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浅析热塑性塑料管材的关于现象

2019-10-15 16:26 来源:钢铁世界网 作者:dengys
1、目前市场上热塑性塑料管材的状况

  市场上的热塑性塑料管大体上分两大类别,也就是单一材质的塑料管及金属、塑料复合的管材。1.1 单一材质的塑料管1.1.1 聚氯乙烯管(PVC)  在给排水管道上主要使用的是不增塑的硬聚氯乙烯管(UPVC),通常用于冷水管道上。另外,氯化聚乙烯管(CPVC)是通过氯乙烯树脂加工而得的一种耐热性好的塑料管,具有较好的耐热、耐老化、耐化学腐蚀性能,它特别适用于输送热水、污水、废液等介质。  

UPVC管材通常可用粘接剂粘接,也可用胶圈柔性连接。这种管材是国内推广使用最早的、目前使用量最大的塑料管材。不少自来水公司已经把此类管材用于DN≤200mm的配水管道上,替代传统的灰铸铁管及镀锌钢管,但管材、管件连接基本上均采用胶圈柔性连接方式。  

该管材在Φ16-710mm之内均有产品。1.1.2 聚乙烯管(PE)  PE管材以密度区分,有低密度聚乙烯管(LDPE)、中密度聚乙烯管(MPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)。  

LDPE管材的柔性、伸长率、耐冲击性能较好,耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好,主要用于农田排灌。HDPE管具有较高的强度及刚度,MDPE管还具有良好的柔性和抗蠕变性能,后两种管材,特别是HDPE管广泛用于城市燃气及供水管道上。  

新修订的给水用PE管产品国标中,管材分PE63、PE80、PE100三个级别,它们在20℃下,在50年后还能保持最小强度达6.3MPa、8.0MPa、10.0MPa。对于允许最大设计应力分别为5MPa、6.3MPa、8MPa。目前国内产品的规格在Φ16-160mm之间,最大可达Φ400mm。1.1.3 交联聚乙烯管(PEX)  

交联聚乙烯是通过化学或物理方法,使普通聚乙烯的线性分子结构改性成三维交联网状结构,从而具有优良的温度适应性(-70-110℃)、耐压性(**压力6MPa)、稳定性和持久性(使用寿命达50年以上)、而且具有无毒、不滋生细菌等优点。但交联聚乙烯管内存水较久,略带异味。  交联聚乙烯的关键指标是交联度。德国工业标准16892/3规定必须大于65%。  

交联聚乙烯管的制造通常有化学交联和物理交联两种方法。其中化学交联又分一步法和二步法两种。一步法是在聚乙烯原料中加入催化剂(硅烷、过氧化物)、抗氧剂,在挤出机挤出过程中交联,制造出交联聚乙烯管;二步法是先制造出交联聚乙烯A、B料,然后挤出交联聚乙烯管。物理交联方法,是聚乙烯原料通过传统方法制造成管材,然后通过电子加速器发出电子射线或钴60-γ射线照射聚乙烯管,激发聚乙烯分子链发生改变,产生交联反应,制造出交联聚乙烯管。  这主要用于室内热水管道和地面辐射采暖管道上。国内PEX管的供货规格在Φ10-32mm之间,少量达Φ63mm,交联聚乙烯原料需进口。连接管件一般采用夹紧式铜制接头或卡环式铜制接头,也有用ABS管件、聚甲醛管件、超高分子聚乙烯管件。1.1.4 改性聚管  

聚管(PP)虽然无毒,价廉,但抗冲击强度差,作为供水管材不理想,通过共聚合的方式使聚改性,提高了管材的抗冲击强度等性能。改性聚管有三种,即均聚共聚聚管(PP-H)、嵌段共聚聚管(PP-B)、无规共聚聚管(PP-R)。  

此类管材柔软、易于安装、密封性好、耐腐蚀、使用寿命长。管件的连接采用熔接方式。  

PP-R管是第三代改性聚,是用无规共聚法使PE在PP分子链中随机地均匀聚合,比其PP-B具有较好抗冲击性能、耐温度变化性能和抗蠕变性能。主要用于室内热水管道及地面辐射采暖系统。目前国内产品规格在Φ20-63mm之间。它是一种很有发展前景的新管材。1.1.5 ABS管  ABS管是腈、丁二烯、乙烯三种单体共聚物组成的热塑性塑料,具有质优耐用的特性。其中腈具有耐热性、抗老性、耐化学性;丁二烯具有耐撞击性、高坚韧性、低温特性不变的性能;乙烯具有施工容易及管面光滑之特性。管件连接采用冷胶溶接法,一般用于室内热水管道及水处理加药管道等方面。1.1.6 聚丁烯管(PB)  

聚丁烯管是一种高分子惰性聚合物,它具有很高的耐温性(可在-20℃~95℃之间安全使用)、持久性、化学稳定性、可塑性、具有独特的抗蠕变性能,无味、无毒的绿色环保材料,这种管材原料需要进口,据悉世界上能生产PB树脂的也只有两家公司。  

PB管与管件的连接方式有三种方式,即铜接头夹紧式连接、热熔式插接、电熔合连接。主要用于室内冷热水及采暖供热管道上。  

据相关资料报导,于70年代PB管广泛使用的美国,近十年管道出现了一系列快速开裂的**事故,这种事故是管材本身原因还是聚甲醛制造的管件质量问题尚无结论,据称美国已禁止推广使用此类管材,这应引起我们的注意。1.2 复合式管材1.2.1 铝塑复合管(PAP)  

铝塑复合管是通过挤出成型工艺而制造出的新型复合管材,它由聚乙烯层(或交联聚乙烯)——胶粘剂层——铝层——胶粘剂层—聚乙烯层(或交联聚乙烯)五层结构构成。其中铝层分搭接焊、对接焊成型工艺。  

管件连接主要是夹紧式铜接头,用于室内冷热水管道及地面辐射采暖系统上。目前市场上供货的规格在Φ14~32mm之间。  

由于铜接头价格贵,还缩小过水断面,通常在室内安装时利用管材的柔软性,各用水端直接从主管分配器连接,减少接头数量及维修概率。1.2.2 铝衬塑管  铝衬塑管材是指铝合金管材内衬聚乙烯管或聚管,它是一种双层结构的铝塑复合产品,目前市场上的规格在Φ10~65mm之间,主要适用于室内冷水管道。  

与管材配套的管件也是双层结构的铝衬塑复合管件,它是一种采用胶圈密封的快装管件,这种管件由管件主体、密封卡套、锁紧环、锁紧螺母四部分组成。  

管材及配套管件外形美观,对于室内明设的供水主管、支管均可选用,管道拆装方便,输送水质稳定。由于铝材的特性,不适用于腐蚀性的环境。1.2.3 孔网钢带塑料复合管  它类同铝塑复合管,只是以多孔钢带焊接卷管替代薄铝带焊接卷管,它是以高密度聚乙烯为基体,以冲孔后的冷轧钢带焊接而成的网状钢管为增强体,经挤出成型连续复合而成,内外壁塑料通过金属骨架上的孔形成一体。这种管材具有三层结构,塑料与金属在管壁内相互包容,可避免塑料与金属骨架的分离与剥落。管道连接可采用套管件电熔焊连接,也可用胶圈管件快装连接,它具有钢管的机械强度,又具有塑料管的耐腐蚀性,可适用于DN≤200mm的配水管道及室内冷水主立管道上使用。此类管材安装时,切断的端面应作严格的防锈处理,但在今后管道不停水引接分支管时,孔口切面锈蚀问题就无法处理,这将是此类管材应用中的弱点。1.2.4 钢衬塑复合管  它是在薄壁镀锌钢管内,经特殊过盈级配工艺复合—聚管,连接的管件类同上述铝衬塑管件,它可以使输配的水质不发生大的变化,管道装拆快捷,价格低廉,但管外壁及管端面的防腐问题没有根本解决。

2、热塑性塑料管的性能评述

2.1 优点  上述各种品牌的塑料管都分别阐述了它们的特点,归纳起来它们比传统的金属管材有如下一些共同优点:  

(1)管材材质轻,有些管材仅为铁管重量的1/8~1/5。  

(2)管材耐腐蚀,对于内壁而言,输送的水感观性好;对于外壁而言,不生锈,延长了管道的使用寿命。  

(3)管材内壁光滑,流阻小,在相同规格及水头损失时,比金属管道提高输水能力达44%。 

(4)同一管材连接方式多样,有配套的管件,有利于推广使用。

2.2 弱点  

(1)塑料管材的原料品种少,国内原料根本无专用料,原料质量控制不太稳定,有些原料尚需进口。  

(2)与金属管道相比,管材机械强度较弱,抗紫外线性能较差,埋地敷设及室内明装要有相应措施。 

(3)管材线性膨胀系数较大,特别是复合管的多层结构之间线性膨胀系数不一,容易发生故障,应有相应的技术措施,对产品质量要求更为严谨。  

(4)管材熔点相对较低,在建筑物出现火情时,管路容易出现故障。

3、热塑性塑料管应用中的点滴体会

3.1 管材分级规则  在1996年“给水用聚乙烯(PE)管材国家标准”的送审稿中,引用了《ISO/DIS12162》热塑性塑料压力管材管件用料的分级规则。  此种分级规则的基础是管材输送20℃水连续达50年使用寿命。  管材的设计允许压力值为管道最低要求应力除以管材设计系数。  由于各种管材设计系数不一,在管道最低要求应力相同的条件下,各类管材的设计允许压力值就不一致了。  由于我国多数塑料管材还没有引用这种分级规则,但在管道工压0.4~0.6MPa时,选择管材的压力级别一般为1.0MPa,有些城市选用达1.6MPa。当然,管材压力级别不同,管材壁厚等结构尺寸就不一,管材的价格也就不一样。3.2管材价格的比较  热塑性塑料管类别较多,价格悬殊亦大,并且管材价格与管件价格的关系也不一致,如表1。在室内管路中,平均1m管长就有一个管件

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