浅谈热塑性塑料管材的相关问题

1、浅谈热塑性塑料管材的相关问题摘要：近十年来，名目繁多的各种品牌的热塑性塑料管材及管件出如今市场上，有力地推动着市政工程的供水管材及建筑给排水管材的产品更新。关键词：热塑性塑料管材管材选用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(PV)在给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。UPV管材通常

2、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DN200的配水管道上，替代传统的灰铸铁管及镀锌钢管，但管材、管件连接根本上均采用胶圈柔性连接方式。该管材在16-710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(PV)、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，DPE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

3、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6.3Pa、8.0Pa、10.0Pa。对于允许最大设计应力分别为5Pa、6.3Pa、8Pa。目前国内产品的规格在16-160之间，最大可达400。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构造改性成三维交联网状构造，从而具有优良的温度适应性(-70-110)、耐压性(爆破压力6Pa)、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

4、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参加催化剂(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-射线照射聚乙烯管，激发聚乙烯分子链发生改变，产生交联反响，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10-32之间，少量达63，交联聚乙烯原料需进口。连接收件一般采用夹紧

5、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改性聚丙烯管聚丙烯管(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丙烯改性，进步了管材的抗冲击强度等性能。改性聚丙烯管有三种，即均聚共聚聚丙烯管(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯管(PP-B)、无规共聚聚丙烯管(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管是第三代改性聚丙烯，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

6、前国内产品规格在20-63之间。它是一种很有开展前景的新管材。1.1.5ABS管ABS管是丙烯腈、丁二烯、苯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。其中丙烯腈具有耐热性、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；苯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-2095之间平安使用)、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，据悉世界上能消费PB树脂的也只有两家

7、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爆破事故，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，据称美国已制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)五层构造构成。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

8、系统上。目前市场上供货的规格在1432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丙烯管，它是一种双层构造的铝塑复合产品，目前市场上的规格在1065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构造的铝衬塑复合管件，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、锁紧螺母四局部组成。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

9、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。这种管材具有三层构造，塑料与金属在管壁内互相包容，可防止塑料与金属骨架的别离与剥落。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DN200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

10、管它是在薄壁镀锌钢管内，经特殊过盈级配工艺复合聚丙烯管，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1/81/5。(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，在一样规格及水头损失时，比金属管道进步输水才能达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

11、。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构造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管材分级规那么在1996年“给水用聚乙烯(PE)管材国家标准的送审稿中，引用了?IS/DIS12162?热塑性塑料压力管材管件用料的分级规那么。此种分级规那么的根底是管材输送20

12、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一样的条件下，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那么，但在管道工压0.40.6Pa时，选择管材的压力级别一般为1.0Pa，有些城市选用达1.6Pa。当然，管材压力级别不同，管材壁厚等构造尺寸就不一，管材的价格也就不一样。3.2管材价格的比拟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1管长就有一个管件，管件价格对工程造价影响明显。表1局部热塑性塑料管销售价目表管材(元/米)；

13、管件(元/件)类别单一塑料管材复合管材工程外径UPVHDPEPEXPPRABS铝塑复合管PAP孔网钢带塑料复合管镀锌管衬塑铝合金衬塑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等径弯头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等径三通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、该价目表系成都市场价；公称压力。管材选用时，应考虑是室内安装还是室外安装；是明管还是暗管；是埋地还是架空；是一般工程还是级别较高的工程。3.3管材采购时外观的鉴别市场上的管材的品种多，厂牌多，价格不一，采购时要注意厂家的可信度，对单一材质的塑料管要重点抽查管壁厚度是否符合标准要求，要观察出厂日期，出厂时间太久的管材不宜采购。对于复合管材，还要注意截面构造的均一性，粘合的可靠性及金属层焊接状况。作为输送自来水的塑料管及管件，应为蓝色或带有蓝色线条的黑色管及管件

16、。3.4管材的堆放塑料管材通常怕紫外线，应存放在库房或工棚内。有条理地摆放，堆叠高度适当，不使下层管材受压变形。3.5管材的连接收材有多种类别，但连接方式归纳起来有四种，即胶合剂粘接、胶圈夹紧式连接、热熔式插接、电熔合连接。针对UPV管而言，采用粘接时应注意以下几点：(1)管材与管件的配合间隙不大于0.2；(2)胶合剂质量稳定；(3)粘接操作过程标准、认真；(4)管路粘接后应在24小时内不被振动；(5)施工环境枯燥，湿度较低；(6)管路安装应考虑管材热胀冷缩的对应措施。由于在施工中，上述各点落实上有一定难度，不少供水企业在安装UPV管时，乐于使用胶圈柔性连接。但也应注意以下几点：(1)胶圈材质

17、符合要求；(2)逗管操作时，注意轴线一致，用力匀称；(3)管材接口工作面清洁，并涂光滑剂，选择光滑剂时，一那么对人无害，二那么对胶圈无损；(4)柔性连接的三通、弯管的受力面应作挡墩；(5)逗接过程应保持内留一定间隙。对于HDPE管材而言，通常采用电熔合连接。它是将电阻丝预先埋在管件中，在施工现场，只需将专用焊接仪的插头与管件的插口连接，便可将管件与管材熔合在一起，它要求管材与管件配合间隙适当，接触部位干净；HDPE管可以注塑热熔管件现场用热熔承插焊机对接方式连接；也可用热熔对接焊机将两管端面热熔后对接，其中较大口径管件是用多角焊机加工成型。由于后两种连接方法容易，管件廉价，有利于管材的推广。复

18、合管材的连接，多数采用金属管件或聚甲醛管件，以胶圈夹紧式连接，这种方式操作方便，拆改容易，唯锥形胶圈及压圈的方向不可倒置，夹紧用力适当。3.6沟槽塑料管一般敷设在无机动车的人行道或住宅小区内为好；在小街巷内敷设时，管顶覆土深度不宜小于0.6；管道根底应为砂土，否那么要作砂垫层，管四周的回填土中不应有硬块挤压管体。由于塑料管是非导电材料，埋于地下后，维修时寻管困难，故在管道顶部应敷设一条导电线。4、在推广塑料管材中需要注意的几个问题4.1建议国家相关部门加强对塑料管材的研究工作。现有文献述及塑料管在低温下的快速开裂远比蠕变开裂问题严重，应研制具有高性能阻止快速开裂的原材料配方。快速开裂是客观存在的现象，它通常分两个形成阶段，即产生裂纹，裂纹迅速扩展，扩展速率达100500/s，往往使管道运行带来灾难性后果。不过管材柔性连接，可缩小管线快速开裂时的影响范围。4.2尽快完善各类管材产品的国家标准，以利标准产品质量，目前只有UPV管及