對接焊鋁塑復合管

1、真正能長期用在95C熱水的復合管一對接焊鋁塑復合管2009 年 10 月 20 日 16:19:50 發(fā)布:admin摘要：本文詳細介紹了鋁塑復合管的定義、品種、材料分類及優(yōu)勢，并與 其他熱水管在熱性能及成本上作了比較，重點討論了各種熱水管的耐溫性能，最后得出對接焊鋁塑管是唯一能夠真正長期用在95C熱水復合管。關鍵詞：對接焊鋁塑復合管；熱水管；長期耐溫95 TThe unique compoundpipe with Iong-term temperature 95 °C - Butt-weldingPlastics-AI-Plastics compo und pipeGuan gzh

2、ou Adva nce-tech Co., Ltd.Research and Developme nt Departme nt LI XuemeiAbstract: The defi nati on, variety, material classificatio nand adva ntageof Plastics-Al-Plasticscompoundpipe (PAP pipe) were introduced in thispaper. Fin ally the butt-weld ing PAPpipe was the unique compo un dpipe with Iong-

3、term temperature 95 C after comparing and discussing PAPpipe and any other hot water pipes.Key words: Butt-weldi ng Plastics-Al-Plastics compo und pipe; hot water pipes; the Ion g-term temperature 95C一、鋁塑復合管簡介內(nèi)外層為PE,中間加強層為鋁管，層間由熱熔膠牢固粘接在一起的鋁塑復合管（對接焊式結(jié)構(gòu)如圖1）為五層結(jié)構(gòu)一步法共擠而成，集金屬管和塑料管的 優(yōu)點于一身：克服了傳統(tǒng)金屬管重量大、易腐蝕、

4、易滲、易結(jié)垢的缺點以及純塑 料管在強度、抗機械沖擊、滲光透氧（孳生微生物）等方面的缺陷。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合 理，理化性能優(yōu)良，科技含量高，經(jīng)濟實用，潔凈衛(wèi)生，安裝施工極其簡單方便， 綜合造價低。鋁塑復合管技術是在20世紀80年代首先在德國的“Unicor ”公司開發(fā)，90 年代初開始在德國、美國、日本以及中國臺灣大量生產(chǎn)和推廣應用。隨后90年代中期國內(nèi)廣東佛山日豐及安徽百通尤尼克公司開始引進該生產(chǎn)技術。而自88年專業(yè)從事焊接和制管技術的 廣州勵進新技術有限公司 于1997年在中國第一家 自主研制成功完整的全自動 對接焊鋁塑管生產(chǎn)線，并成功為客戶提供近 40套生 產(chǎn)線。目前最新設計的高速型生產(chǎn)線已經(jīng)達到

5、28m/min以上。圖i對接焊式鋁塑復合管二、鋁塑復合管的品種、材料分類情況：（1）CJ/T210-2005無規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）塑鋁穩(wěn)態(tài)管（熱熔膠粘接）（PP-R/AL/PP-R、PE/AL/PP-R 管材分成三個等級系列 S4、S3.2、S2.5）（2）GB/T18997.1-2000 鋁塑復合壓力管（搭接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX（3）CJ/T108-1999 鋁塑復合壓力管（搭接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX（4）CJ/T159-2002 鋁塑復合壓力管（對接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX PE/AL/PEX（5）CJ/T193-200

6、4內(nèi)層焊接型鋁塑復合管（搭接焊）（PP-R/AL/PE-RT、 PP-R/AL/PP-R）（6）CJ/T195-2004外層焊接型鋁塑復合管（搭接焊）（PP-R/AL/PE-RT、 PP-R/AL/PP-R、PP-R/AL/PE通過以上6種標準可以看出鋁塑復合管的種類較多，傳統(tǒng)意義上的穩(wěn)態(tài)PPR管即鋁塑PPRM合管也屬于鋁塑復合管。三、對接焊鋁塑復合管的優(yōu)勢1、衛(wèi)生性能卓越。鋁塑復合管內(nèi)外層均為特殊聚乙烯材料，清潔無毒。鋁 塑復合管中的聚乙烯如若為 PE-RT,則一般熱水管為美國Dowlex公司生產(chǎn)的耐 高溫聚乙烯2344E 2388或韓國SK公司的DX80Q冷水管為美國PHILPS公司產(chǎn)；

7、熱熔膠為kuraray公司生產(chǎn)、鋁帶為西南鋁業(yè)集團生產(chǎn)的 8011合金狀態(tài)的鋁塑 復合管專用鋁帶。最重要的是鋁塑復合管的中間層是鋁，它不僅能夠隔光，而且能夠阻隔氧氣。 眾所周知，孳生微生物的環(huán)境必須要有光有氧， 鋁塑復合管的中間鋁層就杜絕了 微生物和藻類植物的滋生，這是全塑管所不能及的。2、耐高低溫性能優(yōu)異。鋁塑復合管無冷脆性（脆點為 -70 C）,在-20 C以 下亦可輕松安裝，鋁塑復合管長期使用溫度 95C（ 50年，1MPa，最高使用溫 度110C。且鋁塑復合管熱膨脹系數(shù)小，它與鋁的熱膨脹系數(shù)相當，只有全塑管的1/6。受溫度變化時，變形量較小，且鋁塑復合管為柔性盤管，管道本身可以 消化一

8、定的變形量，不會造成管路系統(tǒng)的熱脹變形。全塑管的耐高低溫性能相對較差，如PPR不僅有冷脆性（脆點為-20 C冬季（5C以下）施工時即需特別小心，而且其長期使用溫度僅為70C（ 50年，1MPa，最高使用溫度95E。同時，PPR管線膨脹系數(shù)較大，在受外部溫度（如 冬夏季）或內(nèi)部水溫（冷、熱水）變化時，有較大的變形量，故易造成管路系統(tǒng)彎曲變形甚至漏水。3、 使用壽命長。鋁塑復合管所用 PE塑料，分子鏈結(jié)構(gòu)-(-CH-CH_) n-, 是塑料中結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的，且由于鋁塑復合管中間鋁層將內(nèi)外層隔離， 外層塑料 允許加入足以抵抗光、氧老化的穩(wěn)定劑而不影響接觸水的內(nèi)層衛(wèi)生性，從而加強 它的抗老化性能。4、

9、綜合造價低。由于鋁塑復合管是柔性管，可任意彎曲不反彈，這樣在安 裝時可以節(jié)省大量的接頭，而且節(jié)省了安裝時間，從物料和人力上都降低了安裝 成本，大大降低了綜合造價。四、各種熱水管熱性能及成本對比目前公認國際標準對熱水管的要求是：在輸送 70C熱水時，長期承受1MPa 壓力下，可以使用50年(塑料管的特性是使用壽命取決于承受的溫度及壓力，短期使用都可以承受更高溫度和壓力，評價性能時必須注意不能只講耐溫或只講耐 壓)近幾十年世界上開發(fā)了多種可以達到以上要求的熱水管，較常用的有以下幾種：交聯(lián)聚乙烯PEX管;改性聚丙烯PP-R管；鋁塑復合管；PE-RT管、聚丁烯 PB管。以上這些管材都可達到室內(nèi)熱水管的

10、應用要求，都能保證防腐蝕和符合衛(wèi)生 要求，都有國際公認的標準，因此都已在各種工業(yè)民用建筑和住宅工程中采用。但是在耐溫及成本這塊還是可以分出伯仲。 大家都知道這樣一句話“日豐管， 管用50年”。日豐之所以敢有這樣的保證跟鋁塑復合管長期使用溫度為95C,瞬時可達110C以及耐壓高是分不開的。耐壓性能的關鍵之處又在于對接焊縫的 好壞。對接焊不僅用料經(jīng)濟、傳力均勻，而且無明顯的應力集中；并且采用的氬 弧焊對接或激光焊方式是將鋁帶熔融后再凝固焊接在一起的，其焊接強度遠遠高于搭接焊的超聲焊。相對于搭接焊只能焊0.2-0.6mm的鋁帶，對焊接鋁管的壁厚 范圍從0.3-2mm,甚至更厚。因此采用這種方法制作的

11、管材中間層為焊接密實的 高強度、高剛度的鋁管。鋁管的對焊方式可以實現(xiàn)分次擠出內(nèi)管、涂覆內(nèi)膠層， 再包覆鋁帶進行焊接的工藝流程，從而可以加工出各層壁厚都很均勻的鋁塑復合 管。廣州勵進最具優(yōu)勢的地方就在于能保證焊接質(zhì)量十分可靠，焊接速度又相當高，28-30m/min高速運轉(zhuǎn)下穩(wěn)定性依然，在行業(yè)內(nèi)堪稱佼佼者！鋁塑復合管采用物理復合和化學復合的方法，將聚乙烯處于高溫熔融狀態(tài)， 鋁管處于加熱狀態(tài)，在鋁和聚乙烯之間再復合一層膠粘劑， 形成聚乙烯、膠粘劑、 鋁管、膠粘劑、聚乙烯五層結(jié)構(gòu)。五層材料通過高溫、高壓融合成一體，就形成 了這種新型的復合管材，它充分體現(xiàn)了金屬材料與塑料的各自優(yōu)點， 并彌補了它 們的不

12、足，使用溫度真正能耐受 95C。五、討論表1為各種熱水管材性價比。從表1可以看出，短期使用溫度較高的有鋁塑 復合管、PE-RT管，但是到長期使用溫度為95E的就只有鋁塑復合管，而且鋁塑 復合管線膨脹系數(shù)為最低，受熱變形最小，導熱系數(shù)最大，可以在最大程度上傳 遞熱量，節(jié)約能源，在提倡可持續(xù)發(fā)展的當今社會，能源節(jié)約為首。表1各種熱水管材性價比名稱PEX管PPR管鋁塑復合 管PE-RT管PB管長期使用溫度C）< 90< 70< 95< 90< 90短期使用溫度（C）< 95< 95< 110< 110< 95軟化溫度（C）133131133

13、123124線膨脹系數(shù)（mm/（m-C）0.20.180.0250.190.13導熱系數(shù)(W/ /m- K)0.410.240.450.40.33阻氧否匚否是否否熱熔否是否是是成本較低較低中等較高二最咼注1:表中所述鋁塑復合管內(nèi)外層為 PEX注2:其中數(shù)據(jù)均從期刊雜志中的相關文章摘錄。此外鋁塑復合管的綜合成本也比較低。鋁塑管作為小口徑戶內(nèi)用管（Dn< 32） 具有明顯的性能和價格優(yōu)勢，首先 Dn32以下小管科盤卷供應，減少運輸成本和 昂貴的管件，其次是因其線膨脹系數(shù)?。ㄍX相當），且柔性管可自動伸縮補償， 小管在用作熱水輸送時亦無需作冷熱補償措施。下面就上述幾種熱水管材的耐溫展開詳細闡述

14、：聚丁烯PB管曾經(jīng)在美國大量應用，在生活用水領域1991年的應用達到1400 萬米,（當時在生活用水領域中交聯(lián)聚乙烯 PEX管僅用50萬米，氯化聚氯乙烯 PVC-C管用1200萬米，鋁塑復合管還沒有應用）。但是由于管道系統(tǒng)錯誤地采用 了 acetal （polyoxymethylene） resin聚甲醛POM管件，聚甲醛被水中含的氯所 破壞后出現(xiàn)重大質(zhì)量事故。因為不是聚丁烯管本身的原因，所以在標準和法規(guī)上 并沒有因此限制在美國使用聚丁烯管道系統(tǒng)。但是事故使有關生產(chǎn)企業(yè)賠償用戶 的費用高達9.5億美元，影響很大，實際上在美國市場上聚丁烯管道系統(tǒng)已經(jīng)退 出。陶氏官方網(wǎng)站資料中“ DRINKING

15、WATERYSTEM”中注明PE-RT用于冷熱水 輸送外徑在12-50mm管材耐溫范圍為20-90 C （最高到110C），此時管的壽命 至少為50年，壓力0.2-1.0MPa。因此在使用PE-RT輸送95C熱水時也必須注意。 圖2為PE-RT預測靜液壓強度參照曲線。丿.- 11 -盃IW3PE預測靜液壓豪度參照曲線圖3 70 C條件下各種管材的等應變?nèi)渥兲匦郧€4圖3為各種管材在水溫為70C條件下等應變?nèi)渥兲匦郧€，當水溫提高時， 同等的壓力條件下，溫度每增加10C，其壽命以2.5倍的速率降低。從圖3可以看出，在以上4中管材中鋁塑管的耐壓強度最高， 且鋁塑復合管 使用壽命曲線圖為一直線，沒有

16、拐點，與金屬管的特性相近，性能下降較小。雖 然PEX的使用壽命曲線也為直線，但是，其強度較鋁塑管低，基本為鋁塑管的二 分之一。PB PPRt材的使用壽命曲線為一折線，有較明顯的拐點，表明，管材使用 一定時間后，性能下降較大。圖2中的70T條件下的PE-RT與圖3中的鋁塑管比較，其使用壽命也為曲 線，與PB PPR情況類似，不能長期應用在此熱水條件下。眾所周知塑料所特有“粘彈性體”特性很明顯，換句話說其“蠕變”和“應力松 弛”比較顯著。以聚乙烯為例，一直徑 315mm勺PE100管材在20C進行的恒定 應力下測試，恒定應力 8MPa下, 0.05小時的應變僅在0.7%左右，在1000小時 后就增

17、加到2%而50年的應變在3.5%2?？?見聚乙烯的蠕變和應力 松馳不僅是很顯著的，而且相當快的。應力松弛為在物體的應變保持不變時，其內(nèi)部應力隨著時間的增長而逐漸減 小的現(xiàn)象。蠕變是指：在一定的溫度和恒定的外力作用下， 材料的形變隨時間的增加而 逐漸增大的現(xiàn)象。因為塑料管材的大分子比較松散，在常溫下即處于塑性狀態(tài),塑料管材的蠕變行為對時間和溫度有著強烈的依賴性，其數(shù)學表達式為（T?t），也就是說塑料管材的形變隨著溫度的升高，時間的延長而加大。換 言之，隨著溫度的升高、時間的延長，塑料管材的承壓能力是會下降的。然而高分子塑料又分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。從理論上講，熱塑性塑料 是一種熔體，它沒

18、有固定的熔點，成型后還可熔化，它的蠕變期較短。而熱固性 塑料屬晶體，成型后不會熔化，它的蠕變期非常長，在 100年中性能幾乎不變。在目前常用的塑料管材中，PP-R PERT PB屬于熱塑性塑料，而PEX（交聯(lián)聚乙 烯）屬于熱固性塑料。這樣鋁塑復合管在用于熱水輸送時有蠕變期極長、100年中性能幾乎不變的PEX作為內(nèi)外管，長期輸送95°熱水有了強有力的依托。3最后鋁塑復合管中的鋁合金的比重輕（2.7g/cm ）、比強度高（c t=110 120MPa，鋁合金延展性好（斷裂伸長率20%、鋁塑管可以隨意彎曲不反彈。 鋁合金強度衰減溫度在250r以上，在鋁塑管實際使用溫度（100C）以內(nèi)，鋁 合金強度保持不變，從而使鋁塑管的長期耐熱95度的性能更是有了可靠的保障。通過以上熱性能對比，我們不難發(fā)現(xiàn)鋁塑管是輸送95C熱水的最佳管材，除此之外，鋁塑管的1）更接近金屬管的性能，承