 등급 및 SDR 선택

PE100과 PE80 중에서 선택하는 것은 압력, 직경 및 취급 요구 사항에 따라 결정됩니다. PE100은 동일한 압력에서 더 얇은 벽을 허용하여 내부 직경과 유량을 증가시킵니다. PE80은 동일한 SDR에서 약간 더 유연하며 중간 정도의 압력 작업에 사용됩니다. 방사형 차트는 5점 척도의 정성적 비교를 보여줍니다.

5점 척도로 예시적인 편집 비교. 상대적인 경향을 보여주며 측정된 테스트 데이터는 아닙니다.

간단한 선택 경로

서지 허용치를 포함하여 최대 작동 압력을 정의합니다.
예상되는 가장 높은 수온에서 해당 압력을 충족하는 등급과 SDR을 선택하십시오.
필요한 유량과 허용 가능한 속도에 대해 내부 직경을 확인하십시오.
당김 설치는 벽 두께와 인장 한계에 더 많은 주의가 필요하므로 설치 방법을 일치시키십시오.
융합 결합을 위해 동일한 SDR에서 피팅 가용성을 확인하세요.

지하 PE 파이프 프로젝트를 위한 실무 체크리스트

아래 체크리스트에는 경험이 풍부한 계약자와 유틸리티 엔지니어가 매립 PE 수자원 프로젝트에 일반적으로 적용하는 관행이 수집되어 있습니다.

납품 시 파이프 표시(등급, SDR, 직경, 표준 및 생산 배치)를 확인하십시오.
파이프를 평평한 바닥에 보관하고 길이를 따라 지지하며 코일이 날카로운 모서리에 닿지 않도록 하십시오.
훈련된 핵융합 조작자와 보정된 기계를 사용하고 공동 기록을 보관하십시오.
침구와 초기 되메우기 재료에서 돌을 제거합니다.
파이프 양쪽에 동일한 압력을 유지하면서 콤팩트한 측면 충전 층을 제공합니다.
파이프 위에 경고 테이프로 경로를 표시하고 위치 확인이 필요한 곳에 추적 와이어를 추가합니다.
온도에 따라 파이프가 팽창 및 수축하므로 최종 연결 전에 파이프가 지면 온도에 도달하도록 하십시오.
지정된 방법에 따라 압력 테스트를 수행한 후 세척 및 소독합니다.
향후 작업에서 라인을 찾을 수 있도록 준공 위치를 기록하십시오.

Jiangyin Huada 및 PE 파이프 공급 정보

Jiangyin Huada는 2003년에 설립되었으며 제품 및 액세서리의 전문 연구 개발, 생산, 테스트 및 판매를 통합하는 플라스틱 파이프 산업의 선구자입니다. 맞춤형 설계 및 생산부터 조달, 설치, 애프터 유지관리까지 회사는 고객에게 포괄적인 원스톱 경험을 제공합니다.

제품 시스템은 완전하고 다양하며 제품은 서유럽, 동아프리카, 동남아시아, 북미 및 중동을 포함한 30개 이상의 국가 및 지역으로 수출됩니다. 파이프는 제3자 기관의 독립적인 테스트 보고서를 통해 지원됩니다. 이 회사는 방글라데시 원자력 발전소, 벨기에 통신 파이프라인 네트워크, 베이징 다싱 공항 등 국내외에서 많은 고급 프로젝트를 완료했습니다.

지하수 공급의 경우, 이 경험은 소규모 서비스 라인부터 대구경 본관에 이르기까지 PE 파이프 등급, SDR 및 피팅을 업무에 맞게 일치시키는 프로젝트 팀을 지원합니다.