pb管道系统的研究与应用

pb管道系统的研究与应用

聚丁烯管道系统是建筑物用于冷热水的重要管道之一。一般聚丁烯用PB(Polybutene)表示,但比较确切的化学名称为Polybutene-1(PB-1)。由于PB具有耐热性、抗蠕变性能及化学稳定性好、在低温下柔韧抗裂、安装简便及安全卫生等优点,近几年PB管道系统在我国的应用,尤其在建筑物内热水及采暖系统上的应用不断增长,但其价格较高也限制了PB管道系统在我国应用的速度。目前我国PB管材管件的主要生产厂家有上海乔治.费歇尔管路系统有限公司、青岛派标管业科技有限公司、佛山协和安固管件有限公司等。1pb管道的特性1.1pb树脂生长PB是由丁烯-1在催化剂作用下聚合而成的,具有线型、高等规度、结晶度较低的聚合物。目前世界上能生产PB树脂的厂家很少,Basell是主要生产厂家之一。该公司不仅生产管材用的PB树脂,还生产其他用途(如薄膜等)的PB树脂。下面介绍Basell公司的管材用PB树脂,见表1和表2。PB有4种晶型,PB从熔融状态凝固的过程中主要形成亚稳定的晶型Ⅱ(四方晶系),经过几天其结晶形态由晶型Ⅱ转变成稳定的晶型Ⅰ(孪生六方晶系),这种特性在管材的生产工艺中有所体现。1.2pb材质对pb晶型的影响在一般的挤出工艺中,刚挤出成型的PB管材制品的结晶形态为亚稳定的晶型Ⅱ(四方晶系),制品较软,易变形。在常温常压下放置7～10d,其结晶形态由晶型Ⅱ转变成稳定的晶型Ⅰ(孪生六方晶系)。结晶度、硬度、刚性和力学性能亦随之增加。所以,挤出的PB管材应松散成卷或松散水平放置,让其有7～10d的存放期以适应晶型改变过程以及由此产生的约2%的收缩率。PB管挤出工艺中的另一个特点是,由于PB树脂的相对分子质量较大,分子链较长,挤出成型时,需要将卷曲的大分子链拉直,易于从机头口模中挤出成型,因此,在机头上需要加装一台马可泵。1.3pb材质自身的特性PB是聚烯烃材料之一,它除具有聚烯烃共有的耐化学腐蚀、易焊接等性能,还具有优异的抗蠕变性、高柔韧性等独特的性能。因此,PB管材也具有独特性能,主要如下:耐高温和高压,可在较宽的温度和压力范围内应用;低温下具有好的柔韧性;优异的抗蠕变性能;多种连接方式;安装简便;传输声音小;可再生利用,有利于环保。1.4金属接头接mPB管材与管件的连接方式有三种方式:机械连接(M),即用金属接头夹紧式连接;热熔承插连接(SW)和电熔焊连接(EF),是采用与PB管材相同材质的管件与管材或管材间的熔融连接。2mm.对于熔接连接的PB管材,为确保熔接质量,管材的最小壁厚为1.9mm。其他主要质量要求根据2004年10月1日实施的国家标准GB/T19473.2-2004《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统第2部分:管材》,主要有以下几个方面。2.1pb管道的物理强度见表32.2热环试验热循环试验按表4条件进行,试验中管材、管件以及连接处应无破裂、无渗漏。2.3系统适用性试验PB管材与管件连接后,根据连接方式,按表5要求,应通过耐内压、弯曲、耐拉拔、热循环、循环压力冲击、耐真空等系统适用性试验。其他性能试验:弯曲、耐拉拔、循环压力冲击和耐真空试验,只在管材与管件采用机械连接时才需要试验,这里不再叙述。3pb管道的应用3.1输送热水的使用条件PB管道系统按国标GB/T18991-2003《冷热水系统用热塑性塑料管材和管件》的规定,按使用条件选用其中的1、2、4、5这四个使用条件级别,见表6。每个级别均对应于一个特定的应用范围及50年的使用寿命,在实际应用时,还应考虑0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa不同的设计压力。表3中的任意级别都应同时满足在20℃和1.0MPa下输送冷水达50年的使用寿命。所有加热系统的介质只能是水或经处理的水。3.2pb管道系统介绍PB管材的使用条件级别和设计压力选择对应的管系列S值,见表7。从上可知,如果实际使用的PB管道系统符合表6中的某一级别,设计压力为0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa及1.0MPa之一,即可从表7中方便地选择出所需要的管材系列,从而给设计和使用者带来了便利。3.3合龙段的破坏时间计算在10℃至95℃温度范围内的最小预测静液压强度参照曲线可以由下列方程推导出:第一条支线(即图2中拐点左边的直线段):第二条支线(即图2中拐点右边的直线段):式中:t-破坏时间/h;T-温度/K;σ-管材的静液压应力(环应力)/MPa通过预测静液压强度参照曲线可以推测出在一定的静液压应力及使用温度下管材可能使用的年限。3.4pb管道的用途(1)冷热水管道(2)供暖管道(3)农业使用管理(4)除雪管(5)pb适用于供热管道PB管材属于聚烯烃管材中的一种,无毒、无味,可用于饮用水管道系统中。同时它更适用于热水管道中,如建筑物内的热水管道、温泉用管、太阳能用的热水管等。PB管材可在较宽的温度和压力范围内长期应用,这种管材用于供暖管道上具有优越性,也更加适合,如散热器供暖系统和地面辐射供暖系统等。PB管材具有耐腐蚀、柔软性及抗紫外线性强等特点