+GF+冷热水PE-RT塑料管道系统介绍

1、乔治费歇尔及其PE-RT冷热水管路系统介绍乔治-费歇尔集团公司自1802年J：瑞士的夏夫豪森创建以来，如今拥有汽车产晶集团、管路 系统集团、加工技术集团三大核心业务集团.15000余名员工、460个子公司分布在全球400多 个国家，年销售额达二十多亿美元。其中,乔治费歇尔管路系统集团致力于研发、生产并在国际市场上推广用/匚业、咐政、民 用建筑领域的乞种液体及气体输配管路系统。输配、测屋、控制液体和气体的组件由各种燃料或 金加制成。作为专业系统供应商，乔治费歇尔悖路集团公诃的整体系统解决方案町满足并种不同 要求和目的。1998年乔治费歇尔集团公司在上海浦东投资建立了介资企业一一上海乔治费歇尔管路

2、系统 仃限公司，并在上北京、深圳、成都建立了销您:分公司。乔治费歇尔公.J J- 2004年推出耐热増强型聚乙ffi（PE-RT）产品，该产品的推出给广大的业 主及设计师提供了另一种全新的选择。在欧洲，耐热壇强熨聚乙烯PE-RT）树脂在管道生产屮已仃 20多年的应用历史。从20世纪80年代年代开始陶氏化学公祠就幵始不断改艮PE-RT,最终开 发出!"卓越的长期耐静液压特性的PE-RT产品。PE-RT是一种聚烯烧族热燃性蜩料，密度与览它热蜩性幫料如PB、PE或PP范用相同， 是山碳氢元索聚介而成的无帝、无味、无嗅的生态、环保型碳氢化介物。PE-RT原材料树脂宙 乙烯与辛烯共聚而成。其独

3、特的分子支链分布结构使其具备卓越的抗裂性能、耐高温性能和抗静 液压强度。而FI其牛.产过程无需交联。与站规PE的区别主要表现在聚合过程屮导入辛烯共聚单. 体，而乙烯基支链形成侧链，更多的乙烯用侧链相互缠结而形成片状晶体结构。PE-RT材料继承了聚乙炜家族优异的抗蠕变性能以及耐低温脆裂性能，同时摒弃了普通聚乙 烯不能承受高温的缺点，克服了交联聚乙烯PE-Xfi杂的交联过程带来的质最隐患，是聚乙烯材 料家族在冷热水应用领域的又一次突破。1.PE-RT树脂的发展在欧洲，PE-RT DOWLEX*树脂在管道生产屮已仃20多年的应用历史： 1982年陶氏（DOW）化学公祠首先开发出管道用PE-RT DO

4、WLEX*树脂 1991年陶氏（DOW）化学公司开发出DOWLEX*2344 （后文称PE-RT 1型），并广泛应 用于全球管道生产中 2001：陶氏（DOW）化学公司开发出DOWLEXP388 （后文称PERT2型），与其他型号 的同类材料相比，典仃更卓越的性能，是目询性能瑕好的PE-RT管用材料 2002：韩国SK集团研究开发出性能类似于DOWLEX*2344的PE-RT材料树脂的不同型号代衷了材料发展的不同阶段，不同型兮的材料性能比较如图1所示:W1- 不同级别材料性隐比较20 C 50Y 60> C/5OY 70* C 50Y SO C 25Y 95* C 10T 温盛TH树由上

5、述柱状图町以看到，Dowlex 2344与Dowlex 2388.同一个品牌不同熨兮的PE-RT材 料性能差异尚II如此Z人，不同厂家不同级别材料的差异由此町见-斑，因此PE-RTPE-RTo 因为材料特性不同，不同级别PE-RT管材的耐温耐*能力相差很人，在应用上也右很人的区 别，PE-RT 1型艰料管材在务应用条件下的设计应力与PP-R聚丙烯蜩料管材类似，只适T ISO 4 级即低温采暧系统以及冷水输送系统，而PE-RT 2型管材町以用T* ISO 1级以及ISO 2级，即建 筑冷热水系统。典体比较参见表4。设计师以及用户在选用时务必注点区分。目前，乔治费歇尔传路系统仃限公司采用陶氏化学公

6、司PE-RT DOWLEX*2388树脂作为原 材料，即采用PE-RT 2型材料生产PE-RT燃料管道系统产晶。PE-RT DOWLEX*2388树脂的 物理性能参见表1。农1Dowlex 2388物理力学性能物理性能单位试验方法数值熔融指数,190°C/2.16kgg/10minISO 11330.85熔融指数，190°C/5kgg/10minISO 11332.91密度g/cmJASTM D-7920.941维卡软化点°CASTM D-1525124.5热导系数(60°C)W/mKDIN 52612-10.4热膨胀系数lO/KDIN 53752 A

7、(20*C-70*C)1.8力学性能单位试验方法数值硬度,邵氏DISO 527-261.4拉伸屈服强度MpaISO 527-220.6屈服伸长率%ISO 527-213断裂强度MpaISO 527-236断裂伸长率%ISO 527-2760挠性模鼠MpaISO 178955弹性模量ISO 527-2650冲击强度kJ/m2ISO 18023.32.PE-RT冷热水用塑料管道系统的标准化进展目前PE-RT冷热水用塑料管道系统产品标准主要由力卜儿类：2.4.国家行业标准CJ/T 175-2002冷热水用耐热聚乙烯管道系统，由中国建设部颁布发行。修改采用了DIN 16833标准，对产品外观、儿何尺寸

8、的耍求、材料的力学物理性能要求，以及材料性能的检 测方法等技术内容都与DIN 16833 一致。只适用于PE-RT 1型材料,不能覆盖PE-RT 2型材 料。2.2. 国家标准全国蜩料制品标准化技术委员会蜩料管材、管件及阀门分技术委员会(SAC/TC48/SC3) C 经申请了冷热水用耐热増强聚乙烯(PE-RT)塑料管道系统国家标准的制定计划，上海乔治 费歇尔管路系统仃限公司作为起草单位Z -正在准备起草工作。2.3. 国际标准ISO DIS 24033-2004冷热水用耐热性聚乙烯(PE-RT)蜩料管道系统时间和温度対于 预测强度的影响，该标准只适用丁一种PE-RT材料，该材料性能类似T D

9、owlex 2344ISO CD 22391-2004冷热水用耐热聚乙烯(PE-RT)塑料管道系统系统标准，该系统标 准只适用J： ISO DIS 24033所描述的一类PE-RT材料。2.4. 德国工业标准DIN 16833:2001耐热聚乙烯管道(PE-RT) 般质最要求和检验以及DIN 16834： 2001耐热聚乙烯管道(PE-RT) 一尺寸，：这是第一份PE-RT的有效标准，于2001年6月 颁布。DIN标准是建立在早期的PE-RT级别上的，并不能反映最新PE-RT级别的材料特性。2.5. 奥地利国家标准ONORM B5159冷热水用耐热聚乙烯(PE-RT)管道系统：奥地利标准,是欧

10、洲标准最 初参照的版本，是最早的根据长期静液斥强度对PE-RT原料进行分类的标准，PE-RT 80(MRS=8MPa)为1型,PE-RT 95 (MRS=9.5MPa)为2型,其中PE-RT 1型的性能类似于ISO CD 22391种覆盖的PE-RT材料，PE-RT 2型的性能稍低并接近J： Dowlex 238&2.6. 荷兰国家标准KIWACUAP 08_02-13:2004供热用PE-RT 1 防渗养蜩料管道系统，该标准系列将PE-RT材 料分为了两个级别，笫1部分为PE-RT 1型，已经发布：第2部分为PE-RT 2型，正在起草。2.7. 乔治费歇尔企业标准忖前，卜.海乔治费歇

11、尔耐热聚乙烯(PE-RT)管路系统的生产和检测是按照本企业的企业标 准Q/ILKX.5-2004來执彳亍的。该标准通过权威标准化机构SAC/TC48/SC3专家小组的综介评审， 其格式规范、技术水平先进（包括原材料性能、管材外径及壁丹公差、管材物理力学性能、耐温 耐压性能等）、易J操作执行，得到评审小组专家们的一致好评，被评价为具有“国际水'3. 乔治.费歇尔PE-RT产品连接技术和PP或常规PE材料一样，PE-RT也是一种共价材料，材料表而无溶胀，也不町溶解。因 此PE-RT不能与管件进行粘接。但PE-RT十分适合熔炸连接。乔治费歇尔PE-RT产品的管件 与管材的原材料均选用相同原料

12、制成。利用DOWLEX*2388特冇的材料优势，乔治费歇尔公司提 供多种成熟、先进而又灵活的连接方式以保证系统JI右持久的压力密封性，并满足严格耍求的建 筑冷热水管路系统的应用：承插热熔焊：按照乔治俄歇尔的操作技术规程和要求，用专用设备将管材管件同时加热后 再熔介在一起，不会存在任何金屈管件常发生的“跑冒滴漏”现彖，既耐久羌观，又安全nJ Bo电熔焊：便用乔治费歇尔的专业焊接设备使事故维修方便快捷，是克服操作空仙狭小引起 安装闲难的授仃效解决方案，也是降低施匸现场施匸人员和匸时的冇效措施。获专利的挤压夹紧式连接：成功的解决了 PE-RTtf道与传统金屈管道的连接。该连接方 式无岛便用传统的密封

13、垫圈密封，也消除了密封垫圈老化引起渗漏的可能性。4. 乔治费歇尔PE-RT塑料管道系统对热膨胀的处理塑料管道系统应用丁 热水领域时不町避免的会遇到如胀冷缩的问题，为解决安装过程中魄料 骨道的热胀冷缩问题，乔治费歇尔管道系统根据其体安装条件，能提供以卜措施：自由悬臂（图2.8）膨胀环（图2.b） “固定式安装（1 2.0安装管道补偿器（图2 d）门由悬借（或膨胀宵）是最常用的方法，也是最简单、最经济的解决方法。利用塑料管道良 好的柔韧性，充分利用管道的折角转弯來吸收管道的伸缩变形，从而实行口我平衡的长度补偿。 支管与十管、支管与设备的连接应尽町能的利用自由悬臂和膨胀环来自然补偿管道的伸缩。该方

14、法常应用丁 IE明装管道，如安装在吊顶或管道竖井内的立管。5I由悬宵安装图2.86#膨胀环胀环廳胀量 跡量#"固定式”安装，这-方法利用的是热塑性舉料管道本少具仃的良好柔韧性來吸收材料或系统的 温度变化引起的长度彊，并保证不破坏材料和系统的各项性能。传路系统内任意一点的总压力和 总张力以及受力方向（如侧向力、轴向力和径向力）是多种负荷作用的综合作用。合理的设计和 安装管道支架后，利用管托阻止了两固定点z间的n管道的横向变形，魄料管道由热胀冷缩产生 的膨胀张力或收缩拉力都将传递到尚泄传道支架上。这一方法传递到固泄支架上的作用力比较人 ,因此距离墙坪或大花板较远的管道，需要设置校多的管道

15、支架。该方法常用于距离较长的带支 管的直管段。不能安装管道门由悬劈或补偿器时也对以运用该方法处理管道的热胀冷缩引起的长 度变化。这时，借道支架均为固泄支架，管路系统的轴向应力主要來门热胀冷缩的应力。固定支 架不仅起管线固定的作用，还要求能承受管线因线性膨胀而产生的膨胀力。“固定式用安装2Z2Zi TZZZZZZZZ/ZZZZZ/y图2C管道补偿器.塑料材料弹性模炙较低，热膨胀力小丁金加材料的热膨胀力，因此用丁金属管道的补偿器并不适用塑料管道因为金属管道的补偿器往往只旳过高的变形反力。因此蜩料管 路丿卫采用自由位移的补偿器，我们推荐选用以卜类熨的补偿器：橡胶补偿器、PTFE （聚四氟乙烯）复合膨

16、胀节等。固定支架! |固定支架HVWHepAWVWVLWVUWVI j滑动支架A无滑动支架的热膨胀后果图2d5.乔治费歇尔PE-RT管道产品与PP-R管道产品的比较5.原材料市场因为PP-R价格比较便宜，很多厂家利益驱使，盲口上阵，塑料管材M场鱼目混珠，诸如稳 态PP-R、铝塑PPR甚至于纳米PP-R等等蜂拥而至，山场卄常混乱。近些年,PPR管材在冷 热水应用领域出现的问题也越來越多。建设部己经不再推荐使用PP-R管材：“为了扩人市场份 额，管材经销商的价格竟争迫使生产商降低生产成本。例如仃些PP-R的价格仅为生产成木的 60-70%. W此生产商只能降低原材料的级别，以次允好，使用无法满足规

17、定要求的原材料。虽然 高质鼠产品带來的利润在收缩，但是人駅质鼠低劣的产品却取得了更人的市场份额。”（摘门建设 部英文网站）目前生产PE-RT 路材料的厂家全球仅2家，而生产最高级别PE-RT 2型管用材料的厂家 仅一家，即乔治费歇尔PE-RT管路系统产品的原料供应商陶氏化学集团。因此原材料市场很 7纯净。而原材料性能是影响管道产品使用寿命的最内在因索，因此控制了原材料也就控制了质址 保证的源头。52原材料静液压强度决定燃料管道系统使用寿命的一个最甫要的因素就是原材料的长期静液压强度，耐热聚乙烯 PE-RT 2型管用材料和PE-RT 1型借川材料及无规聚丙烯PP-R管川材料的长期静液压强度町分

18、别参见I:海乔治费歇尔管路系统令限公司企业标准Q/ILKX.5-2004冷热水用耐热聚乙烯PE-RT 塑料管道系统和国家标准GB/T 18742-2002冷热水用聚丙烯PP颦料管道系统中给出的参 考曲线,如图3a,图3b°1002C'ZUJE 二 ui AosouddooHINiiiMiiKiS：! IHlllllBliiuiiiEE；Illiimiim Hill InnIII III iiiiiiac30Txrc 4（rc orcecrc KTC徉I3a PE-RT 摘 riQ/ILKX-2004（PE-RT 2型）图3b PP-R 摘 tlGB/T 18742-2002图

19、3C PE-RT 摘 riCJ/T 175-2002(PE-RT 1 些)从以上两幅图屮町以看到PP-R的参考曲线图的斜率比PE-RT2型的斜率人，而IL在较高温 度时较早地出现了拐点，性能衰变比较快。卜而以备种不同工况为例，比较两种材料的长期耐温耐内压性能：农2PE-RT 2型和PE-RT 1型、PP-R在不同便用条件卜的静液压强度使用条件静液压强度(MPa)PE-RT 2 电PE-RT 1 型PP-R20 C/50 年9.98.39.870C/50 年5.8403.2由衷2的数据町以看到，在冷热水系统应用领域使用PP-R.随着温度升高，材料性能急剧卜. 降：70050年工况下,PE-RT

20、2型材料的长期静液压强度高出PPR材料近80%,高出PE-RT 1醴材料45%； 95°C/5年T况下，PE-RT2醴材料的长期静液压强度近乎为PP-R材料的 200%,为PE-RT 1型材料的160%。(在八体使用条件卜的管材承压能力比较参见农4)I述数据说明，PP-R材料以及PE-RT 1型材料不能满足热水系统的应用,而PE-RT 2型材 料长期抗蠕变性能优开，高温条件卜仍具仃较高的静液压强度，是热水用管道系统的最佳选择5.3.管道压力计算以及管材规格选型5.3.1.基本概念ISO使用条件分级ISO 10508:1995冷热水系统用热犁件蜩料管道和管件（Thermoplastic

21、s pipes and fittings for hot and cold water systems）采用统计的方法，建立了冷热水蜩料管路系统使用条件的分级体系 ，归纳出以卜 2种常用的热水给水使用条件级别：表3热蜩性利料管路系统使用条件的分级表使用条 件设计工作温度最大工作温度故障工作温度典型应用形式r运行时间，年9运行时间，年r运行时间，小时1604980195100哦水供应（60*02704980195100協水供应（70C）管系列SISO 4065热塑性型料管路通用管道壁厚农中川管道系列S值來表示管材规恪，因为在管材外径相同的情况卜，管系列与管道系统的承斥能力相关联，因此乂町以用管系

22、列来表示管道的压力等级。管系列数S的计算公式为：s = ±le式中:d管外径，mm：£一管壁厚，mm：由管系列数S的计算公式可知：管外径相同的管道，管壁越厚,S越小：相同悴外径，管壁越厚，承压能力越高。因此管系列s又用來表示管材的承压等级通过下式计算：Pd10式中:Od管道系统的设计应力；P管道系统的设计压力：4IIPE-RT 2型管材,ISO 2级使用条件,%为3.91MPa.设计压力为8 Bar：112=4.9811#我们在管材选型时选取不超过Scat的S值。#标准尺寸比SDR管道尺寸也用管道标准尺寸比SDR表示。管道标准尺寸比是管外径与管壁厚的比值。即：SDR = -

23、 = 2xS + le式中：d管外径，mm：0管壁厚，mm：公称压力PN管材在20*C, 50年使用寿命下所允许的最人工作压力，巾位为MPa。公称压力PN的概念沿口金属管路，随着塑料管道系统应用技术的发展以及基础研究的深入，新的 蜩料管道产阳，尤苴是冷热水用蜩料管道产品的产品标准屮，为了避免引起概念混淆，己经不再 采用公称压力PN的概念，而用管系列S替代PN,來表示塑料管道的的承压等级。因为冷水应用领 域的公称压力不等同J：热水应用领域的匸作压力。设计应力6）在规定的使用条件卜°，管道材料或管件材料的许用应力Od，单位为MP/菜特定温度压力条件下，设计应力为材料的静液压强度除以该条件

24、卜的总使用设计系数C（安全 系数）。设计压力（Pd管道系统压力的设计值，巾位为MPa。管路最大允许工作压力规定的使用温度和使用寿命范由内，管路系统能承受的最人匸作斥力Pmax.位为Ba。5.32塑料管道系统压力计算塑料管道允许的最人工作压力计算公式为：D _ 10xObMax$其中:oD管材材料的设计应力，MPaS管系列5.3.3.管材规格选型表4PE-RT 2型管材和PP-R育材、PE-RT 1型在不同条件卜应选用的规格使用条件不同世系列对应的允许工作压力（bar）S5S4S3.2S2.51 级（ISO）PE-RT 2 型8.010.012.516.0PE-RT 1 型6.17.79.612

25、.2PP-R6.27.89.712.42级（ISO）PE-RT 2 空7.69.511.815.2PE-RT 1 些4.35.36.78.6PP-R4.25.36.684从衣3的数据町以看到:ISO 1级应用领域，即60C热水给水系统里，S4系列的PE-RT 2型符材就能满足工作用力 为10bai的设计要求，茯至比S3.2系列的PP-R以及PE-RT 1型管材的允许匸作斥力述要略胜一 筹，而在这种情况下，如果选用PP-R管道系统或者选择PE-RT 1型，则必须选用S2.5系列才能 满足设计要求。ISO 2级应用领域,即7（TC热水给水系统里,S4系列的PE-RT 2型管材能满足工作压力为 9.

26、5bar的设计要求，接近T 1Obar的设计要求，：比S25系列的PP-R以及PE-RT 1型管材能 承受的匸作压力,16%,比相同系列S4系列的PPR和PE-RT 2型管材允许的匸作压力高出 81%Z多，近乎为PP-R管材允许丁作斥力的2倍。而在这种情况卜，而PP-R以及PE-RT 1熨 管材己经没仃能满足耍求的规格，因此，PE-RT 1 M或PP-R管不能满足系统耍求。管道通量设计匸作斥力相同的热水输送系统中，管道内径的人小瓦接影响了管道系统的通最以及管路 系统的压力损失。以ISO2级为例,+GF+ PE-RT塑料管道（PE-RT 2型）和PPR管道系统通量的比较见图4。13尺寸d40x

27、4.5d40x 6.7d40x 6.7mm内径32.626.626.6mm内表面755550550mm2材料IPE-RT 2 型 S5PE-RT 他S2.5PP-R S2.5ISO Class 29.88.68.4bar允许工作压力图4PE-RT fr道和PP-R管道的通吊:及丁作压力比较从上述数据町以看到，相同管材外径的情况下，PE-RT 2型管道系统的通駅比PP-R管道系 统的通彊要岛出近20%,而且允许工作压力町以髙出16%。5.3.4.施工、安装、连接与维修艰料管道系统的运输、施匸及安装都ft接影响着系统运行过程的安全性和可旅性，这同样与 悽材的物理力学特性戚戚相关，并构成塑料管道系统

28、实惋便川时一个很重耍的指标，即是否方便 安装与施匸。与PP-R管材相比，PE-RT 2空管材很突出的一个优点是继承了传统PE的良好的柔韧性和 杰出的耐低温性能，脆化温度很低,可以达到40°C,使得+GF+ PE-RT塑料管道(PE-RT 2 型)町以以盘管的形式包装和运输，而H安装时可以减少管件的用最，节省安装成本，确保系统 安全可靠性：另一方面,冬季室外温度较低,+GF+ PE-RT塑料管道(PE-RT 2型)杰出的低温 性能便得管材在运输和贮存过程屮以免被冻裂。与PPR管材相比，PE-RT 2型管材还有一个优点，就是弹性模慣絞低，PE-RT2型沖材的弹 性模录约为650 N/mm2,而PP类材料的弹性模駅区间为900-1500 N/mm2,弹性模灵较低相应的 膨胀力也较小，仃利丁管道喑埋以及管道固定的施匸。6.+GF+ PE-RT系统的优势、应用领域以及产