淺談熱塑性塑料管材的相關(guān)問題

1、淺談熱塑性塑料管材的相關(guān)問題摘要：近十年來，名目繁多的各種品牌的熱塑性塑料管材及管件出如今市場上，有力地推動著市政工程的供水管材及建筑給排水管材的產(chǎn)品更新。關(guān)鍵詞：熱塑性塑料管材管材選用1、目前市場上熱塑性塑料管材的狀況市場上的熱塑性塑料管大體上分兩大類別，也就是單一材質(zhì)的塑料管及金屬、塑料復(fù)合的管材。1.1單一材質(zhì)的塑料管1.1.1聚氯乙烯管(PV)在給排水管道上主要使用的是不增塑的硬聚氯乙烯管(UPV)，通常用于冷水管道上。另外，氯化聚乙烯管(PV)是通過氯乙烯樹脂加工而得的一種耐熱性好的塑料管，具有較好的耐熱、耐老化、耐化學(xué)腐蝕性能，它特別適用于輸送熱水、污水、廢液等介質(zhì)。UPV管材通常

2、可用粘接劑粘接，也可用膠圈柔性連接。這種管材是國內(nèi)推廣使用最早的、目前使用量最大的塑料管材。不少自來水公司已經(jīng)把此類管材用于DN200的配水管道上，替代傳統(tǒng)的灰鑄鐵管及鍍鋅鋼管，但管材、管件連接根本上均采用膠圈柔性連接方式。該管材在16-710之內(nèi)均有產(chǎn)品。1.1.2聚乙烯管(PE)PE管材以密度區(qū)分，有低密度聚乙烯管(LDPE)、中密度聚乙烯管(PV)、高密度聚乙烯管(HDPE)。LDPE管材的柔性、伸長率、耐沖擊性能較好，耐化學(xué)穩(wěn)定性和抗高頻絕緣性能良好，主要用于農(nóng)田排灌。HDPE管具有較高的強度及剛度，DPE管還具有良好的柔性和抗蠕變性能，后兩種管材，特別是HDPE管廣泛用于城市燃氣及供

3、水管道上。新修訂的給水用PE管產(chǎn)品國標(biāo)中，管材分PE63、PE80、PE100三個級別，它們在20下，在50年后還能保持最小強度達6.3Pa、8.0Pa、10.0Pa。對于允許最大設(shè)計應(yīng)力分別為5Pa、6.3Pa、8Pa。目前國內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格在16-160之間，最大可達400。1.1.3交聯(lián)聚乙烯管(PEX)交聯(lián)聚乙烯是通過化學(xué)或物理方法，使普通聚乙烯的線性分子構(gòu)造改性成三維交聯(lián)網(wǎng)狀構(gòu)造，從而具有優(yōu)良的溫度適應(yīng)性(-70-110)、耐壓性(爆破壓力6Pa)、穩(wěn)定性和持久性(使用壽命達50年以上)、而且具有無毒、不滋生細菌等優(yōu)點。但交聯(lián)聚乙烯管內(nèi)存水較久，略帶異味。交聯(lián)聚乙烯的關(guān)鍵指標(biāo)是交聯(lián)度。德

4、國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)16892/3規(guī)定必須大于65%。交聯(lián)聚乙烯管的制造通常有化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)兩種方法。其中化學(xué)交聯(lián)又分一步法和二步法兩種。一步法是在聚乙烯原料中參加催化劑(硅烷、過氧化物)、抗氧劑，在擠出機擠出過程中交聯(lián)，制造出交聯(lián)聚乙烯管；二步法是先制造出交聯(lián)聚乙烯A、B料，然后擠出交聯(lián)聚乙烯管。物理交聯(lián)方法，是聚乙烯原料通過傳統(tǒng)方法制造成管材，然后通過電子加速器發(fā)出電子射線或鈷60-射線照射聚乙烯管，激發(fā)聚乙烯分子鏈發(fā)生改變，產(chǎn)生交聯(lián)反響，制造出交聯(lián)聚乙烯管。這主要用于室內(nèi)熱水管道和地面輻射采暖管道上。國內(nèi)PEX管的供貨規(guī)格在10-32之間，少量達63，交聯(lián)聚乙烯原料需進口。連接收件一般采用夾緊

5、式銅制接頭或卡環(huán)式銅制接頭，也有用ABS管件、聚甲醛管件、超高分子聚乙烯管件。1.1.4改性聚丙烯管聚丙烯管(PP)雖然無毒，價廉，但抗沖擊強度差，作為供水管材不理想，通過共聚合的方式使聚丙烯改性，進步了管材的抗沖擊強度等性能。改性聚丙烯管有三種，即均聚共聚聚丙烯管(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯管(PP-B)、無規(guī)共聚聚丙烯管(PP-R)。此類管材柔軟、易于安裝、密封性好、耐腐蝕、使用壽命長。管件的連接采用熔接方式。PP-R管是第三代改性聚丙烯，是用無規(guī)共聚法使PE在PP分子鏈中隨機地均勻聚合，比其PP-B具有較好抗沖擊性能、耐溫度變化性能和抗蠕變性能。主要用于室內(nèi)熱水管道及地面輻射采暖系統(tǒng)。目

6、前國內(nèi)產(chǎn)品規(guī)格在20-63之間。它是一種很有開展前景的新管材。1.1.5ABS管ABS管是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚物組成的熱塑性塑料，具有質(zhì)優(yōu)耐用的特性。其中丙烯腈具有耐熱性、抗老性、耐化學(xué)性；丁二烯具有耐撞擊性、高堅韌性、低溫特性不變的性能；苯乙烯具有施工容易及管面光滑之特性。管件連接采用冷膠溶接法，一般用于室內(nèi)熱水管道及水處理加藥管道等方面。1.1.6聚丁烯管(PB)聚丁烯管是一種高分子惰性聚合物，它具有很高的耐溫性(可在-2095之間平安使用)、持久性、化學(xué)穩(wěn)定性、可塑性、具有獨特的抗蠕變性能，無味、無毒的綠色環(huán)保材料，這種管材原料需要進口，據(jù)悉世界上能消費PB樹脂的也只有兩家

7、公司。PB管與管件的連接方式有三種方式，即銅接頭夾緊式連接、熱熔式插接、電熔合連接。主要用于室內(nèi)冷熱水及采暖供熱管道上。據(jù)相關(guān)資料報導(dǎo)，于70年代PB管廣泛使用的美國，近十年管道出現(xiàn)了一系列快速開裂的爆破事故，這種事故是管材本身原因還是聚甲醛制造的管件質(zhì)量問題尚無結(jié)論，據(jù)稱美國已制止推廣使用此類管材，這應(yīng)引起我們的注意。1.2復(fù)合式管材1.2.1鋁塑復(fù)合管(PAP)鋁塑復(fù)合管是通過擠出成型工藝而制造出的新型復(fù)合管材，它由聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)膠粘劑層鋁層膠粘劑層聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)五層構(gòu)造構(gòu)成。其中鋁層分搭接焊、對接焊成型工藝。管件連接主要是夾緊式銅接頭，用于室內(nèi)冷熱水管道及地面輻射采暖

8、系統(tǒng)上。目前市場上供貨的規(guī)格在1432之間。由于銅接頭價格貴，還縮小過水?dāng)嗝?，通常在室?nèi)安裝時利用管材的柔軟性，各用水端直接從主管分配器連接，減少接頭數(shù)量及維修概率。1.2.2鋁襯塑管鋁襯塑管材是指鋁合金管材內(nèi)襯聚乙烯管或聚丙烯管，它是一種雙層構(gòu)造的鋁塑復(fù)合產(chǎn)品，目前市場上的規(guī)格在1065之間，主要適用于室內(nèi)冷水管道。與管材配套的管件也是雙層構(gòu)造的鋁襯塑復(fù)合管件，它是一種采用膠圈密封的快裝管件，這種管件由管件主體、密封卡套、鎖緊環(huán)、鎖緊螺母四局部組成。管材及配套管件外形美觀，對于室內(nèi)明設(shè)的供水主管、支管均可選用，管道拆裝方便，輸送水質(zhì)穩(wěn)定。由于鋁材的特性，不適用于腐蝕性的環(huán)境。1.2.3孔網(wǎng)鋼

9、帶塑料復(fù)合管它類同鋁塑復(fù)合管，只是以多孔鋼帶焊接卷管替代薄鋁帶焊接卷管，它是以高密度聚乙烯為基體，以沖孔后的冷軋鋼帶焊接而成的網(wǎng)狀鋼管為增強體，經(jīng)擠出成型連續(xù)復(fù)合而成，內(nèi)外壁塑料通過金屬骨架上的孔形成一體。這種管材具有三層構(gòu)造，塑料與金屬在管壁內(nèi)互相包容，可防止塑料與金屬骨架的別離與剝落。管道連接可采用套管件電熔焊連接，也可用膠圈管件快裝連接，它具有鋼管的機械強度，又具有塑料管的耐腐蝕性，可適用于DN200的配水管道及室內(nèi)冷水主立管道上使用。此類管材安裝時，切斷的端面應(yīng)作嚴(yán)格的防銹處理，但在今后管道不停水引接分支管時，孔口切面銹蝕問題就無法處理，這將是此類管材應(yīng)用中的弱點。1.2.4鋼襯塑復(fù)合

10、管它是在薄壁鍍鋅鋼管內(nèi)，經(jīng)特殊過盈級配工藝復(fù)合聚丙烯管，連接的管件類同上述鋁襯塑管件，它可以使輸配的水質(zhì)不發(fā)生大的變化，管道裝拆快捷，價格低廉，但管外壁及管端面的防腐問題沒有根本解決。2、熱塑性塑料管的性能評述2.1優(yōu)點上述各種品牌的塑料管都分別闡述了它們的特點，歸納起來它們比傳統(tǒng)的金屬管材有如下一些共同優(yōu)點：(1)管材材質(zhì)輕，有些管材僅為鐵管重量的1/81/5。(2)管材耐腐蝕，對于內(nèi)壁而言，輸送的水感觀性好；對于外壁而言，不生銹，延長了管道的使用壽命。(3)管材內(nèi)壁光滑，流阻小，在一樣規(guī)格及水頭損失時，比金屬管道進步輸水才能達44%。(4)同一管材連接方式多樣，有配套的管件，有利于推廣使用

11、。2.2弱點(1)塑料管材的原料品種少，國內(nèi)原料根本無專用料，原料質(zhì)量控制不太穩(wěn)定，有些原料尚需進口。(2)與金屬管道相比，管材機械強度較弱，抗紫外線性能較差，埋地敷設(shè)及室內(nèi)明裝要有相應(yīng)措施。(3)管材線性膨脹系數(shù)較大，特別是復(fù)合管的多層構(gòu)造之間線性膨脹系數(shù)不一，容易發(fā)生故障，應(yīng)有相應(yīng)的技術(shù)措施，對產(chǎn)品質(zhì)量要求更為嚴(yán)謹(jǐn)。(4)管材熔點相對較低，在建筑物出現(xiàn)火情時，管路容易出現(xiàn)故障。3、熱塑性塑料管應(yīng)用中的點滴體會3.1管材分級規(guī)那么在1996年“給水用聚乙烯(PE)管材國家標(biāo)準(zhǔn)的送審稿中，引用了?IS/DIS12162?熱塑性塑料壓力管材管件用料的分級規(guī)那么。此種分級規(guī)那么的根底是管材輸送20

12、水連續(xù)達50年使用壽命。管材的設(shè)計允許壓力值為管道最低要求應(yīng)力除以管材設(shè)計系數(shù)。由于各種管材設(shè)計系數(shù)不一，在管道最低要求應(yīng)力一樣的條件下，各類管材的設(shè)計允許壓力值就不一致了。由于我國多數(shù)塑料管材還沒有引用這種分級規(guī)那么，但在管道工壓0.40.6Pa時，選擇管材的壓力級別一般為1.0Pa，有些城市選用達1.6Pa。當(dāng)然，管材壓力級別不同，管材壁厚等構(gòu)造尺寸就不一，管材的價格也就不一樣。3.2管材價格的比擬熱塑性塑料管類別較多，價格懸殊亦大，并且管材價格與管件價格的關(guān)系也不一致，如表1。在室內(nèi)管路中，平均1管長就有一個管件，管件價格對工程造價影響明顯。表1局部熱塑性塑料管銷售價目表管材(元/米)；

13、管件(元/件)類別單一塑料管材復(fù)合管材工程外徑UPVHDPEPEXPPRABS鋁塑復(fù)合管PAP孔網(wǎng)鋼帶塑料復(fù)合管鍍鋅管襯塑鋁合金襯塑PE80PE100管件253.64.65.913.79.49.612.59.213.2326.06.67.920.113.313.616.113.221.16314.025.228.974.848.544.061.236.026.366.111042.050.573.8193.3135.2106.358.3192.016091.0106.9154.6288.0129.0200143.0166.5242.0448.0206.5等徑彎頭252.43.515.13.24

14、.08.311.23214.44.26.022.24.85.610.92.514.46332.020.028.8113.432.821.652.252.06.537.8110144.053.076.290.4103.4331.4160288.0132.0189.8269.6157.4200536.0214.0307.6502.4212.5等徑三通253.44.931.75.94.811.714.93219.25.68.132.510.47.215.23.218.36345.628.04.03156.456.024.877.470.510.545.8110280.066.695.8132.013

15、6.2491.4160496.0171.5246.5492.0214.9200744.0289.5416.21163.2293.5注：1、該價目表系成都市場價；公稱壓力。管材選用時，應(yīng)考慮是室內(nèi)安裝還是室外安裝；是明管還是暗管；是埋地還是架空；是一般工程還是級別較高的工程。3.3管材采購時外觀的鑒別市場上的管材的品種多，廠牌多，價格不一，采購時要注意廠家的可信度，對單一材質(zhì)的塑料管要重點抽查管壁厚度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，要觀察出廠日期，出廠時間太久的管材不宜采購。對于復(fù)合管材，還要注意截面構(gòu)造的均一性，粘合的可靠性及金屬層焊接狀況。作為輸送自來水的塑料管及管件，應(yīng)為藍色或帶有藍色線條的黑色管及管件

16、。3.4管材的堆放塑料管材通常怕紫外線，應(yīng)存放在庫房或工棚內(nèi)。有條理地擺放，堆疊高度適當(dāng)，不使下層管材受壓變形。3.5管材的連接收材有多種類別，但連接方式歸納起來有四種，即膠合劑粘接、膠圈夾緊式連接、熱熔式插接、電熔合連接。針對UPV管而言，采用粘接時應(yīng)注意以下幾點：(1)管材與管件的配合間隙不大于0.2；(2)膠合劑質(zhì)量穩(wěn)定；(3)粘接操作過程標(biāo)準(zhǔn)、認真；(4)管路粘接后應(yīng)在24小時內(nèi)不被振動；(5)施工環(huán)境枯燥，濕度較低；(6)管路安裝應(yīng)考慮管材熱脹冷縮的對應(yīng)措施。由于在施工中，上述各點落實上有一定難度，不少供水企業(yè)在安裝UPV管時，樂于使用膠圈柔性連接。但也應(yīng)注意以下幾點：(1)膠圈材質(zhì)

17、符合要求；(2)逗管操作時，注意軸線一致，用力勻稱；(3)管材接口工作面清潔，并涂光滑劑，選擇光滑劑時，一那么對人無害，二那么對膠圈無損；(4)柔性連接的三通、彎管的受力面應(yīng)作擋墩；(5)逗接過程應(yīng)保持內(nèi)留一定間隙。對于HDPE管材而言，通常采用電熔合連接。它是將電阻絲預(yù)先埋在管件中，在施工現(xiàn)場，只需將專用焊接儀的插頭與管件的插口連接，便可將管件與管材熔合在一起，它要求管材與管件配合間隙適當(dāng)，接觸部位干凈；HDPE管可以注塑熱熔管件現(xiàn)場用熱熔承插焊機對接方式連接；也可用熱熔對接焊機將兩管端面熱熔后對接，其中較大口徑管件是用多角焊機加工成型。由于后兩種連接方法容易，管件廉價，有利于管材的推廣。復(fù)

18、合管材的連接，多數(shù)采用金屬管件或聚甲醛管件，以膠圈夾緊式連接，這種方式操作方便，拆改容易，唯錐形膠圈及壓圈的方向不可倒置，夾緊用力適當(dāng)。3.6溝槽塑料管一般敷設(shè)在無機動車的人行道或住宅小區(qū)內(nèi)為好；在小街巷內(nèi)敷設(shè)時，管頂覆土深度不宜小于0.6；管道根底應(yīng)為砂土，否那么要作砂墊層，管四周的回填土中不應(yīng)有硬塊擠壓管體。由于塑料管是非導(dǎo)電材料，埋于地下后，維修時尋管困難，故在管道頂部應(yīng)敷設(shè)一條導(dǎo)電線。4、在推廣塑料管材中需要注意的幾個問題4.1建議國家相關(guān)部門加強對塑料管材的研究工作。現(xiàn)有文獻述及塑料管在低溫下的快速開裂遠比蠕變開裂問題嚴(yán)重，應(yīng)研制具有高性能阻止快速開裂的原材料配方。快速開裂是客觀存在的現(xiàn)象，它通常分兩個形成階段，即產(chǎn)生裂紋，裂紋迅速擴展，擴展速率達100500/s，往往使管道運行帶來災(zāi)難性后果。不過管材柔性連接，可縮小管線快速開裂時的影響范圍。4.2盡快完善各類管材產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)，以利標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量，目前只有UPV管及