塑料管道基礎(chǔ)知識

AddingQualitytoPeople'sLives產(chǎn)品與標準第1頁，共27頁。目錄1產(chǎn)品與標準2與喬治費歇爾公司有關(guān)的標準

產(chǎn)品標準、應(yīng)用標準3根據(jù)標準合理選材

基本概念、壓力計算、管材選擇4冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的比較分析5標準規(guī)定的檢驗規(guī)則第2頁，共27頁。2?定義（規(guī)則文本批準）?意義（規(guī)范促進和制約影響市場）?組織機構(gòu)（SACISOCENDINBSIASTMJIS）?標識

GB/國家標準ISO國際標準/DIN德國標準/ASTM美國標準/BSI英國標準?分類（層次效力范圍）

GB/T推薦性標準；GB強制性標準一般標準的有效期限為5年，隔5年重新審查一次1.產(chǎn)品與標準第3頁，共27頁。3PEGB/T13663-2000；Q/ILKX3-1999；EN12201:2003DIN8074-1999;DIN8075-1999PBGB/T19473-2004（主編單位）；ISO/FDIS15876-2002;DIN16868-1996;DIN16869-1997PE-RTQ/ILKX5-2005；CJ/T175-2002；ONORMB5159；ISO/DIS22391-2004

PE-XGB/T18992-2001；ISO/DIS15875-1999DIN16893-1996（尺寸）;DIN16892-1997(一般要求)PPGB/T18742-2003；ISO/DIS15874-1999(含PP-R)DIN8077-1999;DIN8078-1999防滲氧管材DIN4726DIN47272.與GF有關(guān)的標準—產(chǎn)品標準(國家標準/國際標準)第4頁，共27頁。42.與GF有關(guān)的標準—ISO10508(冷熱水用塑料管道使用條件分級)

使用條件級別TD

℃TD下的使用時間年Tmax

℃Tmax下的使用時間年Tmal

℃Tmal下的使用時間h

典型應(yīng)用范圍1604980195100供應(yīng)熱水（60℃）2704980195100供應(yīng)熱水（70℃）3304050504.565100低溫地板采暖42040602.52025702.5100100地板采暖低溫散熱器5206080142510901100100較高溫散熱器采暖溫度、使用年限、總體使用系數(shù)（安全系數(shù)）

3級已基本上不采用第5頁，共27頁。52.與GF有關(guān)的標準—應(yīng)用標準給水DBJ/CT508-2001建筑給水聚丁烯管道工程技術(shù)規(guī)程-上海市地方標準*CJJ/T98-2003建筑給水聚乙烯類管道工程技術(shù)規(guī)程(PE,PEX,PE-RT)-行業(yè)標準待定建筑給水塑料管道工程技術(shù)規(guī)程進行中*

采暖JGJ142-2004地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程（起草單位）-行業(yè)標準*DBJ/T01-49-2000低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程-北京市地方標準03K404低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)施工安裝-建設(shè)部標準圖*DBJ01-605-2000新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計技術(shù)規(guī)程-北京市地方標準圖集京01SSB1新建集中供暖住宅分戶熱計量設(shè)計和施工試用圖集-北京市地方標準*91SB華北地區(qū)建筑設(shè)備施工安裝通用圖集（主編）-華北地區(qū)標準圖**GF公司參與編寫第6頁，共27頁。63.根據(jù)標準合理選材—基本概念ded 管材外徑,mme 管材壁厚,mmStandardDimensionRatio標準尺寸比PipeSerieS管系列NominalPressurePN公稱壓力(20℃/50Y）PN=

10sdS=20sd

SDR-1

第7頁，共27頁。7ISO4065中定義的管道設(shè)計參數(shù).S值：與管道結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與管道種類無關(guān)。管外徑相同，管壁越厚，S值越??；管壁越薄，S值越大壁厚相同時，外徑越小，S值越?。煌鈴皆酱?，S值越大S2S103.根據(jù)標準合理選材—基本概念S-ClassdxeS2d32x6.5S2.5d32x5.4S3.2d32x4.4S4d32x3.6S5d32x2.9S6.3d32x2.4S8d32x1.9S10d32x1.6dxed25x5.1d25x4.2d25x3.5d25x2.8d25x2.3d25x1.9d25x1.5d25x1.2第8頁，共27頁。8PP：管內(nèi)工作壓力,bare：管材壁厚,mmσ：環(huán)應(yīng)力,MPaC：設(shè)計系數(shù)（安全系數(shù)）無量綱

3.根據(jù)標準合理選材—基本概念（環(huán)應(yīng)力和壓力的換算）管道承受同樣的環(huán)應(yīng)力時，S值越大，承壓能力越小同種材料：外徑相同時，壁厚越大，承壓能力越大（S值?。┍诤裣嗤瑫r，外徑越小，承壓能力越大（S值?。?/p>

環(huán)應(yīng)力——影響塑料管材使用壽命的主應(yīng)力環(huán)應(yīng)力——相同條件下不同材料環(huán)應(yīng)力不同

第9頁，共27頁。920C/50YMRS靜液壓強度參考曲線3.根據(jù)標準合理選材—基本概念（靜液壓強度參考曲線）不同材料具有不同的靜液壓強度曲線，但是標準是唯一的第10頁，共27頁。103.根據(jù)標準合理選材—基本概念（50年使用壽命的推導(dǎo)依據(jù)）溫差≥20≥25≥30≥35≥40≥60外推系數(shù)610183050100標準外推法ISO9080以高溫條件下的靜液壓強度預(yù)測低溫下的長期強度值，依據(jù)時溫等效原理。外推時間極限為外推因子乘以試驗的最長時間。110℃下一個試驗超過8760h(1年)，即可外推到70℃條件下50年的壽命。示例：ΔT=110℃-70℃=40℃，查表知Ke=50t=ΔT×Ke=1（年）×50=50(年)Miners規(guī)則:累計破壞的計算方法，不同溫度不同時間的持續(xù)作用的疊加第11頁，共27頁。113.根據(jù)標準合理選材計算管道壓力等級所必需的參數(shù):Temperature溫度

管道設(shè)計運行溫度?Lifetime壽命

管道設(shè)計使用年限?(通常為50年)Materialproperties原材料性能參數(shù)

原材料的靜液壓強度?SafetyFactors/DesignFactors

系統(tǒng)應(yīng)用的總體使用系數(shù)（安全系數(shù)）?第12頁，共27頁。12時間t一定時溫度低=>應(yīng)力大溫度高=>應(yīng)力小壓力P一定時溫度低=>時間長溫度高=>時間短3.根據(jù)標準合理選材—影響塑料管材使用壽命的因素（P/T/t）tP第13頁，共27頁。133.根據(jù)標準合理選材—壓力計算與管材選型(標準工況查表法)使用條件級別不同材料的設(shè)計應(yīng)力（參照相應(yīng)的產(chǎn)品標準）PBPE-X+GF+PE-RT(2型)*PE-RT(1型)**PP-R1級(60℃熱水)5.733.853.993.063.092級(70℃熱水)5.043.543.792.152.134級(低溫地板采暖)5.464.003.933.343.305級(高溫散熱器)4.313.243.302.021.9020℃/50Y10.927.607.887.366.93示例：以S4系列的PE-RT管材為例，應(yīng)用于ISO2級（70℃熱水），允許的最大工作壓力計算如下：第14頁，共27頁。143.根據(jù)標準合理選材—壓力計算與管材選型（非標準工況查曲線法）P=σD/S查標準GB/T19473，獲得PB材料的強度參考曲線t=50年,T=20℃,查曲線σ=13.6MPaσD=σ/C設(shè)計系數(shù)

C=1.25t=50年,T=70℃,查曲線σ=7.61MPa設(shè)計系數(shù)

C=1.513.6/1.25=10.95.07/5=11.4(Bar)σ10.9/5=21.8(Bar)S5系列7.61/1.5=5.07如果有些工況的設(shè)計溫度或壓力不在國際標準使用條件分級之列，可采用查曲線的方法進行計算。以S5系列的PB管材為例，設(shè)計使用年限為50年，70℃和20℃允許的最大工作壓力計算如下，示例：第15頁，共27頁。154.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析-概述聚丁烯(PB)是聚烯烴類材料中長期靜液壓強度最高的材料，同等工況下聚丁烯管材的管壁較薄，管內(nèi)流量較高；相同規(guī)格的管材，聚丁烯管材的耐壓能力較高，而且柔韌性好易于施工。適用于高溫散熱器連接系統(tǒng)、生活冷熱水系統(tǒng)和地板采暖系統(tǒng)?？梢詿崛圻B接。耐熱增強聚乙烯PE-RT原材料由乙烯與辛烯共聚而成，具備卓越的抗裂性能、耐高溫性能、抗靜液壓強度和耐低溫脆裂性能，而且無需交聯(lián)。根據(jù)靜液壓強度不同又分成PE-RT（I型）和PE-RT（II型），其中II型靜液壓強度在I型的基礎(chǔ)上提高了很多。目前只有DOW化學(xué)公司（II型和I型）和SK集團（I型）提供該原料。PE-RT（I型）只能用于地板采暖系統(tǒng)，PE-RT（II型）適用于生活冷熱水和地板采暖系統(tǒng)?？梢詿崛圻B接。交聯(lián)聚乙烯PE-X根據(jù)交聯(lián)方式不同又可以分為PE-Xa、PE-Xb和PE-Xc。交聯(lián)度的大小直接決定管材的長期靜液壓強度和耐壓能力，但是交聯(lián)過程無法在線控制，因此交聯(lián)的控制是管材質(zhì)量的一大隱患。而且PE-X不能熔融，只能采用機械式連接。

無規(guī)聚丙烯PP-R，長期靜液壓強度不如PE-RT，同等工況下，壁厚較厚，流通量較小；抗低溫脆性不太好；而且原材料市場混雜，管材質(zhì)量也良莠不齊?？蔁崛圻B接。穩(wěn)態(tài)PP-R，是由PP-R管與合金鋁層組成的復(fù)合管，具有聚丙烯—膠—鋁—膠—聚丙烯五層結(jié)構(gòu)，鋁層作為功能層，可以增強管材的剛性和阻氧性，鋁層不承壓，耐壓能力與普通PP-R相同。熱熔連接時必須剝?nèi)ネ獗Ｗo層和鋁層，操作復(fù)雜；管材管件為不同材質(zhì)，系統(tǒng)相容性差。第16頁，共27頁。164.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析——穩(wěn)態(tài)PP-R與普通PP-R1.管材設(shè)計應(yīng)力按照行業(yè)標準CJ/T210-2005<無規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)塑鋁穩(wěn)態(tài)復(fù)合管>，各使用級別設(shè)計應(yīng)力稍高于PP-R，但是測試的壓力水平卻和PP-R的測試壓力相同。2.管道系統(tǒng)a.系統(tǒng)的壓力水平與穩(wěn)態(tài)PP-R管材配套的管件為普通PP-R管件，作為系統(tǒng)而言，耐壓能力仍為普通PP-R管道系統(tǒng)的壓力水平。b.系統(tǒng)的連接技術(shù)熱熔連接時必須剝?nèi)ネ鈱铀芰弦约颁X層，一般剝皮工具很難完成管材和管件的模量不同，承受溫度壓力變化時產(chǎn)生的應(yīng)力不同，接頭成為薄弱點第17頁，共27頁。174.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析(一覽表)

項目材料原料/工藝/結(jié)構(gòu)長期靜液壓強度管材特性連接方式典型應(yīng)用PB原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定優(yōu)異柔韌性極好盤管供貨易于施工熱熔連接電熔連接機械式連接活接頭高溫散熱器地板采暖生活冷熱水PE-RT2型原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定較好柔韌性較好盤管供貨易于施工熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連接活接頭生活冷熱水地板采暖PE-X交聯(lián)工藝不易控制管材強度參差不齊較好交聯(lián)度不易控制機械式連接地板采暖PE-RT1型原材料來源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定一般柔韌性較好熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連地板采暖PP-R原材料參差不齊管材性能不一市場十分混雜一般模量較大無盤管易脆裂熱熔連接電熔連接擠壓夾緊連生活冷熱水穩(wěn)態(tài)PP-R擠出工藝復(fù)雜管材管件模量不一致，連接不可靠同PP-R剛性強連接過程繁瑣熱熔連接生活冷熱水第18頁，共27頁。184.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—長期靜液壓強度曲線圖1.PB靜液壓強度參考曲線圖2.PE-RT2靜液壓強度參考曲線圖3.PE-X靜液壓強度參考曲線第19頁，共27頁。194.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—長期靜液壓強度曲線圖4.PE-RT2靜液壓強度參考曲線圖5.PE-RT1靜液壓強度參考曲線圖6.PP-R靜液壓強度參考曲線第20頁，共27頁。204.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—設(shè)計應(yīng)力的比較第21頁，共27頁。21使用條件不同管系列對應(yīng)允許工作壓力(bar)S5S4S3.2S2.5ISO1級60℃熱水PB11.514.317.9-PE-RT28.010.012.5-PE-X7.79.612.0-PE-RT16.17.79.612.2PP-R6.27.89.712.4ISO2級70℃熱水PB10.112.615.7-PE-RT27.69.511.8-PE-X7.18.811.1-PE-RT14.35.46.78.6PP-R4.35.36.68.4ISO4級地面輻射采暖PB10.913.717.1-PE-RT27.99.812.3-PE-X8.010512.-PE-RT16.78.410.4-PP-R6.68.310.3-ISO5級高溫散熱器PB8.610.813.5-PE-RT26.68.310.3-PE-X6.58.110.1-PE-RT14.05.06.3-PP-R3.84.75.97.64.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—允許工作壓力的比較第22頁，共27頁。22示例：ISO2級工況/設(shè)計壓力10Bar/流量2.0l/s，外徑為40mm的管材：工況和流量同種的情況下，壓力損失(?pR)和流速的平方(v2)成正比，與內(nèi)徑(di)成反比PB:PE-RT2:PE-X:PE-RT1:PP-R=0.7:1:1:1.3:1.34.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—水力特性的比較優(yōu)秀的材料性能意味著——相同的外徑、更大的流量、更小的壓力損失

第23頁，共27頁。234.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析——連接技術(shù)塑料-塑料系統(tǒng)的連接

熱熔連接：

PB、PE-RT、PP-R可以采用熱熔連接的方式，簡單方便，安全可靠

PE-X不能熱熔，機械式連接嚴密性不好，而且會導(dǎo)致縮徑，壓力損失增大穩(wěn)態(tài)PP-R的熱熔連接技術(shù)繁瑣，而且管材管件材料不同，模量的差異也會導(dǎo)致接頭失效

電熔連接：

PB和PE-RT的電熔連接技術(shù)能解決其他連接方式無法解決的狹小空間作業(yè)等特殊場所的連接和修復(fù)，能最大限度的減少對現(xiàn)場的破壞

機械夾緊式連接

PB和PE-RT也能采用擠壓夾緊式接頭進行連接。第24頁，共27頁。24項目定型檢驗出廠檢驗型式檢驗顏色***外觀***不透光性（給水管）*

*規(guī)格尺寸***靜液壓試驗20℃/1h***95℃/22h***95℃/165h***95℃/1000h*

*縱向回縮率***熱穩(wěn)定性110℃/8760h*

熔體流動速率*

*系統(tǒng)適用性

耐內(nèi)壓試驗*

彎曲試驗*

耐拉拔試驗*

熱循環(huán)*

循環(huán)壓力沖擊