对接焊铝塑复合管

1、真正能长期用在95C热水的复合管一对接焊铝塑复合管2009 年 10 月 20 日 16:19:50 发布:admin摘要：本文详细介绍了铝塑复合管的定义、品种、材料分类及优势，并与 其他热水管在热性能及成本上作了比较，重点讨论了各种热水管的耐温性能，最后得出对接焊铝塑管是唯一能够真正长期用在95C热水复合管。关键词：对接焊铝塑复合管；热水管；长期耐温95 TThe unique compoundpipe with Iong-term temperature 95 °C - Butt-weldingPlastics-AI-Plastics compo und pipeGuan gzh

2、ou Adva nce-tech Co., Ltd.Research and Developme nt Departme nt LI XuemeiAbstract: The defi nati on, variety, material classificatio nand adva ntageof Plastics-Al-Plasticscompoundpipe (PAP pipe) were introduced in thispaper. Fin ally the butt-weld ing PAPpipe was the unique compo un dpipe with Iong-

3、term temperature 95 C after comparing and discussing PAPpipe and any other hot water pipes.Key words: Butt-weldi ng Plastics-Al-Plastics compo und pipe; hot water pipes; the Ion g-term temperature 95C一、铝塑复合管简介内外层为PE,中间加强层为铝管，层间由热熔胶牢固粘接在一起的铝塑复合管（对接焊式结构如图1）为五层结构一步法共挤而成，集金属管和塑料管的 优点于一身：克服了传统金属管重量大、易腐蚀、

4、易渗、易结垢的缺点以及纯塑 料管在强度、抗机械冲击、渗光透氧（孳生微生物）等方面的缺陷。产品结构合 理，理化性能优良，科技含量高，经济实用，洁净卫生，安装施工极其简单方便， 综合造价低。铝塑复合管技术是在20世纪80年代首先在德国的“Unicor ”公司开发，90 年代初开始在德国、美国、日本以及中国台湾大量生产和推广应用。随后90年代中期国内广东佛山日丰及安徽百通尤尼克公司开始引进该生产技术。而自88年专业从事焊接和制管技术的 广州励进新技术有限公司 于1997年在中国第一家 自主研制成功完整的全自动 对接焊铝塑管生产线，并成功为客户提供近 40套生 产线。目前最新设计的高速型生产线已经达到

5、28m/min以上。图i对接焊式铝塑复合管二、铝塑复合管的品种、材料分类情况：（1）CJ/T210-2005无规共聚聚丙烯（PP-R）塑铝稳态管（热熔胶粘接）（PP-R/AL/PP-R、PE/AL/PP-R 管材分成三个等级系列 S4、S3.2、S2.5）（2）GB/T18997.1-2000 铝塑复合压力管（搭接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX（3）CJ/T108-1999 铝塑复合压力管（搭接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX（4）CJ/T159-2002 铝塑复合压力管（对接焊）（PE/AL/PE、PEX/AL/PEX PE/AL/PEX（5）CJ/T193-200

6、4内层焊接型铝塑复合管（搭接焊）（PP-R/AL/PE-RT、 PP-R/AL/PP-R）（6）CJ/T195-2004外层焊接型铝塑复合管（搭接焊）（PP-R/AL/PE-RT、 PP-R/AL/PP-R、PP-R/AL/PE通过以上6种标准可以看出铝塑复合管的种类较多，传统意义上的稳态PPR管即铝塑PPRM合管也属于铝塑复合管。三、对接焊铝塑复合管的优势1、卫生性能卓越。铝塑复合管内外层均为特殊聚乙烯材料，清洁无毒。铝 塑复合管中的聚乙烯如若为 PE-RT,则一般热水管为美国Dowlex公司生产的耐 高温聚乙烯2344E 2388或韩国SK公司的DX80Q冷水管为美国PHILPS公司产；

7、热熔胶为kuraray公司生产、铝带为西南铝业集团生产的 8011合金状态的铝塑 复合管专用铝带。最重要的是铝塑复合管的中间层是铝，它不仅能够隔光，而且能够阻隔氧气。 众所周知，孳生微生物的环境必须要有光有氧， 铝塑复合管的中间铝层就杜绝了 微生物和藻类植物的滋生，这是全塑管所不能及的。2、耐高低温性能优异。铝塑复合管无冷脆性（脆点为 -70 C）,在-20 C以 下亦可轻松安装，铝塑复合管长期使用温度 95C（ 50年，1MPa，最高使用温 度110C。且铝塑复合管热膨胀系数小，它与铝的热膨胀系数相当，只有全塑管的1/6。受温度变化时，变形量较小，且铝塑复合管为柔性盘管，管道本身可以 消化一

8、定的变形量，不会造成管路系统的热胀变形。全塑管的耐高低温性能相对较差，如PPR不仅有冷脆性（脆点为-20 C冬季（5C以下）施工时即需特别小心，而且其长期使用温度仅为70C（ 50年，1MPa，最高使用温度95E。同时，PPR管线膨胀系数较大，在受外部温度（如 冬夏季）或内部水温（冷、热水）变化时，有较大的变形量，故易造成管路系统弯曲变形甚至漏水。3、 使用寿命长。铝塑复合管所用 PE塑料，分子链结构-(-CH-CH_) n-, 是塑料中结构较为稳定的，且由于铝塑复合管中间铝层将内外层隔离， 外层塑料 允许加入足以抵抗光、氧老化的稳定剂而不影响接触水的内层卫生性，从而加强 它的抗老化性能。4、

9、综合造价低。由于铝塑复合管是柔性管，可任意弯曲不反弹，这样在安 装时可以节省大量的接头，而且节省了安装时间，从物料和人力上都降低了安装 成本，大大降低了综合造价。四、各种热水管热性能及成本对比目前公认国际标准对热水管的要求是：在输送 70C热水时，长期承受1MPa 压力下，可以使用50年(塑料管的特性是使用寿命取决于承受的温度及压力，短期使用都可以承受更高温度和压力，评价性能时必须注意不能只讲耐温或只讲耐 压)近几十年世界上开发了多种可以达到以上要求的热水管，较常用的有以下几种：交联聚乙烯PEX管;改性聚丙烯PP-R管；铝塑复合管；PE-RT管、聚丁烯 PB管。以上这些管材都可达到室内热水管的

10、应用要求，都能保证防腐蚀和符合卫生 要求，都有国际公认的标准，因此都已在各种工业民用建筑和住宅工程中采用。但是在耐温及成本这块还是可以分出伯仲。 大家都知道这样一句话“日丰管， 管用50年”。日丰之所以敢有这样的保证跟铝塑复合管长期使用温度为95C,瞬时可达110C以及耐压高是分不开的。耐压性能的关键之处又在于对接焊缝的 好坏。对接焊不仅用料经济、传力均匀，而且无明显的应力集中；并且采用的氩 弧焊对接或激光焊方式是将铝带熔融后再凝固焊接在一起的，其焊接强度远远高于搭接焊的超声焊。相对于搭接焊只能焊0.2-0.6mm的铝带，对焊接铝管的壁厚 范围从0.3-2mm,甚至更厚。因此采用这种方法制作的

11、管材中间层为焊接密实的 高强度、高刚度的铝管。铝管的对焊方式可以实现分次挤出内管、涂覆内胶层， 再包覆铝带进行焊接的工艺流程，从而可以加工出各层壁厚都很均匀的铝塑复合 管。广州励进最具优势的地方就在于能保证焊接质量十分可靠，焊接速度又相当高，28-30m/min高速运转下稳定性依然，在行业内堪称佼佼者！铝塑复合管采用物理复合和化学复合的方法，将聚乙烯处于高温熔融状态， 铝管处于加热状态，在铝和聚乙烯之间再复合一层胶粘剂， 形成聚乙烯、胶粘剂、 铝管、胶粘剂、聚乙烯五层结构。五层材料通过高温、高压融合成一体，就形成 了这种新型的复合管材，它充分体现了金属材料与塑料的各自优点， 并弥补了它 们的不

12、足，使用温度真正能耐受 95C。五、讨论表1为各种热水管材性价比。从表1可以看出，短期使用温度较高的有铝塑 复合管、PE-RT管，但是到长期使用温度为95E的就只有铝塑复合管，而且铝塑 复合管线膨胀系数为最低，受热变形最小，导热系数最大，可以在最大程度上传 递热量，节约能源，在提倡可持续发展的当今社会，能源节约为首。表1各种热水管材性价比名称PEX管PPR管铝塑复合 管PE-RT管PB管长期使用温度C）< 90< 70< 95< 90< 90短期使用温度（C）< 95< 95< 110< 110< 95软化温度（C）133131133

13、123124线膨胀系数（mm/（m-C）0.20.180.0250.190.13导热系数(W/ /m- K)0.410.240.450.40.33阻氧否匚否是否否热熔否是否是是成本较低较低中等较高二最咼注1:表中所述铝塑复合管内外层为 PEX注2:其中数据均从期刊杂志中的相关文章摘录。此外铝塑复合管的综合成本也比较低。铝塑管作为小口径户内用管（Dn< 32） 具有明显的性能和价格优势，首先 Dn32以下小管科盘卷供应，减少运输成本和 昂贵的管件，其次是因其线膨胀系数小（同铝相当），且柔性管可自动伸缩补偿， 小管在用作热水输送时亦无需作冷热补偿措施。下面就上述几种热水管材的耐温展开详细阐述

14、：聚丁烯PB管曾经在美国大量应用，在生活用水领域1991年的应用达到1400 万米,（当时在生活用水领域中交联聚乙烯 PEX管仅用50万米，氯化聚氯乙烯 PVC-C管用1200万米，铝塑复合管还没有应用）。但是由于管道系统错误地采用 了 acetal （polyoxymethylene） resin聚甲醛POM管件，聚甲醛被水中含的氯所 破坏后出现重大质量事故。因为不是聚丁烯管本身的原因，所以在标准和法规上 并没有因此限制在美国使用聚丁烯管道系统。但是事故使有关生产企业赔偿用户 的费用高达9.5亿美元，影响很大，实际上在美国市场上聚丁烯管道系统已经退 出。陶氏官方网站资料中“ DRINKING

15、WATERYSTEM”中注明PE-RT用于冷热水 输送外径在12-50mm管材耐温范围为20-90 C （最高到110C），此时管的寿命 至少为50年，压力0.2-1.0MPa。因此在使用PE-RT输送95C热水时也必须注意。 图2为PE-RT预测静液压强度参照曲线。丿.- 11 -盃IW3PE预测静液压豪度参照曲线图3 70 C条件下各种管材的等应变蠕变特性曲线4图3为各种管材在水温为70C条件下等应变蠕变特性曲线，当水温提高时， 同等的压力条件下，温度每增加10C，其寿命以2.5倍的速率降低。从图3可以看出，在以上4中管材中铝塑管的耐压强度最高， 且铝塑复合管 使用寿命曲线图为一直线，沒有

16、拐点，与金属管的特性相近，性能下降较小。虽 然PEX的使用寿命曲线也为直线，但是，其强度较铝塑管低，基本为铝塑管的二 分之一。PB PPRt材的使用寿命曲线为一折线，有较明显的拐点，表明，管材使用 一定时间后，性能下降较大。图2中的70T条件下的PE-RT与图3中的铝塑管比较，其使用寿命也为曲 线，与PB PPR情况类似，不能长期应用在此热水条件下。众所周知塑料所特有“粘弹性体”特性很明显，换句话说其“蠕变”和“应力松 弛”比较显著。以聚乙烯为例，一直径 315mm勺PE100管材在20C进行的恒定 应力下测试，恒定应力 8MPa下, 0.05小时的应变仅在0.7%左右，在1000小时 后就增

17、加到2%而50年的应变在3.5%2。可 见聚乙烯的蠕变和应力 松驰不仅是很显著的，而且相当快的。应力松弛为在物体的应变保持不变时，其内部应力随着时间的增长而逐渐减 小的现象。蠕变是指：在一定的温度和恒定的外力作用下， 材料的形变随时间的增加而 逐渐增大的现象。因为塑料管材的大分子比较松散，在常温下即处于塑性状态,塑料管材的蠕变行为对时间和温度有着强烈的依赖性，其数学表达式为（T?t），也就是说塑料管材的形变随着温度的升高，时间的延长而加大。换 言之，随着温度的升高、时间的延长，塑料管材的承压能力是会下降的。然而高分子塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两种。从理论上讲，热塑性塑料 是一种熔体，它没

18、有固定的熔点，成型后还可熔化，它的蠕变期较短。而热固性 塑料属晶体，成型后不会熔化，它的蠕变期非常长，在 100年中性能几乎不变。在目前常用的塑料管材中，PP-R PERT PB属于热塑性塑料，而PEX（交联聚乙 烯）属于热固性塑料。这样铝塑复合管在用于热水输送时有蠕变期极长、100年中性能几乎不变的PEX作为内外管，长期输送95°热水有了强有力的依托。3最后铝塑复合管中的铝合金的比重轻（2.7g/cm ）、比强度高（c t=110 120MPa，铝合金延展性好（断裂伸长率20%、铝塑管可以随意弯曲不反弹。 铝合金强度衰减温度在250r以上，在铝塑管实际使用温度（100C）以内，铝 合金强度保持不变，从而使铝塑管的长期耐热95度的性能更是有了可靠的保障。通过以上热性能对比，我们不难发现铝塑管是输送95C热水的最佳管材，除此之外，铝塑管的1）更接近金属管的性能，承