冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統(tǒng)的相關標準及設計應力

1、    冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)的相關標準及設計應力的計算摘要：本文比較了不同標準中的靜液壓測試應力、不同使用條件下的設計應力和不同設計使用壓力下管材應選擇的S值。對于PE-RT I，各國的標準要求基本相同。對于PE-RT，ISO22391-2009和ONORM B5159-2004和國標報批稿各有不同。但是針對地采暖領域，在相同的設計壓力下，所選PE-RT管材的S值相當,壁厚相同。在生活熱水領域，PE-RT比PE-RT有明顯優(yōu)勢。關鍵詞： 耐熱聚乙烯;靜液壓強度;強度參照曲線;設計應力 0 前言冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）

2、是上世紀九十年代初合成的一種新型PE材料。普通的PE管材料，不管是PE80還是PE100只能在40下長期使用。通過增加晶區(qū)連接鏈的數(shù)量，PE-RT在高溫下的耐蠕變性和強度大大增強，可以用于建筑物內(nèi)的冷熱水供應。最早的PE-RT有DOW Chemical的2344，其后有韓國SK的DX800和LG的SP980等牌號，它們都屬于第一代的PE-RT材料簡稱PE-RT I。隨著對PE-RT研究的深入，20世紀初，DOW Chemical，巴塞爾，部分韓國公司又先后推出了第二代的PE-RT材料（PE-RT II）。它在高溫下的強度更高，耐蠕變性更好。隨著地板采暖的發(fā)展，PE-RT管材得到了廣泛的應用，成

3、為近年來最熱門、發(fā)展最快的管材。市場上管材質(zhì)量良莠不齊，我國相應的標準正在制定過程中，已形成了國標報批稿，但至今尚未頒布。   本文對業(yè)內(nèi)高度關注的PE-RT國標報批稿與現(xiàn)有的國際標準ISO22391-2009，德國標準DIN16833-2009和奧地利標準ONORM B5159-2004進行了比較，試圖說明國標報批稿中PE-RTII的強度參照曲線和165h靜液壓測試條件的合理性. 通過對標準中的設計應力計算和管系列S值的選用。探討了PE-RT和PE-RT各自的優(yōu)缺點和適合的應用領域，以便找到各自的細分市場定位。  1 不同標準中的強度參照曲線1.1 PE-RTI

4、的強度參照曲線方程ISO22391-2009、DIN16833-2009、ONORM B5159-2004和國標報批稿中關于PE-RT I的強度參照曲線方程是相同的。（圖1）1.2 PE-RT II的強度參照曲線方程ISO22391-2009、 ONORM B5159-2004和國標報批稿中的曲線方程則不同。（見圖2、圖3、圖4）PE-RT II的曲線在PE-RT I的曲線上方，而且沒有拐點，其強度和耐蠕變性較高。   2 不同標準中的管材靜液壓測試條件管材的靜液壓測試點取自長期曲線中20和95線上的點。 對于PE-RT I，由于各標準強度參照曲線相同，管材的靜液

5、壓測試值相同。對于PE-RT II，ISO22391-2009中，對PE-RT I和PE-RT II 95165h測試環(huán)應力分別為3.6MPa和3.7MPa，95，1000h分別為3.4MPa和3.6MPa，差別很小，通過靜液壓強度對于PE-RTI和PE-RTII進行區(qū)分較難。ONORM B5159和國標報批稿中，PE-RT I和PE-RT II的靜液壓測試環(huán)應力相差較大。國標報批稿的取值則在其它兩個標準之間，與PE-RT I還是有明顯區(qū)別。如果直接取ONORM B5159的曲線，能滿足其要求的牌號不多，其取值比較合理。 3 不同標準的設計應力3.1 使用條件分級 ISO22391-

6、2009中的設計應力通過長期曲線、方程和使用條件計算得來。使用條件分為1、2、4、5四類，分別對應不同的典型應用范圍，見下表。每個使用條件下，總的設計使用時間是50年。（見表2）3.2 不同標準中設計應力d的比較不同使用條件下的設計應力d。結(jié)果見表3：PE-RTII與PE-RT I相比設計應力在溫度較低的使用條件1和4下增加不大，46.7%；但是在高溫下的使用條件2和5下，增加較多20.538.8%。 4 不同標準對應的管材的S值管材的系列數(shù)S值的選擇，根據(jù)設計應力和設計壓力以及安全系數(shù)計算出最大Smax值，然后向下選取最接近的系列數(shù)S值表4列出了在不同設計壓力時，使用條件1、2、4

7、、5的管材S值。從表中的S值可以看出在低溫的使用條件4和使用條件1，各設計壓力下所選的管系列S值大致相同，也就是說所用的管的尺寸相同，在較高溫度的使用條件2和使用條件5下，可選S值較大，也就是說同樣管外徑下，管壁厚較小。由此可見，PE-RTI適合用于地采暖，其強度足以滿足使用要求。PE-RTII適合用于生活熱水，它可以減薄壁厚，增大通徑。以實際使用中最常用的20管材，使用壓力6bar為例，比較不同使用條件下所選管材的差異。 5 結(jié)論5.1國標報批稿在靜液壓測試的取值介于ISO22391和ONORM B5159取值之間，尤其是在95，165h的短期測試上，明顯區(qū)分PE-RT I與PE-RT II，其取值比較合理。 5.2 PE-RT II的設計應力高于PE-RT