淺談熱塑性塑料管材的相關(guān)問(wèn)題

1、淺談熱塑性塑料管材的相關(guān)問(wèn)題摘要：近十年來(lái)，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(chǎng)上，有力地推動(dòng)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(chǎng)上熱塑性塑料管材的狀況市場(chǎng)上的熱塑性塑料管大體上分兩大類(lèi)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(guò)氯乙烯樹(shù)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(guó)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(lái)水公司已經(jīng)把此類(lèi)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(zhǎng)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(qiáng)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?xì)饧肮?/p>

3、水管道上。新修訂的給水用PE管產(chǎn)品國(guó)標(biāo)中，管材分PE63、PE80、PE100三個(gè)級(jí)別，它們?cè)?0下，在50年后還能保持最小強(qiáng)度達(dá)6.3Pa、8.0Pa、10.0Pa。對(duì)于允許最大設(shè)計(jì)應(yīng)力分別為5Pa、6.3Pa、8Pa。目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格在16-160之間，最大可達(dá)400。1.1.3交聯(lián)聚乙烯管(PEX)交聯(lián)聚乙烯是通過(guò)化學(xué)或物理方法，使普通聚乙烯的線(xiàn)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(dá)50年以上)、而且具有無(wú)毒、不滋生細(xì)菌等優(yōu)點(diǎn)。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(guó)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(guò)氧化物)、抗氧劑，在擠出機(jī)擠出過(guò)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(guò)傳統(tǒng)方法制造成管材，然后通過(guò)電子加速器發(fā)出電子射線(xiàn)或鈷60-射線(xiàn)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(guó)內(nèi)PEX管的供貨規(guī)格在10-32之間，少量達(dá)63，交聯(lián)聚乙烯原料需進(jìn)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(wú)毒，價(jià)廉，但抗沖擊強(qiáng)度差，作為供水管材不理想，通過(guò)共聚合的方式使聚丙烯改性，進(jìn)步了管材的抗沖擊強(qiáng)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(wú)規(guī)共聚聚丙烯管(PP-R)。此類(lèi)管材柔軟、易于安裝、密封性好、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)。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(wú)規(guī)共聚法使PE在PP分子鏈中隨機(jī)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(guó)內(nèi)產(chǎn)品規(guī)格在20-63之間。它是一種很有開(kāi)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(jiān)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(dú)特的抗蠕變性能，無(wú)味、無(wú)毒的綠色環(huán)保材料，這種管材原料需要進(jìn)口，據(jù)悉世界上能消費(fèi)PB樹(shù)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(bào)導(dǎo)，于70年代PB管廣泛使用的美國(guó)，近十年管道出現(xiàn)了一系列快速開(kāi)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(wèn)題尚無(wú)結(jié)論，據(jù)稱(chēng)美國(guó)已制止推廣使用此類(lèi)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(guò)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(duì)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(chǎng)上供貨的規(guī)格在1432之間。由于銅接頭價(jià)格貴，還縮小過(guò)水?dāng)嗝?，通常在室?nèi)安裝時(shí)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(chǎng)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(guān)，對(duì)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(lèi)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(qiáng)體，經(jīng)擠出成型連續(xù)復(fù)合而成，內(nèi)外壁塑料通過(guò)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(jī)械強(qiáng)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(lèi)管材安裝時(shí)，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(shí)，孔口切面銹蝕問(wèn)題就無(wú)法處理，這將是此類(lèi)管材應(yīng)用中的弱點(diǎn)。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(guò)盈級(jí)配工藝復(fù)合聚丙烯管，連接的管件類(lèi)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(jià)格低廉，但管外壁及管端面的防腐問(wèn)題沒(méi)有根本解決。2、熱塑性塑料管的性能評(píng)述2.1優(yōu)點(diǎn)上述各種品牌的塑料管都分別闡述了它們的特點(diǎn)，歸納起來(lái)它們比傳統(tǒng)的金屬管材有如下一些共同優(yōu)點(diǎn)：(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(duì)于內(nèi)壁而言，輸送的水感觀(guān)性好；對(duì)于外壁而言，不生銹，延長(zhǎng)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(shí)，比金屬管道進(jìn)步輸水才能達(dá)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(diǎn)(1)塑料管材的原料品種少，國(guó)內(nèi)原料根本無(wú)專(zhuān)用料，原料質(zhì)量控制不太穩(wěn)定，有些原料尚需進(jìn)口。(2)與金屬管道相比，管材機(jī)械強(qiáng)度較弱，抗紫外線(xiàn)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(xiàn)性膨脹系數(shù)較大，特別是復(fù)合管的多層構(gòu)造之間線(xiàn)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求更為嚴(yán)謹(jǐn)。(4)管材熔點(diǎn)相對(duì)較低，在建筑物出現(xiàn)火情時(shí)，管路容易出現(xiàn)故障。3、熱塑性塑料管應(yīng)用中的點(diǎn)滴體會(huì)3.1管材分級(jí)規(guī)那么在1996年“給水用聚乙烯(PE)管材國(guó)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(jí)規(guī)那么。此種分級(jí)規(guī)那么的根底是管材輸送20

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

13、管件(元/件)類(lèi)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(jià)目表系成都市場(chǎng)價(jià)；公稱(chēng)壓力。管材選用時(shí)，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(jí)別較高的工程。3.3管材采購(gòu)時(shí)外觀(guān)的鑒別市場(chǎng)上的管材的品種多，廠(chǎng)牌多，價(jià)格不一，采購(gòu)時(shí)要注意廠(chǎng)家的可信度，對(duì)單一材質(zhì)的塑料管要重點(diǎn)抽查管壁厚度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，要觀(guān)察出廠(chǎng)日期，出廠(chǎng)時(shí)間太久的管材不宜采購(gòu)。對(duì)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(lái)水的塑料管及管件，應(yīng)為藍(lán)色或帶有藍(lán)色線(xiàn)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(xiàn)，應(yīng)存放在庫(kù)房或工棚內(nèi)。有條理地?cái)[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(lèi)別，但連接方式歸納起來(lái)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(duì)UPV管而言，采用粘接時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(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(guò)程標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)真；(4)管路粘接后應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)不被振動(dòng)；(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(duì)應(yīng)措施。由于在施工中，上述各點(diǎn)落實(shí)上有一定難度，不少供水企業(yè)在安裝UPV管時(shí)，樂(lè)于使用膠圈柔性連接。但也應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)膠圈材質(zhì)

17、符合要求；(2)逗管操作時(shí)，注意軸線(xiàn)一致，用力勻稱(chēng)；(3)管材接口工作面清潔，并涂光滑劑，選擇光滑劑時(shí)，一那么對(duì)人無(wú)害，二那么對(duì)膠圈無(wú)損；(4)柔性連接的三通、彎管的受力面應(yīng)作擋墩；(5)逗接過(guò)程應(yīng)保持內(nèi)留一定間隙。對(duì)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(chǎng)，只需將專(zhuān)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(chǎng)用熱熔承插焊機(jī)對(duì)接方式連接；也可用熱熔對(duì)接焊機(jī)將兩管端面熱熔后對(duì)接，其中較大口徑管件是用多角焊機(jī)加工成型。由于后兩種連接方法容易，管件廉價(jià)，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(wú)機(jī)動(dòng)車(chē)的人行道或住宅小區(qū)內(nèi)為好；在小街巷內(nèi)敷設(shè)時(shí)，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(shí)尋管困難，故在管道頂部應(yīng)敷設(shè)一條導(dǎo)電線(xiàn)。4、在推廣塑料管材中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題4.1建議國(guó)家相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)對(duì)塑料管材的研究工作。現(xiàn)有文獻(xiàn)述及塑料管在低溫下的快速開(kāi)裂遠(yuǎn)比蠕變開(kāi)裂問(wèn)題嚴(yán)重，應(yīng)研制具有高性能阻止快速開(kāi)裂的原材料配方?？焖匍_(kāi)裂是客觀(guān)存在的現(xiàn)象，它通常分兩個(gè)形成階段，即產(chǎn)生裂紋，裂紋迅速擴(kuò)展，擴(kuò)展速率達(dá)100500/s，往往使管道運(yùn)行帶來(lái)災(zāi)難性后果。不過(guò)管材柔性連接，可縮小管線(xiàn)快速開(kāi)裂時(shí)的影響范圍。4.2盡快完善各類(lèi)管材產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以利標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品質(zhì)量，目前只有UPV管及