管材與地暖知識(shí)講義

交聯(lián)聚乙烯管材

交聯(lián)聚乙烯的定義交聯(lián)聚乙烯（簡(jiǎn)稱PE-X）就是在聚乙烯長(zhǎng)鏈分子間進(jìn)行化學(xué)鍵接，形成三維網(wǎng)狀化學(xué)結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)聚乙烯的物理機(jī)械性能（如拉伸強(qiáng)度、熱強(qiáng)度、抗老化性、尺寸穩(wěn)定性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性、耐溶劑性等一系列物理化學(xué)性能）。交聯(lián)聚乙烯管材的特點(diǎn)優(yōu)良的耐溫性能－70℃至110℃，可用于熱水管道和地板采暖，既耐高溫又耐低溫，適用面廣。使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)50年。耐腐蝕性能好。耐應(yīng)力開(kāi)裂性能好。柔韌性好，便于施工。經(jīng)濟(jì)適用，同等性能的管材中價(jià)格最低。交聯(lián)聚乙烯管材的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS15875-2.2:1999《冷熱水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管道系統(tǒng)第2部分：管材》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18992.2-2003《冷熱水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管道系統(tǒng)第2部分：管材》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T205-2000《建筑給水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管材》德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN16892：2000《交聯(lián)高密度聚乙烯(PE-X)管材》目前我公司生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯管材執(zhí)行的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18992.2-2003交聯(lián)聚乙烯管材的分類按交聯(lián)工藝不同可分為如下四類：過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯（PE-Xa）管材硅烷交聯(lián)聚乙烯（PE-Xb）管材電子束交聯(lián)聚乙烯（PE-Xc）管材偶氮交聯(lián)聚乙烯（PE-Xd）管材我公司生產(chǎn)的為過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材（PE-Xa管材）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同交聯(lián)工藝管材交聯(lián)度的規(guī)定PEXa≥70%PEXb≥65%PEXc≥60%PEXd≥60%交聯(lián)度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，但不是越高越好，交聯(lián)度越高，管材的耐高溫性能越好，但隨著交聯(lián)度的提高，管材的靜液壓強(qiáng)度會(huì)降低，就是說(shuō)會(huì)降低管材的耐壓性能。過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的交聯(lián)度最好控制在85%至90%的范圍內(nèi)。交聯(lián)聚乙烯管材的連接方法因?yàn)榻宦?lián)聚乙烯管材不能熔化，所以不能像其它塑料管材一樣進(jìn)行熱熔連接，交聯(lián)聚乙烯管材主要用內(nèi)外夾緊式管件進(jìn)行機(jī)械連接，管件為卡圈鎖緊式和卡環(huán)壓緊式。

過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的生產(chǎn)流程交聯(lián)劑HDPE粉料模具涂層盤(pán)卷外觀、尺寸檢驗(yàn)冷卻成型柱塞式擠出機(jī)擠出原料配混抗氧劑耐壓檢驗(yàn)包裝出廠作廢處理檢驗(yàn)合格檢驗(yàn)不合格噴碼計(jì)米柱塞式擠出機(jī)的工作原理公司管材生產(chǎn)情況簡(jiǎn)介我公司所引進(jìn)的是目前代表韓國(guó)最高水平的韓國(guó)泰成（Taesung）公司的過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯專用柱塞式RAM擠出機(jī)及全套生產(chǎn)線，原料主要采用韓國(guó)湖南石化（Honam）、三星化學(xué)、LG化學(xué)三家大型石化公司生產(chǎn)的過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯專用HDPE粉料，以湖南石化（Honam）為主，采用德國(guó)Degussa公司提供的過(guò)氧化物交聯(lián)劑DTBP，采用瑞士汽巴（Ciba）公司提供的專用抗氧化劑，所有原輔材料全部進(jìn)口。目前我公司管材車間擁有37臺(tái)設(shè)備，組成72條生產(chǎn)線，可生產(chǎn)口徑為Φ16—Φ50的PE-Xa管材，日產(chǎn)能力以Φ20管材為例，每天可生產(chǎn)16.5萬(wàn)米管材。

過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的外觀要求管材的內(nèi)外表面應(yīng)光滑、平整、干凈，不能有可能影響產(chǎn)品性能的明顯劃痕、凹陷、氣泡等缺陷。管壁應(yīng)無(wú)可見(jiàn)雜質(zhì)，管材表面顏色應(yīng)一致，不允許有明顯色差。管材端面應(yīng)切割平整，并與管材的軸線垂直。PE-X管材尺寸應(yīng)符合下表要求公稱外徑dn平均外徑最小壁厚emindem,mindem,max管系列S6.3公差S5公差S4公差S3.2公差1620253240506316.020.025.032.040.050.063.016.320.325.332.340.450.563.61.81.91.92.43.03.74.7+0.3+0.3+0.3+0.4+0.4+0.5+0.61.81.92.32.93.74.65.8+0.3+0.3+0.4+0.4+0.5+0.6+0.71.82.32.83.64.55.67.1+0.3+0.4+0.4+0.5+0.6+0.7+0.92.22.83.54.45.56.98.6+0.4+0.4+0.5+0.6+0.7+0.8+1.0過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材與

硅烷交聯(lián)聚乙烯管材的比較過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管材（PE–Xa）以高密度聚乙烯為主要原材料，以有機(jī)過(guò)氧物為交聯(lián)劑采用柱塞式擠出機(jī)擠出交聯(lián)成型管材，其成型原理如下：有機(jī)過(guò)氧化物在熱的作用下，分解生成活性游離基，這些游離基使聚乙烯碳鏈上生成活性點(diǎn)，產(chǎn)生碳―碳交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

圖為交聯(lián)前與交聯(lián)后的分子結(jié)構(gòu)比較交聯(lián)前交聯(lián)后硅烷交聯(lián)聚乙烯管材（PE–Xb）

PE–Xb管材的生產(chǎn)是以高密聚乙烯為主要原材料，以乙烯基硅烷為交聯(lián)劑，配合引發(fā)劑和催化劑等，經(jīng)擠出機(jī)制成硅烷接枝的聚乙烯管材，然后在熱水或蒸汽中進(jìn)行水解交聯(lián)，使分子結(jié)構(gòu)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)幾種交聯(lián)方法比較代號(hào)交聯(lián)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)PE-Xa過(guò)氧化物交聯(lián)（ENGEL法）管材擠出的同時(shí)完成交聯(lián)工藝，工藝流程短，可以采用甚高分子量或超高分子量PE原料，在極高壓力下成型，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)秀，可以制造不同管徑和管壁厚的產(chǎn)品，產(chǎn)品尺寸精度高。需特殊的高壓設(shè)備，生產(chǎn)速度低，人工成本相對(duì)較高。PE-Xb硅烷-水交聯(lián)成型設(shè)備、交聯(lián)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單（熱水池），生產(chǎn)速度較高，適合中等以下管徑和管壁較薄的管材制造。一步法工藝需兩步，二步法需三步完成管材的成型和交聯(lián)，工藝流程長(zhǎng)，配方組分多，添加劑量大，價(jià)格較高，不能使用甚高分子量或超高分子量PE原料PE-Xc輻照交聯(lián)生產(chǎn)速度較高，配方組分少，添加劑量小，薄壁制品質(zhì)量較好，成型設(shè)備簡(jiǎn)單。兩步工藝，交聯(lián)設(shè)備投資昂貴，防護(hù)困難，交聯(lián)不均勻，交聯(lián)度不能太高，對(duì)厚壁制品不適宜，不能使用甚高分子量或超高分子量PE原料。三種PEX管的比較已商品化的PE-X管目前有三種，它們是：

1、PE-Xa有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯(化學(xué)交聯(lián))

2、PE-Xb硅烷-水交聯(lián)聚乙烯(化學(xué)交聯(lián))

3、PE-Xc(電子射線、γ射線)輻照交聯(lián)聚乙烯(物理交聯(lián))、4、PE-Xd偶氮交聯(lián)聚乙烯

由于大分子結(jié)構(gòu)不同，大分子鍵型有別，三種PE-X管的性能是不完全相同的，主要表現(xiàn)在耐熱性能(熱強(qiáng)度)、抗蠕變能力和抗應(yīng)力開(kāi)裂性存在一定差異。一般來(lái)說(shuō)，大分子結(jié)構(gòu)中，二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，其熱運(yùn)動(dòng)比較容易，三維體型結(jié)構(gòu)的大分子，其熱運(yùn)動(dòng)稍難。PE-Xa的大分子以二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主，而PE-Xb與PE-Xc的大分子則以三維體型結(jié)構(gòu)為主。因此，當(dāng)采用同一種聚乙烯做基礎(chǔ)原料，當(dāng)交聯(lián)度相同時(shí)，PE-Xb和PE-Xc的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應(yīng)力開(kāi)裂性要高于PE-Xa。提高PE-Xa的交聯(lián)度，它們的這一差異就會(huì)被扯平。如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18992.2-2003對(duì)三種PE-X管的交聯(lián)度規(guī)定如下：

1、PEXa≥70%

2、PEXb≥65%

3、PEXc≥60%

只要達(dá)到上述交聯(lián)度，三種PEX管的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應(yīng)力開(kāi)裂性就基本一致了。20℃12Mpa≥1h

95℃4.8Mpa≥1h

95℃4.6Mpa≥165h

95℃4.4Mpa≥1000h

110℃2.5Mpa≥8760h

雖然三種PE-X管的基本性能是一致的，但是仍然存在一些細(xì)微差別，這種細(xì)微差別賦予了PE-Xa管得天獨(dú)厚的應(yīng)用價(jià)值。如二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疊加的結(jié)果，使大分子間的空隙很小，空隙率很低，而三維體型結(jié)構(gòu)的大分子產(chǎn)生了空心現(xiàn)象，大分子間的空隙較大，空隙率較高，因此，PE-Xa管的透氧率低于PE-Xb和PE-Xc。也正是由于PE-Xa的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其大分子的柔順性高于PE-Xb和PE-Xc，管材在彎曲施工時(shí)比較容易，并且更重要的是彎曲部位產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要低于PE-Xb，對(duì)管材的使用壽命影響是最小的。至于PE-Xb管對(duì)飲用水的污染，歐共體系統(tǒng)已禁止其應(yīng)用于與食品接觸的場(chǎng)合。因此，歐洲目前已很少使用PE-Xb管，并大量轉(zhuǎn)移到我國(guó)來(lái)了。雖然我國(guó)尚未立法，但應(yīng)有思想準(zhǔn)備，并且這種輿論的導(dǎo)向能力也不容忽視。

PE-Xa管材與PE-Xb烯管材比較還有如下優(yōu)點(diǎn)

管材內(nèi)外管壁光潔度好，流阻更小，更不易結(jié)垢；管材的耐高溫性能有較大提高；塑料記憶性能更好，折傷后可復(fù)原；經(jīng)濟(jì)性好，過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯管的在幾種交聯(lián)聚乙烯管材中價(jià)格最低。因工藝所限,只能使用專用設(shè)備及專用原料(且不能摻加其它低價(jià)原料）,而專用的設(shè)備及原料只能從韓國(guó)進(jìn)口,相對(duì)質(zhì)量比較穩(wěn)定。而硅烷交聯(lián)聚乙烯管材絕大多數(shù)所用的設(shè)備是通用設(shè)備，即螺桿式擠出機(jī)，原料使用的為拉絲級(jí)聚乙烯（LLDPE）５０００Ｓ，用這種設(shè)備及原料生產(chǎn)出來(lái)的所謂一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯管材質(zhì)量十分不穩(wěn)定，使用壽命不會(huì)超過(guò)１０年，市場(chǎng)上頻頻發(fā)生大規(guī)模質(zhì)量事故的多為此類管材。而在我國(guó)國(guó)內(nèi)真正用進(jìn)口專用設(shè)備、進(jìn)口專用原料生產(chǎn)ＰＥ－Ｘｂ管材的企業(yè)只有北京華源、石家莊的昊龍等三四個(gè)廠家，但他們的產(chǎn)品毫無(wú)性價(jià)比可言。常見(jiàn)幾種管材性能對(duì)比PE-Xa管材的應(yīng)用領(lǐng)域

PE-Xa管材的應(yīng)用領(lǐng)域：建筑用自來(lái)水、純凈水等冷熱水輸送管道；地板采暖管道；中央空調(diào)、普通空調(diào)、太陽(yáng)能熱水器冷熱水輸送配管；化學(xué)、石油、醫(yī)藥及食品加工等行業(yè)各種流體輸送管道；我公司生產(chǎn)的PE-Xa管材主要應(yīng)用在地板采暖管道中，以S5系列DN20管材居多。PE-RT管材PE-RT管材的全稱是：冷熱水用耐熱聚乙烯PE-RT管材的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：CJ/T175-2002PE-RT管材的原料為中密度聚乙烯顆粒料，主要品牌有：美國(guó)陶氏、韓國(guó)SK、韓國(guó)LG等PE-RT管材的生產(chǎn)設(shè)備為螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)設(shè)備PE-RT原料PE-RT管材的優(yōu)點(diǎn)1.良好的熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)期耐壓性能.2.優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能.3.良好的柔韌性.4.低溫抗沖擊能力.5.優(yōu)良的衛(wèi)生性能6.可以熱熔連接7.適合做低溫地板輻射采暖的管采用。低溫地板輻射采暖

唐山道誠(chéng)管業(yè)有限公司培訓(xùn)資料2009什么是地暖地暖是地板輻射采暖的簡(jiǎn)稱，英文為RadiantFloorHeating，是以整個(gè)地面為散熱器，通過(guò)地板輻射層中的熱媒，均勻加熱整個(gè)地面，利用地面自身的蓄熱和熱量向上輻射的規(guī)律由下至上進(jìn)行傳導(dǎo)，來(lái)達(dá)到取暖的目的。由于在室內(nèi)形成腳底至頭部逐漸遞減的溫度梯度，從而給人以腳暖頭涼的舒適感。地面輻射供暖符合中醫(yī)“溫足而頂涼”的健身理論，是目前最舒適的采暖方式，也是現(xiàn)代生活品質(zhì)的象征。地暖的歷史地面輻射供暖（簡(jiǎn)稱地暖）是一項(xiàng)既古老又嶄新的技術(shù)。在我國(guó)地面采暖可追溯到明朝末年，為皇宮王室才能擁有的取暖方式，如現(xiàn)存我國(guó)的故宮，在青磚地面下砌好煙道，冬天通過(guò)煙道傳煙并合理配置出煙窗以達(dá)到把青磚溫?zé)岫髠鞯绞覂?nèi)，使室內(nèi)產(chǎn)生溫暖的效果。以后我國(guó)北方農(nóng)村出現(xiàn)火墻、火炕的取暖方式，韓國(guó)、日本出現(xiàn)地炕。從古至今，人類不斷傳承文明，開(kāi)拓創(chuàng)新，發(fā)展進(jìn)步?，F(xiàn)在隨著科技時(shí)代的到來(lái)，地面供暖技術(shù)已從原始的煙道散熱火炕式采暖發(fā)展成為以現(xiàn)代材料為熱媒的地面輻射供暖。該技術(shù)早在上世紀(jì)30年代就在發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用，我國(guó)在50年代就已將技術(shù)應(yīng)用于人民大會(huì)堂、華僑飯店等工程中。地暖的分類地面輻射供暖按照供熱方式的不同主要分為水暖和電暖，而電暖又有發(fā)熱電纜采暖和電熱膜采暖之分水地暖水暖即低溫?zé)崴孛孑椛涔┡且詼囟炔桓哂?0℃的熱水為熱媒，在加熱管內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，加熱地板，通過(guò)地面以輻射和對(duì)流的傳熱方式向室內(nèi)供熱的供暖方式。

熱傳遞的途徑傳導(dǎo)對(duì)流輻射

傳導(dǎo)傳導(dǎo)是指熱通過(guò)物質(zhì)由高溫位置流向低溫位置，而在傳遞過(guò)程中物質(zhì)作為一個(gè)整體并不發(fā)生運(yùn)動(dòng)。對(duì)流對(duì)流是熱通過(guò)流體（液體或氣體）傳遞的一種常用的方法；對(duì)流的產(chǎn)生是當(dāng)一種流體被加熱時(shí)，因其膨脹變得較稀疏，并受周圍較冷和較密集流體的向上作用力，而較密集的流體在其下移動(dòng)；對(duì)流是通過(guò)一流體借助其本身的運(yùn)動(dòng)從高溫區(qū)到低溫區(qū)的。輻射輻射是借助電磁波從一個(gè)位置傳遞到另一個(gè)位置的熱流動(dòng)，具有電磁波的一切性質(zhì)。它不象傳導(dǎo)與對(duì)流那樣必須有物質(zhì)才能產(chǎn)生，它可以在真空中產(chǎn)生。來(lái)自太陽(yáng)的熱量就是靠輻射的方式達(dá)到地球上的。當(dāng)輻射在物體上時(shí)，它部分被反射，部分繼續(xù)傳播，部分被吸收；被吸收部分使物體溫度升高。輻射主要是由紅外輻射組成，但如果物體很熱（如象太陽(yáng)），