塑料管道基礎(chǔ)知識

1、7/4/2022Adding Quality to Peoples Lives產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)GF Piping Systems , 27/4/2022目目 錄錄1 產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)2 與喬治費(fèi)歇爾公司有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與喬治費(fèi)歇爾公司有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)3 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材 基本概念、壓力計(jì)算、管材選擇4 冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的比較分析5 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)規(guī)則GF Piping Systems , 37/4/2022定義定義 （規(guī)則 文本 批準(zhǔn)）意義意義 （規(guī)范 促進(jìn)和制約 影響市場）組織機(jī)構(gòu)組織機(jī)構(gòu)（SAC ISO C

2、EN DIN BSI ASTM JIS）標(biāo)識標(biāo)識 GB/國家標(biāo)準(zhǔn) ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)/ DIN 德國標(biāo)準(zhǔn)/ ASTM 美國標(biāo)準(zhǔn)/ BSI英國標(biāo)準(zhǔn)分類分類 （層次 效力 范圍） GB/T 推薦性標(biāo)準(zhǔn)；GB 強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 一般標(biāo)準(zhǔn)的有效期限為5年，隔5年重新審查一次1.產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)GF Piping Systems , 47/4/2022PE GB/T 13663-2000；Q/ILKX 3-1999；EN 12201:2003 DIN 8074-1999;DIN 8075-1999PB GB/T 19473-2004（主編單位）；主編單位）；ISO/FDIS 15876-2002; DIN

3、16868-1996; DIN 16869-1997PE-RT Q/ILKX 5-2005； CJ/T 175-2002； ONORM B 5159；ISO/DIS 22391-2004 PE-X GB/T 18992-2001；ISO/DIS 15875-1999 DIN 16893-1996（尺寸）尺寸）; DIN 16892-1997 (一般要求一般要求)PP GB/T 18742-2003；ISO/DIS 15874-1999(含含PP-R) DIN 8077-1999;DIN 8078-1999防滲氧管材防滲氧管材 DIN 4726 DIN 47272.與與GF有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)

4、品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(國家標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn) / 國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn))GF Piping Systems , 57/4/20222.與與GF有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)ISO10508 (冷熱水用塑料管道使用條件分級冷熱水用塑料管道使用條件分級) 使用條件級別TD TD下的使用時間年Tmax Tmax下的使用時間年Tmal Tmal下的使用時間h 典型應(yīng)用范圍1604980195100供應(yīng)熱水（60）2704980195100供應(yīng)熱水（70）3304050504.565100低溫地板采暖42040602.52025702.5100100地板采暖低溫散熱器5206080142510901100100較高溫散熱器采暖溫

5、度、溫度、 使用年限使用年限 、總體使用系數(shù)（安全系數(shù)）總體使用系數(shù)（安全系數(shù)） 3級已基本上不采用GF Piping Systems , 67/4/20222.與與GF有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)給水DBJ/CT 508-2001 建筑給水聚丁烯管道工程技術(shù)規(guī)程-上海市地方標(biāo)準(zhǔn)*CJJ/T 98-2003 建筑給水聚乙烯類管道工程技術(shù)規(guī)程(PE,PEX,PE-RT)-行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)待定 建筑給水塑料管道工程技術(shù)規(guī)程 進(jìn)行中* 采暖JGJ 142-2004 地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程（起草單位）-行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)*DBJ/T 01-49-2000 低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程-北京市地方標(biāo)準(zhǔn)03K40

6、4 低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)施工安裝-建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)圖*DBJ 01-605-2000 新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程-北京市地方標(biāo)準(zhǔn)圖集京01SSB1 新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)和施工試用圖集-北京市地方標(biāo)準(zhǔn)*91SB 華北地區(qū)建筑設(shè)備施工安裝通用圖集 （主編）-華北地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)圖* GF公司參與編寫公司參與編寫GF Piping Systems , 77/4/20223.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材基本概念基本概念ded管材外徑,mme管材壁厚,mmStandard Dimension Ratio標(biāo)準(zhǔn)尺寸比Pipe Serie S管系列Nominal Pressure PN公稱壓力

7、(20/ 50Y）PN = 10 sdS = 20 s sd SDR -1 11101101011012SDRdSedSDRn如59 . 43 . 223 . 2253 . 2252SdeedSn如GF Piping Systems , 87/4/2022ISO 4065 中定義的管道設(shè)計(jì)參數(shù)中定義的管道設(shè)計(jì)參數(shù).S值：與管道結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與管道種類無關(guān)。管外徑相同，管壁越厚，S值越?。还鼙谠奖?，S值越大壁厚相同時，外徑越小，S值越?。煌鈴皆酱?，S值越大S 2S103.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材基本概念基本概念S - Classd x e S 2d32 x 6.5S 2.5d32 x 5

8、.4S 3.2d32 x 4.4S 4d32 x 3.6S 5d32 x 2.9S 6.3d32 x 2.4S 8d32 x 1.9S 10d32 x 1.6d x ed25 x5.1d25 x 4.2d25 x 3.5d25 x 2.8d25 x 2.3d25 x 1.9d25 x 1.5d25 x 1.2 GF Piping Systems , 97/4/2022P20eCPdesSCPseedS2P：管內(nèi)工作壓力,bare ：管材壁厚,mm ：環(huán)應(yīng)力,MPaC ：設(shè)計(jì)系數(shù)（安全系數(shù)）無量綱 3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材基本概念基本概念（環(huán)應(yīng)力和壓力的換算）（環(huán)應(yīng)力和壓力的換算）管

9、道承受同樣的環(huán)應(yīng)力時，管道承受同樣的環(huán)應(yīng)力時，S值越大，承壓能力越小值越大，承壓能力越小同種材料：同種材料：外徑相同時，壁厚越大，承壓能力越大（外徑相同時，壁厚越大，承壓能力越大（ S值?。┲敌。┍诤裣嗤瑫r，外徑越小，承壓能力越大（壁厚相同時，外徑越小，承壓能力越大（ S值?。┲敌。?環(huán)應(yīng)力環(huán)應(yīng)力影響塑料管材使用壽命的主應(yīng)力影響塑料管材使用壽命的主應(yīng)力環(huán)應(yīng)力環(huán)應(yīng)力相同條件下不同材料環(huán)應(yīng)力不同相同條件下不同材料環(huán)應(yīng)力不同 GF Piping Systems , 107/4/202220C/50Y MRSssslg792.71010lg396.1429.101841454.242lgTTt靜液壓強(qiáng)

10、度參考曲線3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材基本概念基本概念（靜液壓強(qiáng)度參考曲線）（靜液壓強(qiáng)度參考曲線）不同材料具有不同的靜液壓強(qiáng)度曲線，但是標(biāo)準(zhǔn)是唯一的GF Piping Systems , 117/4/20223.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材基本概念基本概念（50年使用壽命的推導(dǎo)依據(jù)）年使用壽命的推導(dǎo)依據(jù)）溫差202530354060外推系數(shù)610183050100標(biāo)準(zhǔn)外推法標(biāo)準(zhǔn)外推法ISO 9080以高溫條件下的靜液壓強(qiáng)度預(yù)測低溫下的長期強(qiáng)度值，依據(jù)時溫等效原理。外推時間極限為外推因子乘以試驗(yàn)的最長時間。110下一個試驗(yàn)超過8760h(1年)，即可外推到70條件下50年的壽命。示例

11、：T=110-70=40，查表知Ke=50t= TKe=1（年）50=50(年) Miners規(guī)則規(guī)則: 累計(jì)破壞的計(jì)算方法，不同溫度不同時間的持續(xù)作用的疊加GF Piping Systems , 127/4/20223.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材計(jì)算管道壓力等級所必需的參數(shù)計(jì)算管道壓力等級所必需的參數(shù): Temperature 溫度溫度管道設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度?Lifetime 壽命壽命管道設(shè)計(jì)使用年限 ? (通常為50年)Material properties 原材料性能參數(shù)原材料性能參數(shù)原材料的靜液壓強(qiáng)度?Safety Factors / Design Factors 系統(tǒng)應(yīng)用的總體使用系

12、數(shù)（安全系數(shù)）? GF Piping Systems , 137/4/2022時間t一定時 溫度低=應(yīng)力大 溫度高=應(yīng)力小壓力P 一定時 溫度低=時間長 溫度高=時間短3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材影響塑料管材使用壽命的因素（影響塑料管材使用壽命的因素（P/T/t）t tPGF Piping Systems , 147/4/20223.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材壓力計(jì)算與管材選型壓力計(jì)算與管材選型(標(biāo)準(zhǔn)工況查表法標(biāo)準(zhǔn)工況查表法)使用條件級別不同材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力（參照相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)）PBPE-X+GF+ PE-RT(2型) *PE-RT(1型)*PP-R1級(60熱水)5.733.85

13、3.993.063.092級(70熱水)5.043.543.792.152.134級(低溫地板采暖)5.464.003.933.343.305級(高溫散熱器)4.313.243.302.021.9020/50Y10.927.607.887.366.93PSDs)(5 . 9479. 3barSPDs示例：以S4系列的PE-RT管材為例，應(yīng)用于ISO 2級（ 70熱水），允許的最大工作壓力計(jì)算如下：GF Piping Systems , 157/4/20223.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材壓力計(jì)算與管材選型（非標(biāo)準(zhǔn)工況查曲線法壓力計(jì)算與管材選型（非標(biāo)準(zhǔn)工況查曲線法）P=D/S查標(biāo)準(zhǔn)GB/T

14、19473，獲得PB材料的強(qiáng)度參考曲線t=50年,T= 20,查曲線 =13.6 MPaD=/C設(shè)計(jì)系數(shù) C=1.25t=50年,T= 70,查曲線=7.61 MPa設(shè)計(jì)系數(shù) C=1.513.6/1.25=10.95.07/5=11.4(Bar)10.9/5=21.8(Bar)S 5系列7.61/1.5=5.07如果有些工況的設(shè)計(jì)溫度或壓力不在國際標(biāo)準(zhǔn)使用條件分級之列，可采用查曲線的方法進(jìn)行計(jì)算。以S5系列的PB管材為例，設(shè)計(jì)使用年限為50年， 70和20允許的最大工作壓力計(jì)算如下，示例： GF Piping Systems , 167/4/20224.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料

15、管道系統(tǒng)比較分析-概述概述聚丁烯聚丁烯(PB)是聚烯烴類材料中長期靜液壓強(qiáng)度最高的材料，同等工況下聚丁烯管材的管壁較薄，管內(nèi)流量較高；相同規(guī)格的管材，聚丁烯管材的耐壓能力較高，而且柔韌性好易于施工。適用于高溫散熱器連接系統(tǒng)、生活冷熱水系統(tǒng)和地板采暖系統(tǒng)?？梢詿崛圻B接。耐熱增強(qiáng)聚乙烯耐熱增強(qiáng)聚乙烯PE-RT原材料由乙烯與辛烯共聚而成，具備卓越的抗裂性能、耐高溫性能、抗靜液壓強(qiáng)度和耐低溫脆裂性能，而且無需交聯(lián)。根據(jù)靜液壓強(qiáng)度不同又分成PE-RT（I 型）和PE-RT（ II 型），其中II 型靜液壓強(qiáng)度在I 型的基礎(chǔ)上提高了很多。目前只有DOW化學(xué)公司（II型和I型）和SK集團(tuán)（ I型）提供該原料

16、。 PE-RT（I型）只能用于地板采暖系統(tǒng)， PE-RT（ II 型）適用于生活冷熱水和地板采暖系統(tǒng)。可以熱熔連接。交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)聚乙烯PE-X根據(jù)交聯(lián)方式不同又可以分為PE-Xa、PE-Xb和PE-Xc。交聯(lián)度的大小直接決定管材的長期靜液壓強(qiáng)度和耐壓能力，但是交聯(lián)過程無法在線控制，因此交聯(lián)的控制是管材質(zhì)量的一大隱患。而且PE-X不能熔融，只能采用機(jī)械式連接。 無規(guī)聚丙烯無規(guī)聚丙烯PP-R，長期靜液壓強(qiáng)度不如PE-RT，同等工況下，壁厚較厚，流通量較??；抗低溫脆性不太好；而且原材料市場混雜，管材質(zhì)量也良莠不齊?？蔁崛圻B接。穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)PP-R，是由PP-R管與合金鋁層組成的復(fù)合管，具有聚丙烯膠鋁膠

17、聚丙烯五層結(jié)構(gòu)，鋁層作為功能層，可以增強(qiáng)管材的剛性和阻氧性，鋁層不承壓，耐壓能力與普通PP-R相同。熱熔連接時必須剝?nèi)ネ獗Ｗo(hù)層和鋁層，操作復(fù)雜；管材管件為不同材質(zhì)，系統(tǒng)相容性差。GF Piping Systems , 177/4/20224.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)PP-R與普通與普通PP-R1.管材設(shè)計(jì)應(yīng)力管材設(shè)計(jì)應(yīng)力按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CJ/T 210-2005，各使用級別設(shè)計(jì)應(yīng) 力稍高于PP-R，但是測試的壓力水平卻和PP-R的測試壓力相同。2.管道系統(tǒng)管道系統(tǒng)a.系統(tǒng)的壓力水平系統(tǒng)的壓力水平與穩(wěn)態(tài)PP-R管材配套的管件為普通PP-R管件，作為系統(tǒng)而言，

18、耐壓能力仍為普通PP-R管道系統(tǒng)的壓力水平。b.系統(tǒng)的連接技術(shù)系統(tǒng)的連接技術(shù)熱熔連接時必須剝?nèi)ネ鈱铀芰弦约颁X層，一般剝皮工具很難完成管材和管件的模量不同，承受溫度壓力變化時產(chǎn)生的應(yīng)力不同，接頭成為薄弱點(diǎn)GF Piping Systems , 187/4/20224.4.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析 ( (一覽表一覽表) ) 項(xiàng)項(xiàng)目材料目材料原料原料/ /工藝工藝/ /結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)長期長期靜液壓靜液壓強(qiáng)度強(qiáng)度管材管材特性特性連接連接方式方式典型典型應(yīng)用應(yīng)用PB原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定優(yōu)異柔韌性極好盤管供貨易于施工熱熔連接電熔連接機(jī)械式連接活接頭高溫散熱器地板采暖生活

19、冷熱水PE-RT 2型原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定較好柔韌性較好盤管供貨易于施工熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連接活接頭生活冷熱水地板采暖PE-X交聯(lián)工藝不易控制管材強(qiáng)度參差不齊較好交聯(lián)度不易控制機(jī)械式連接地板采暖PE-RT 1型原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定一般柔韌性較好熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連地板采暖PP-R原材料參差不齊管材性能不一市場十分混雜一般模量較大無盤管易脆裂熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連生活冷熱水穩(wěn)態(tài)PP-R擠出工藝復(fù)雜管材管件模量不一致，連接不可靠同PP-R剛性強(qiáng)連接過程繁瑣熱熔連接生活冷熱水GF Piping Systems , 197/4/20224.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分

20、析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析長期靜液壓強(qiáng)度曲線長期靜液壓強(qiáng)度曲線圖1.PB 靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖2.PE-RT 2 靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖3.PE-X 靜液壓強(qiáng)度參考曲線GF Piping Systems , 207/4/20224.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析 長期靜液壓強(qiáng)度曲線長期靜液壓強(qiáng)度曲線圖4.PE-RT 2 靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖5.PE-RT 1 靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖6. PP-R 靜液壓強(qiáng)度參考曲線GF Piping Systems , 217/4/20224.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析設(shè)計(jì)應(yīng)力的比較設(shè)計(jì)應(yīng)力的比較GF P

21、iping Systems , 227/4/2022使用條件不同管系列對應(yīng)允許工作壓力(bar)S5S4S3.2S2.5ISO 1級60 熱水PB11.514.317.9-PE-RT 28.010.012.5-PE-X7.79.612.0-PE-RT 16.17.79.612.2PP-R6.27.89.712.4ISO 2級70 熱水PB10.112.615.7-PE-RT 27.69.511.8-PE-X7.18.811.1-PE-RT 14.35.46.78.6PP-R4.35.36.68.4ISO 4級地面輻射采暖PB10.913.717.1-PE-RT 27.99.812.3-PE-X

22、8.010512.-PE-RT 16.78.410.4-PP-R6.68.310.3-ISO 5級高溫散熱器PB8.610.813.5-PE-RT 26.68.310.3-PE-X6.58.110.1-PE-RT 14.05.06.3-PP-R3.84.75.97.64.4.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析允許工作壓力的比較允許工作壓力的比較GF Piping Systems , 237/4/2022示例：ISO 2級工況 / 設(shè)計(jì)壓力10Bar / 流量2.0 l/s，外徑為40mm的管材：222 10RiLpvd工況和流量同種的情況下，壓力損失(pR) 和流速的平方(v2)成正比，與內(nèi)徑(di)成反比PB : PE-RT 2 : PE-X : PE-RT 1 : PP-R= 0.7 : 1 : 1 :1.3 : 1.3PBPE-RT 2PE-XPE-RT 1PP-R穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)PP-RS系列53.23.22.52.5尺寸dn 403.7dn 405.5dn 405.5dn 406.7dn 406.7內(nèi)徑(mm)32.6292926.626.6流速v (m/s)2.43.03.03.63.64.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析水力特性的比較水力特性的比較優(yōu)秀的材料性能意味著優(yōu)秀的材料性能意味著相同的外徑、更大的流量