隨著高分子材料技術(shù)的飛躍進(jìn)步，塑料管材的開發(fā)利用也不斷深化。近二十年來，我國塑料管村的開發(fā)研制及生產(chǎn)推廣均取得重大成果?，F(xiàn)今，已開發(fā)出可用于給水管道工程的塑料管材有 UPVC管， PE管、 PB管、 PEX管、PP—C管、 PP—R管以及金屬——塑料復(fù)合管。這些管樹材料性質(zhì)不盡相同、生產(chǎn)工藝各有特點(diǎn)、主要應(yīng)用范圍也各有差異，但應(yīng)用于給水管道工程其重量輕、便于運(yùn)輸及安裝、管道內(nèi)壁光滑阻力系數(shù)小、防腐性能良好、對(duì)水質(zhì)不構(gòu)成二次污染卻都是共通的。
本文綜合有關(guān)資料，就目前市場(chǎng)上常用的用于給水管道工程的新型塑料管樹的材料性質(zhì)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)工藝、應(yīng)用范圍等作些介紹，供同行參考。
一、硬聚氨乙烯管(UPVC)管
硬聚氯乙烯管是國內(nèi)目前塑料管材的主導(dǎo)產(chǎn)品。 UPVC給水管材管件1983年列入國家“七.五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，經(jīng)過十多年的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐，無論在產(chǎn)品的生產(chǎn)還是在實(shí)際工程應(yīng)用方面，均積累了大量的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)
1、材S4性質(zhì)及生產(chǎn)工藝 硬聚氯乙然屬熱塑性塑料，其制成品UPVC管材質(zhì)較輕，密度為1350(n1460k8/m3(鋼材為7800kg/m3)，維卡軟化溫度86℃，抗拉、抗彎、抗壓縮強(qiáng)度較高，但抗沖擊強(qiáng)度相對(duì)較低。
UPVC管普遍采用擠壓成型工藝，擠出機(jī)又分 單螺桿、雙螺桿，就擠出工藝而言，雙螺稈擠出機(jī)要優(yōu)于單螺稈擠出機(jī)。目前，國內(nèi)生產(chǎn) UPVC管道的有400余生產(chǎn)廠家。
2、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)
目前國內(nèi) UPVC供水管的生產(chǎn)廠家，絕大部分是按國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)管材，但仍有相當(dāng)多的廠家受引進(jìn)設(shè)備限制或產(chǎn)品外銷，采用英標(biāo)(BS)、日標(biāo)(JIS)、德標(biāo)(DIN)或IS0標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)管材。對(duì)用戶來說，不同標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的管材，其內(nèi)外徑及壁厚均不同，這是在選用時(shí)必須予以注意的。我國UPVC給水管設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)程明文規(guī)定，選用管材必須是按中國國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。
我國于1988年制訂了 UPVC給水管材國家標(biāo)準(zhǔn)GB10002.1—88，96年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，頒布了新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10002.1—1996，非等效采用了IS04422：1990國際標(biāo)準(zhǔn)。管件標(biāo)準(zhǔn)GB10002.1—88現(xiàn)正予修訂。按目前的國家管材標(biāo)準(zhǔn)，管材口徑的直徑(外徑)20mm至直徑酗0mm共28個(gè)直徑規(guī)格，壓力等級(jí)0.6Mpaol1.6Mpa，共5個(gè)等級(jí)。
根據(jù)國內(nèi)多家自來水公司的經(jīng)驗(yàn)，室外UPVC管道宜選用壓力等級(jí)1.0 Mpa的。UPVC給水管設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)程規(guī)定的口徑分類為20mm”630mm，并對(duì)管材國標(biāo)所規(guī)定的口徑分類作了刪減，以便于供水企業(yè)備品備料。
3、連接方式、配件
UPVC給水管的連接方式與配件一直是制約其在工程中應(yīng)用的重要因素。經(jīng)過10多年的應(yīng)用實(shí)踐，管材連接技術(shù)與配件的開發(fā)研制均有長足的發(fā)展與進(jìn)步。
目前，國內(nèi)已可生產(chǎn)口徑大于等于63mm的柔性接口(R—R)管材，口徑在63mm以下的亦可采用柔性的活接頭方式予以連接?？梢哉f，粘接接口(T—S)方式將逐漸被柔性接口方式所取代，這是大勢(shì)所趨。配件方面，90年代初手工制造配件的方式已基本淘汰，近幾年廠家己生產(chǎn)出采用粘接方式連接的三通、彎頭等，也有采用鋼塑配件替代的。99年4月，江蘇某廠已成功開發(fā)出柔性接口的全塑化三通、彎頭等配件，口徑100mm、150mm、200mm三種，基本滿足了小區(qū) UPVC給水管道工程的需求。
4、適用范圍
UPVC給水管主要適用于室外埋地供水管道，國內(nèi)水司統(tǒng)計(jì)資料表明，選用口徑多在250mm及其以下。在建筑給水(室內(nèi)給水)方面UPVC管也有應(yīng)用，但效果并不理想。近年來，隨著聚丙烯、聚丁烯、交聯(lián)聚乙烯、鋁塑復(fù)合管的興起，UPVC管將會(huì)迅速談出建筑給水工程領(lǐng)域。
二、聚乙烯管( PE管)
聚乙烯管在燃?xì)夤艿拦こ讨惺褂枚嗄?，有成功的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。近幾年，在農(nóng)村給水工程中亦有大量應(yīng)用。國外大量應(yīng)用于市政埋地給水管，國內(nèi)有幾家企業(yè)已致力于這方面的開發(fā)研究工作，‘總體說來尚處于起步階段。
1、材料性質(zhì)及生產(chǎn)工藝
聚乙烯也是一種熱塑性塑料，可多次加工成型。密度是聚乙烯的重要性能指標(biāo)之一，有高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)之分。密度越高，相對(duì)硬度、軟化溫度、抗拉強(qiáng)度越高，但脆性增加、柔韌性下降、抗開裂性能力下降。給水管道一般采用高密度聚乙烯，燃?xì)夤艿酪话悴捎酶呙芏群椭忻芏染垡蚁?。高密度聚乙烯密?50 kg/m’較 UPVC為輕，軟化溫度120℃較 UPVC管為高。其柔韌性、抗沖擊能力均高于 UPVC管，連接方式優(yōu)于UPVC管基本上可保證連接處不泄漏(屬本體連接)。此外，聚乙烯本身是一種無毒塑料。歐美國家 HDPE給水管的用量逐年增加，UPVC管的用量逐年下降。一般的看法是在給水管道工程中， HDPE管最終將取代 UPVC管。聚乙烯管村同 UPVC管材一樣，普遍采用擠壓成型生產(chǎn)工藝，管件采用注塑成型生產(chǎn)工藝。
四、交聯(lián)聚乙烯(PEX)管
交聯(lián)聚乙烯是在普通聚乙烯原料中加入有機(jī)硅烷接技材料，由線性分子結(jié)構(gòu)改性成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改變了普通聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)，從而改變了其性能。
1、材料性質(zhì)及生產(chǎn)工藝
PEX與 PE管一樣，無毒、無味，耐壓、穩(wěn)定性和持久性好，其獨(dú)特的耐溫性能(—70℃cn l10℃)，使其成為室內(nèi)冷熱水供應(yīng)的推薦管材。PEX管的密度950 kg/m3。PEX管的生產(chǎn)工藝是以聚乙烯為基體樹脂，以硅烷為鍵橋材料，原材料通過精密計(jì)量系統(tǒng)，進(jìn)入專門設(shè)計(jì)的反應(yīng)擠出機(jī)，將硅烷的乙烯基與聚乙烯一步完成接枝和成型，構(gòu)成三維立體分子網(wǎng)絡(luò)。這種一步法生產(chǎn)工藝是目前國際上廣泛采用的變聯(lián)聚乙烯管材生產(chǎn)方式，國內(nèi)引進(jìn)的生產(chǎn)線也是一步法生產(chǎn)工藝。
2、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)
國內(nèi)目前生產(chǎn)PEX管的廠家不多，其生產(chǎn)技術(shù)均是從國外引進(jìn)的，采用的標(biāo)準(zhǔn)也是參照國際標(biāo)準(zhǔn)制訂自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并報(bào)地方政府批準(zhǔn)。PEX管的口徑(外徑)現(xiàn)有16M、20mm、25mm、32mm、40mm、501m、63mm7種規(guī)格。
3、連接方式、配件
PEX管道之間的連接采用廠家配套提供的銅質(zhì)連接件及緊固環(huán)，擯卡箍式或卡套式方式連接。 PEX管道與其他金屬管道連接，采用專用的外螺紋卡箍式或卡套式連接配件。
4、適用范圍
PEX適用于室內(nèi)冷熱水供應(yīng)管道。系統(tǒng)工作壓力水于等于0.6Mpa，長期工作溫度小于等于75℃(建筑給水排水規(guī)范要求)。上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室于98年底發(fā)布了推薦性地方應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)“建筑給水交聯(lián)聚乙烯(PEX)管道工程技術(shù)規(guī)程”，內(nèi)容涉及PEX管的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收三個(gè)方面。
五、聚丙烯共聚物 PP—R、 PP—C管
聚丙烯是無色、無味、無毒帶白色蠟狀顆粒材料，具有優(yōu)良的耐熱性能及較高的強(qiáng)度，但熔融粘度低，存在低溫脆性缺陷，須對(duì)其進(jìn)行改性以適用管道生產(chǎn)的需要。目前普遍采用的改性方法是使 PE與 PP(聚丙烯)在分子鏈級(jí)進(jìn)行共聚，其產(chǎn)品稱為聚丙烯共聚物，由其生產(chǎn)的管道在原料生產(chǎn)、加工、廢棄處理過程中不會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成損害，因而被稱為綠色建樹。
目前，國內(nèi)市場(chǎng)上的PP管樹有PP—C、 PP—R兩種，均屬 PP與 PE的共聚物。兩者的區(qū)別是：① PP—C，其聚乙烯含量為7(n ll地;②PP—R，聚乙烯含量為3(n5%;②PP—C壁厚較同規(guī)格的 PP—R為薄;④按目前德國的分類法， PP—C屬第二代(二型)， PP—R屬第三代(三型);⑥ PP—R抗沖擊性能優(yōu)于 PP—C。 PP—C、 PP—R的物化性能，應(yīng)用范圍基本相同，故下面僅介紹三型聚丙烯(PP—R)。
1、材料性質(zhì)及生產(chǎn)工藝
PP—R無毒、衛(wèi)生、可回收利用。 PP—R的維卡軟化溫度為131℃，最高使用溫度為95℃，長期使用溫度為70℃，屬耐熱、保溫節(jié)能產(chǎn)品。其密度900k8/m：。PP—R管道采用擠壓成型工藝生產(chǎn)， PP—R管件采用注塑成型工藝生產(chǎn)。
2、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)
目前國內(nèi)尚未制訂統(tǒng)一的國家管材標(biāo)準(zhǔn)。PP—R生產(chǎn)線多從德國引進(jìn)， PP—C生產(chǎn)線多從韓國引進(jìn)。生產(chǎn)廠家多是參照德國標(biāo)準(zhǔn)制訂自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。PP—R生產(chǎn)規(guī)格從20mm至160mm 多種管徑類別。
3、連接方式與配件
PP—R管材及配件之間采用熱熔連接。 PP—R與金屬管件連接時(shí)，采用帶金屬嵌件的聚丙烯管件作為過渡，該管件與 PP—R采用熱熔連接，與金屬管采用絲扣連接。
4、適用范圍
PP—R管適用于建筑物室內(nèi)冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)，也廣泛適用于采暖系統(tǒng)。歐洲在建筑物冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，使用 PP—R較為普遍，己上升為主導(dǎo)產(chǎn)品。吉林省建設(shè)廳、吉林省技術(shù)監(jiān)督局于98年七月發(fā)布了吉林省地方標(biāo)準(zhǔn)“改性聚丙烯(PP—C)地面輻射手暖、建筑給水及熱水供應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)”。上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室98年12月發(fā)布了推薦性地方標(biāo)準(zhǔn)“建筑給水聚丙烯管道(PP—R)工程技術(shù)規(guī)程”。
六、金屬塑料復(fù)臺(tái)管
金屬塑料復(fù)合管很多，有鋼塑管、銅塑管、鋁塑管、鋼骨架塑料管等。鋁塑復(fù)合管是近幾年發(fā)展迅速的一種新型管樹，本文就鋁塑復(fù)合管作些介紹。
1.材料性質(zhì)及生產(chǎn)工藝
鋁塑復(fù)合管是以鋁合金為骨架，鋁管內(nèi)外層都有一定厚度的塑料管。塑料管與鋁管間有一層膠合層(親和層)，使得鋁和塑料結(jié)合成一體不能剝離。目前用于鋁塑復(fù)合管的塑料幾乎均是 PE管， PE管又分 HDPE或 PEX。 HDPE或稱通用性鋁塑復(fù)合管，適用于水溫莖40℃; PEX稱內(nèi)外交聯(lián)聚乙烯鋁塑復(fù)合管，適用于水溫75℃。
鋁塑復(fù)合管外屬聚乙烯厚度不小于0.4mm，內(nèi)層聚乙烯不小于0.8mm(外層厚度的2倍)，鋁帶厚度0.2--0.25mm。膠合層所使用的粘接劑(熱熔膠)主要采用共聚改性聚乙烯或化學(xué)接枝聚乙烯。
鋁塑復(fù)合管具有良好的金屬特性和非金屬特性。鋁塑復(fù)合管的生產(chǎn)現(xiàn)有兩種工藝：共擠復(fù)合式、分步嵌合式。共擠復(fù)合式是內(nèi)外塑(含熱熔膠)及鋁管一次擠壓成型，一般適用于口徑在32mm以下的管道分步復(fù)合式由擠內(nèi)塑管。擠內(nèi)膠一裹覆鋁管一擠外膠一擠外塑管分步進(jìn)行
2.鋁塑復(fù)合管的主要特點(diǎn)及用途
復(fù)合管是以金屬管材為基礎(chǔ) , 內(nèi)、外焊接聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯等非金屬材料成型，具有金屬管材和非金屬管材的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合管大多是由工作層(要求耐水腐蝕)、支承層、保護(hù)層(要求耐腐蝕)組成。它的特點(diǎn)是重量輕、內(nèi)壁光滑、阻力小、耐腐性能好;復(fù)合管材是管徑≥300mm以上給排水管道最理想的管材。它兼有金屬管材強(qiáng)度大,剛性好和非金屬管材耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。
復(fù)合管的連接宜采用冷加工方式,熱加工方式容易造成內(nèi)襯塑料的伸縮、變形乃至熔化。一般有螺紋、卡套、卡箍等連接方式。由于復(fù)合管尚屬新型管材，我國還未有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范。設(shè)計(jì)及施工人員往往套用鍍鋅管的工藝來進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工.
3、復(fù)合管分類及其特點(diǎn)和用途
目前市場(chǎng)較普遍的有鋁塑復(fù)合管、銅塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管、涂塑復(fù)合管、鋼骨架PE管等。
1、鋁塑復(fù)合管(PAP)：鋁塑復(fù)合管是通過擠出成型工藝而制造出的新型復(fù)合管材，它由聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)——粘合劑層——鋁層——粘合劑層聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)五層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中鋁層分搭接焊、對(duì)接焊成型工藝。由于鋁塑復(fù)合管是夾有金屬管的塑料/金屬復(fù)合管，故集金屬管和塑料管兩者的優(yōu)點(diǎn)于一身。內(nèi)外兩層PE具有無毒、耐腐蝕、質(zhì)輕、脆化溫度低等特點(diǎn)。PE經(jīng)交聯(lián)后則使其耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度等得到明顯提高。中間的鋁管除對(duì)PE起增強(qiáng)作用，使管材的耐壓強(qiáng)度大大提高外，還具有100%隔氧，徹底消除滲透;良好的隔磁和抗靜電性能;良好的塑性變形能力，使管材可以任意變形;加強(qiáng)管材的縱向散熱能力，增加了管材的阻燃效果;熱膨脹系數(shù)低于PE，降低了復(fù)合管的綜合熱膨脹系數(shù)，使管材尺寸穩(wěn)定性提高等作用。從而使鋁塑復(fù)合管具有獨(dú)特的性能和應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn)：
①耐壓強(qiáng)度高，耐溫性能好(PAP管工作溫度-40～60℃、XPAP管工作溫度-40～95℃)，衛(wèi)生無毒，使用壽命長，可應(yīng)用于建筑冷熱水管道。
?、诩瘎?cè)嵋惑w，可迅速消除管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力沖擊，不會(huì)產(chǎn)生水錘噪聲。
?、鄄捎们度電A緊式接頭連接，安裝方便;管材能自由彎曲，可減少管接頭、彎頭?？蓮澢环磸棧呻S實(shí)際情況繞過梁柱等構(gòu)件，減少大量彎頭，比鍍鋅鋼管節(jié)省人工50%。
?、軣崤蛎浵禂?shù)為2.5×10?6m/m.K，僅為聚氯乙烯管的1/8。
⑤阻燃性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚氯乙烯管，耐腐蝕性好，可輸送各種腐蝕性液體、氣體。
2、鋼塑復(fù)合管：PVC襯里鋼管。這是國外70年代發(fā)展的新型給水管材，因PVC等塑料管存在強(qiáng)度較低、耐壓不夠充分等弱點(diǎn)，在負(fù)荷較苛刻的場(chǎng)合應(yīng)用就顯得勉強(qiáng)，此時(shí)就要求用金屬管。PVC襯里鋼管就是基于這一點(diǎn)而得到發(fā)展的。在傳統(tǒng)的輸水鋼管內(nèi)插入一根薄壁的PVC管，使兩者緊密結(jié)合，就成為PVC襯里鋼管管材。它兼有塑料管和鋼管的優(yōu)點(diǎn)而避免了它們的缺點(diǎn)。其連接方法也為管螺紋，同原有的鍍鋅管系統(tǒng)完全相容，應(yīng)用極為方便。因此在日本、美國、歐洲均有很大發(fā)展，因其價(jià)格較傳統(tǒng)的銅管、不銹鋼管低很多，特別在高層建筑中得到肯定。
PE粉末樹脂襯里鋼管。這是國外70年代末、80年代初開發(fā)的新管材。其開發(fā)目標(biāo)是同PVC襯里鋼管有同樣的性能但經(jīng)濟(jì)性能要更好。它是在輸水鋼管內(nèi)壁融熔一層PE粉末樹脂而成的。近年來上海、四川、浙江一帶已有開發(fā)商將此種管材以低于鋁塑復(fù)合管的價(jià)格投入市場(chǎng)，是很有競(jìng)爭(zhēng)力的。按襯里鋼管的特性可以認(rèn)為它是塑料管化的鋼管，也就是說襯里鋼管是具有塑料管優(yōu)點(diǎn)的鋼管。
另外，值得一提的是最近四川已有開發(fā)商開發(fā)出一種擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的給水用襯塑鋼管，它是由內(nèi)壁帶凸型網(wǎng)狀花紋的鍍鋅焊接鋼管與無毒丙烯塑料管經(jīng)機(jī)械復(fù)合成。除具有目前市場(chǎng)上的鋼塑復(fù)合管的一切優(yōu)點(diǎn)外，還因其內(nèi)層鋼管具有經(jīng)特殊工藝加工成的凸型網(wǎng)狀花紋，大大地增強(qiáng)了復(fù)合的可靠性、較好地解決了內(nèi)外層不同材料間的熱膨脹的一致性問題，且采用卡環(huán)式快裝接著連接，安裝便捷，可靠性高，在鋼塑管中獨(dú)樹一幟。
3、鋼骨架 PE 管：鋼骨架PE管是以優(yōu)質(zhì)低碳鋼絲為增強(qiáng)相，高密度聚乙烯為基體，通過對(duì)鋼絲點(diǎn)焊成網(wǎng)與塑料擠出填注同步進(jìn)行，在生產(chǎn)線上連續(xù)拉膜成型的新型雙面防腐壓力管道。管徑為Φ50～Φ500，法蘭連結(jié)，主要用于市政、化工和油田管網(wǎng)，價(jià)格較貴。
4、涂塑鋼管：涂塑鋼管是在鋼管內(nèi)壁融溶一層厚度為0.5～1.0mm的聚乙烯(PE)樹脂、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、環(huán)氧(EP)粉末、無毒聚丙烯(PP)或無毒聚氯乙烯(PVC)等有機(jī)物而構(gòu)成的鋼塑復(fù)合型管材，它不但具有鋼管的高強(qiáng)度、易連接、耐水流沖擊等優(yōu)點(diǎn)，還克服了鋼管遇水易腐蝕、污染、結(jié)垢及塑料管強(qiáng)度不高、消防性能差等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)壽命可達(dá) 50 年。管材主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)不得進(jìn)行彎曲，熱加工和電焊切割等作業(yè)時(shí)，切割面應(yīng)用生產(chǎn)廠家配有的無毒常溫固化膠涂刷。主要規(guī)格有Φ15—Φ100。
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