幾種管材性能的比較.doc

幾種管材性能的比較低溫地板輻射采暖是最舒適的采暖方式之一，日益被大多數(shù)使用者接受，并且成為當今地產(chǎn)開發(fā)商們能夠接受的采暖方式。具有舒適性強、節(jié)能、便于管理、不占用室內(nèi)面積、日常維護少、熱源靈活等優(yōu)點，適應(yīng)建筑商品化的需要，能夠提升建筑物的品質(zhì)和檔次。早期的地板采暖均采用鋼管和銅管，其特點是：埋管接頭多，施工難度大且滲露無法徹底解決；管道脹力大，易脹裂地面；管材壽命短，可靠性低。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，經(jīng)過特殊處理和加工的新型塑料管已能滿足地板采暖對管材耐高溫、承壓高和耐老化的要求，而且管道長度可以按設(shè)計要求截取，進管部分無接頭，杜絕了埋地管道的滲漏；易變曲，易施工。因此塑料管在地板采暖中的應(yīng)用，使地板采暖產(chǎn)業(yè)逐漸興起。目前，地板采暖比較常用的塑料管有交聯(lián)聚乙烯塑料管（PE-XA、PE-XB、PE-XC）、交聯(lián)鋁塑復(fù)合管、聚丁烯管（PB）、改性聚丙烯管（PPR）。以下逐一進行簡單介紹：一交聯(lián)聚乙烯管材聚乙烯塑料在工農(nóng)業(yè)及日常生活中應(yīng)用十分普遍，但耐熱性、機械強度、耐老化性等較低，從而限制了聚乙烯塑料在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用，為了提高其性能將聚乙烯交聯(lián)是最好的方法。所謂交聯(lián)即是通過化學物質(zhì)或高能射線將線型或輕度支鏈型的高分子轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀的分子結(jié)構(gòu)，在分子間架起化學鍵。經(jīng)交聯(lián)的聚乙烯不僅提高了耐熱性、耐磨性、機械強度，而且提高了耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和抗蠕變性等，增加了使用壽命。采用交聯(lián)聚乙烯工藝制造的管材為交聯(lián)聚乙烯管材（PEX）。目前工業(yè)化常用的聚乙烯交聯(lián)方法有兩種，即物理（輻照）交聯(lián)和化學交聯(lián)，PEX管材的生產(chǎn)為化學交聯(lián)法，在化學交聯(lián)中又分為過氧化物交聯(lián)和硅烷交聯(lián)，在硅烷交聯(lián)中又有一步法和兩步法兩種。1氧化物交聯(lián)的聚乙烯管材為PE-XA。2硅烷交聯(lián)的聚乙烯管材為PE-XB。3物理（輻照）交聯(lián)的聚乙烯管材為PE-XC。這三種方法，前兩種是化學交聯(lián)法，即通過添加反應(yīng)能力極強的化學制劑實現(xiàn)的；而后一種為物理交聯(lián)法，則不用化學添加劑，這種方法不僅有利于提高管子的耐用性，而且避免了化學制劑對土壤和地下水的污染。管材的命名：管材PE-XA/B/C其中PE為聚乙烯，X為交聯(lián)（crosslinking）,A為過氧化物交聯(lián)，B硅烷交聯(lián)，C為物理交聯(lián)（輻射交聯(lián)、也稱輻照交聯(lián)）。二交聯(lián)鋁塑復(fù)合管鋁塑復(fù)合管由內(nèi)外層PE以及鋁管與內(nèi)外層PE之間熱溶膠共擠復(fù)合而成，中間鋁層除對PE起加強作用外，使管的耐壓度大大提高，其特殊結(jié)構(gòu)具備了金屬管和塑料管的優(yōu)點，消除了它們各自的缺陷。三PB管采用五層共擠技術(shù)，阻氧PB管材有三層共擠和五層共擠兩種結(jié)構(gòu)形式，五層共擠技術(shù)先進，生產(chǎn)難度大，但是由于阻氧層位于管材中間，阻氧層不會受到破壞，保證了阻氧效果。而三層共擠阻氧PB管材，阻氧層位于管材表面，在施工過程中，阻氧層極易受到破壞，使阻氧失效，而且在熱熔連接前，還需要用專用工具去掉連接處的阻氧層和膠層，熱熔連接工藝復(fù)雜，施工難度大，所以五層共擠阻氧PB管材比三層共擠的管材阻氧效果更好、更可靠。四PPR管PPR是以無規(guī)共聚聚丙烯為基料，經(jīng)改性處理后制成。相對于其他聚丙烯來說，它具有更好的機械性能、更高的拉伸屈服強度和抗沖性能。PPR管無毒衛(wèi)生、安裝方便、耐化學品性能佳，尤其是它具有良好的熱熔接性能，其連接處分子與分子完全融合在一起，解決了長期困擾給水行業(yè)的管道連接處漏水問題。下頁為這幾種管材的性能比較表格。管材品種使用壽命使用溫度軟化溫度（）工作壓力（MPa）線膨脹系數(shù)（m/m）導熱率(W/m*)優(yōu)點缺點鋁塑復(fù)合管約5060（長期）90（短期）1331.02.5*10-50.45易彎曲變型，完全消除氧滲，線膨脹系數(shù)小。管壁厚度不均勻。PE-X（A、B、C）約5090（長期）95（短期）1331.0/951.6/常溫15*10-50.41耐溫性能好，抗蠕變性能好。只能用金屬件連接，不能回收利用。PB約5090（長期）95（短期）1241.62.5/冷水1.0/熱水13*10-50.22耐溫性能好，抗拉壓強度高，耐沖擊，低蠕變，高柔韌性。國內(nèi)沒有PB樹脂，原料依賴進口，價格高。PPR約5060（長期）90（短期）1402.0/冷水0.6/熱水11*10-50.24耐壓耐久性能好。在同等壓力和介質(zhì)條件下，管壁最厚。五各種塑料類管材的比較可從以下幾個方面進行各類管材的比較。(1)許用應(yīng)力排序。在相同的使用條件分級和有效使用壽命條件下,各類管材的許用應(yīng)力,大致為以下排列順序:鋁塑復(fù)合管,PB管,PE-XC管,PPR管。(2)按市場價格的高低排列,正好大體上也是上述順序。并非一定要選用許用應(yīng)力高的管材,例如:實際使用壽命不需50年、或使用溫度較低、或工作壓力較低,就有可能選擇許用設(shè)計應(yīng)力較小的管材。(3)關(guān)鍵還是各類管材的有效質(zhì)量控制。據(jù)塑料工業(yè)業(yè)內(nèi)人士分析,PB和PPR管的質(zhì)量,主要通過原料的成份和品質(zhì)控制。而PE-XC管和鋁塑復(fù)合管,除原料成份和品質(zhì)外,其交聯(lián)工藝對質(zhì)量控制至關(guān)重要,正是交聯(lián)工藝這一重要環(huán)節(jié),使許多該類管材的質(zhì)量失控。(4)PB管和PPR管,是可以再生的材料,對環(huán)保較為有利。這兩種管材還可采用熱熔接的連接工藝,節(jié)省昂貴的連接配件。(5)管材的氧滲透的問題,也應(yīng)有所考慮,與其它采暖系統(tǒng)共用同一集中熱源水系統(tǒng)、且其它供暖系統(tǒng)采用鋼制散熱器等易腐蝕構(gòu)件時,PB管、PE-XC管和PPR管,有阻氧層,以有效防止?jié)B入氧而加速對系統(tǒng)的氧化腐蝕。而鋁塑復(fù)合管的中間層為增強鋁管,可有效阻隔氧的滲透。(6)管材的縱向線膨脹問題,對于熱管道應(yīng)予以注意。鋼管的線膨脹系數(shù)為0.012mm/mK，塑料類管材線膨脹系數(shù)的概略值,按從小到大排列如下:交聯(lián)鋁塑復(fù)合管0.025聚丁烯管0.130無規(guī)共聚聚丙烯管0.180交聯(lián)聚乙烯管0.200由于較大的縱向膨脹，使管道受熱后變形嚴重，因此不適合于明裝。而埋設(shè)于混凝土墊層內(nèi)的管道縱向膨脹受限，會轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力，故在強度計算時需有適量安全系數(shù)。(7)耐低溫性能問題，PPR管在10環(huán)境條件下,會發(fā)生低溫脆化，易在運輸過程中損壞，而其它管材的脆化溫度，可低達70。六歐文托普的產(chǎn)品特點我公司（OVENTROP）生產(chǎn)的PE-XC管道和鋁塑復(fù)合管PE-XC/AL/PE-XC。帶阻氧層的PE-XC管（COPEX）和PEXC/AL/PEXC管（COPIPE）多層鋁塑復(fù)合管，為不透氧的三層復(fù)合管。我公司（OVENTROP）的PE-XC交聯(lián)聚乙烯管材的生產(chǎn)過程不采用化學添加劑，而是通過能量豐富的電子將氫原子從聚乙烯分子中分裂出來并在碳原子處制造出有反應(yīng)能力的點，使得相互靠在近處的碳原子相互結(jié)合起來，產(chǎn)生交聯(lián)橋。在交聯(lián)的過程中，電子射線多次穿過均勻旋轉(zhuǎn)的管子。通過這種方式，可以生產(chǎn)出在管材整個圓周方向上均勻交聯(lián)的管子。應(yīng)用于暖通系統(tǒng)的PE-XC交聯(lián)聚乙烯管增加了阻氧層（乙烯乙醇乙烯異分子共聚物阻斷層），提高了管材的防氧滲透的能力，利于地板輻射供暖系統(tǒng)的使用情況。PE-XC聚乙烯交聯(lián)管材特性1、由于其特殊的生產(chǎn)工藝，提高了管材的耐用性。2、具有均勻的壁厚，光滑的內(nèi)、外表面。3、具有直線性的持久強度曲線，惡劣條件下的壓力和溫度的良好檢驗結(jié)果。4、由于其特殊的生產(chǎn)工藝，避免了化學制劑對土壤及水質(zhì)的污染。5、高性能的阻氧能力，滲透值小于0.1mg/日。6、由于其塑料的特性，提高了管材的耐腐蝕性。7、具有很高的柔韌性，易于管材的運輸搬運及施工敷設(shè)。最小允許彎曲半徑為5倍管子外徑；導向弧的最小允許彎曲半徑為3.5倍的管子外徑。8、具有良好的熱彎特性，利于消除管子的拐點。9、在生產(chǎn)過程中增加了特殊的穩(wěn)定劑（抗氧化劑），增強了管材的抗熱氧化性，避免了管材的脆化現(xiàn)象的發(fā)生。10、具有對防凍劑、防腐劑以及整平層添加料等物質(zhì)良好的抵抗能力。11、具有良好的抗磨強度及沖擊韌性。12、由于其管材的密度相對較小，彈性模數(shù)也低，因而噪聲通過這種管子的傳輸能力要比通過例如金屬管的傳輸能力差的多，具有良好的降噪特性。13、因為管材具有較小的交聯(lián)度及抗熱老化穩(wěn)定性，所以具有較長的使用壽命。14、具有很小的縱向收縮特性，管材埋設(shè)在整平層中時，所產(chǎn)生的應(yīng)力完全可以被整平層吸收。我公司（OVENTROP）生產(chǎn)的PE-XC管道和鋁塑復(fù)合管PE-XC/AL/PE-XC這兩種帶阻氧層的管材可廣泛的應(yīng)用于供暖系統(tǒng)和地板輻射采暖系統(tǒng)以及其它使用領(lǐng)域。以下介紹這兩種管材的物理特性：a)帶阻氧層、由交聯(lián)聚乙烯（PE-XC）制成的塑料管Copex的性能參數(shù)見下表：序號性能參數(shù)16/1214/101管道單位重量95.4g/m82g/m2管材及水的單位重量208g/m160g/m3管內(nèi)單位體積0.113l/m0.078l/m4管道傳熱系數(shù)0.35w/m.0.35w/m.590時管道線性膨脹系數(shù)0.20mm/m.0.20mm/m.620時管道線性膨脹系數(shù)0.14mm/m.0.14mm/m.7表面粗糙度0.0015mm0.0015mm8最大工作溫度9090990時最大工作壓力6bar6bar1060時最大工作壓力9bar9bar11使用壽命五十年至一百年b)“Copipe”型PEXC/AL/PEXC多層鋁塑復(fù)合管，為不透氧的三層復(fù)合管，其性能參數(shù)見下表：序號性能參數(shù)16/1214/101管道單位重量125g/m104g/m2管材及水的單位重量238g/m180g/m3管內(nèi)單位體積0.113l/m0.075l/m4管道傳熱系數(shù)0.