PE-RTⅡ型耐热聚乙烯保温复合塑料管的设计应用

1、PE-RT型耐热聚乙烯保温复合塑料管的设计应用董岁具;孙伟丽;杨泉【摘 要】本文以某小区供暖改造工程项目为例,经过介绍 PE-RT型管道材料性能及使用条件,整理管道规格的选取方法,汇总塑料管道设计计算公式,提出管道安装中连接时的注意事项,总结 PE-RT型耐热聚乙烯保温复合塑料管在低温热水供暖管网工程设计中的选型进程和计算方法.【期刊名称】河南科技【年(卷),期】2017(000)015【总页数】3 页(P54-56)【关键词】保温复合塑料管;PE-RT型塑料管;直埋敷设;设计应用【作 者】董岁具;孙伟丽;杨泉【作者单位】郑州市热力总公司,河南 郑州 450006;河南省城乡计划设计研究总院有

2、限公司,河南 郑州 450044;郑州市热力总公司,河南 郑州 450006【正文语种】中 文【中图分类】TU995集中供暖由于能源综合利用率高，是目前我国北方地区较普遍的供暖方式。小区内供暖二极管网普遍使用埋地钢质管道，在使用中频频出现由于接头侵蚀产生泄漏和损坏、侵蚀和锈蚀产生锈渣污染水质，并且堵塞仪表阀门等部件，出现了管网使用寿命短、供暖热计量无法真正实现等问题。为解决目前存在的问题，国家建设主管部门把耐热性能好的 PE-RT型塑料管道引入供暖行业，用于集中供暖的二极管网。由于 PE-RT型耐热聚乙烯保温复合塑料管是近两年国内刚推出的新型管材，目前该管材的设计应用还不是很多，本文以郑州市某

3、小区供暖改造工程为例，从管材 PE-RT型耐热聚乙烯保温复合塑料管的设计应用。2080721m5.4m2200m。项目采用3 240kW，设计供回水温度70/50，0.6MPa，采用直埋敷设。根据室外气温情况，在满足典范测点房间室温不低于标准值的要求下，二极管网采用质-量并且调的调节运行方式。管道设计使用寿命和设计应力PE-RT型保温复合塑料管道作为一种新型耐热聚乙烯管道，具有耐侵蚀性，使用寿命长的特点1。国家标准塑料管道系统用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度（GB/T18252-2008）中规则，关于于 PE-RT型耐热聚乙烯工作管，当 40T50时，外推时间因子 ke 为

4、 50，即可推出保温复合塑料管材在 70下应用的外推时间极限可达 50a。考虑到供暖系统不是常年连续运行，PE-RT型保温复合塑料管道在 70下的供暖系统使用寿命可以超过50a。PE-RT型工作管及管件的设计应力是选用管道规格的重要基础参数，该值与具体的温度、时间条件紧密相关，至于工程中低温热水供暖系统的选用，有两种方法。第一种，在冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）管道系统（GB/T28799）中依照使用条件级别查取使用。标准中关于于热水供暖系统有两种使用条件级别，即地板下供热和低温暖气、较高温暖气，关于应的设计应力值诀别为3.60MPa 和 3.16MPa 。地板下供热和低温暖气级别关于应的设

5、计温度为60时使用时间25a，设计温度为40时使用时间 20a，设计温度为 20时使用时间 2.5a，最高温度 70时使用2.5a100100h70/50的设计供回水3.60MPa寒地区的有所不同，直接选用该取值虽可以满足工程要求，但是较为保守。第二种，可以依据管网运行条件和当地的气象参数情况，自行确定使用条件，根据冷热水系统用热塑性塑料管材和管件（GB/T18991）中 Miners 规则可以计算相应条件下的设计应力。依据郑州市的供暖运行情况，本工程温度和时间条件设计温度为 60下时使用时间 10a，40时使用时间 25a，冷态温度 20时使用时间 14a，最高温度 75时使用时间 1a，故

6、障温度 95时使用时间 100h。计算进程中，设计系数取值情况为：设计温度关于应取 1.5，最高温度关于应取 1.3，故障温度关于应取 1.0，冷态温度关于应取 1.25。设计应力计算结果为 4.02MPa，本工程PE-RT型工作管管材的设计应力也可以取值为 4.02MPa。管材耐温耐压性能管材在不被损坏时间内关于应的静液压强度（环应力）值，从而可知管材的耐温性能 与设计应力的使用时间直接相关。依照管道设计使用寿命和设计应力的有关数据可 知，PE-RT7050a。当供暖系统的设计温度高于70且管网运行情况比标准中推荐的使用条件要求高时，需要验算管材的耐温性能是否可以满足工程要求。工程设计中，可

7、以在设计命为50a的设定条件下，根据工程的设计温度和管网运行条件，确定管道寿命周期内温度的时间分布情况，依照Miners规则，计算管材的设计应力，再依据工程设计压力，校核设计应力取值是否可以满足工程选用管道规格的需要，进而确管材的耐温性能是否满足要求。PE-RT型工作管可以满足国内常用的低温热水散热器（设计供水温不超过 85）供暖系统的温度要求。管材的最大允许工作压力可按公式（1）计算：式 1 中：P 为最大允许工作压力，MPa； 为关于应级别下的设计应力 MPa；n 为公称外径，mm；en 为公称壁厚，mm。关于于本工程，管道系列依照常用 S5 和 S6.3 系列选取情况下，计算的最大允许工

8、作压力诀别为 0.80MPa 和 0.630MPa，设计压力 0.6MPa 小于最大允许工作压力， 满足要求。线性膨胀、弹性模量特性PE-RTII1.2104m/mK，而常用的材Q235-B1.2105m/mK，PE-RTII10PE-RT型管材的弹性模量值如下：20时为850MPa，60330MPa，80160MPa206000MPaPERT II200PE-RT II因此，相同的应用条件下，塑料管的膨胀力一般不到钢管的 1/50。钢管是 100% 弹性的材料，和传统的金属材料不同，PE-RT型材料是一种粘弹性材料，粘弹性材料具有弹性和粘性的双重特性。塑料管和钢管的另一个区别体现在热胀冷缩特

9、性上，塑料管的膨胀量很大，但是膨胀力很小；而钢管相反，膨胀量很小，膨胀力很大。PE-RT型保温复合塑料管工作管的管道规格尺寸PE-RT型工作管及管件的管系列（S）应根据管道在相应使用条件下的设计应力和管道系统设计压力来计算。S（2）圆整。式 2 中：S 为管系列； 为设计应力，MPa；P 为系统设计压力，MPa。0.6MPa3.60MPa，计算结6S54.02MPa6.6，管S6.3。由此可见，根据情况核算设计应力值，可以更好地选取管道规格，在满足技术要求的前提下节省工程投资。外护管的规格尺寸称直径和最小壁厚表（1），根据外护管公称直径和最小壁厚可以选取高密度聚乙烯外护管的规格尺寸。本工程采用

10、无填补直埋敷设，复合塑料保温管道的应力验算依照城镇供热直埋热 水管道技术规程的相关要求，应采用应力分类法。供热介质参数和安装温度应符 合下列规则：热水管网供、回水管道的计算压力应采用循环水泵最高出口压力加 上循环水泵与管道最低点地高差产生的静水压力；管道工作循环最高工作压力， 应采用室外采暖计算温度下的热网计算供水温度；管道工作循环最低温度，关于于全 年运行的管网温度设计应为 30，关于于只在采暖期运行的管网温度设计应为 10；计算安装温度取安装时当地的最低温度。复合塑料保温管道如采用固定安装，锚固安装的应力计算应考虑保温复合塑料管道的自由膨胀力大小。单位长度塑料管道自由膨胀力应按公式（3）计

11、算。3：FkN；ERT的弹性模量，MPa；Am2；1.210-4m/（mK）；TK。由公式（3）可知，管道的自由膨胀力与温差、管道的截面面积、管道材料的线性膨胀系数以及管道材料的弹性模量有关。弹性模量越大，膨胀力越大，管道的截面面积越大，膨胀力越大。工程设计中，考虑到运行时的最不利情况，PE-RT型管材的弹性模量一般依照 20时 850MPa 取值较为合理。工作管公称外径小于 90mm 时，宜采用电熔管件进行连接；工作管公称外径大于等于 90mm 时，应采用热熔关于接连接或电熔承插焊接。管材、管件连接必需根据不同连接形式选用专用的连接工具。焊接机具应由管材、管件供应商予以确认。应采用相同牌号材料生产的管材和管件进行电熔焊接连接和热熔关于接连接，当无法避免时应进行焊接工艺评定。复合塑料保温管道工作内管与金属管道或阀门、流量计、压力表等管道配件的连接可采用法兰连接。PE-RT50a，关于于设计供水温度不超过50a，使用寿命方面优于目前常用的钢质管道。设计参数和管网运行条