塑料管道基礎(chǔ)知識(shí)

AddingQualitytoPeople'sLives產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)第1頁(yè)，共27頁(yè)。目錄1產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)2與喬治費(fèi)歇爾公司有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)3根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材

基本概念、壓力計(jì)算、管材選擇4冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的比較分析5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢驗(yàn)規(guī)則第2頁(yè)，共27頁(yè)。2?定義（規(guī)則文本批準(zhǔn)）?意義（規(guī)范促進(jìn)和制約影響市場(chǎng)）?組織機(jī)構(gòu)（SACISOCENDINBSIASTMJIS）?標(biāo)識(shí)

GB/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)/DIN德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)/ASTM美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)/BSI英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)?分類（層次效力范圍）

GB/T推薦性標(biāo)準(zhǔn)；GB強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)一般標(biāo)準(zhǔn)的有效期限為5年，隔5年重新審查一次1.產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)第3頁(yè)，共27頁(yè)。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(biāo)準(zhǔn)—產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn))第4頁(yè)，共27頁(yè)。42.與GF有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)—ISO10508(冷熱水用塑料管道使用條件分級(jí))

使用條件級(jí)別TD

℃TD下的使用時(shí)間年Tmax

℃Tmax下的使用時(shí)間年Tmal

℃Tmal下的使用時(shí)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(jí)已基本上不采用第5頁(yè)，共27頁(yè)。52.與GF有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)—應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)*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(biāo)準(zhǔn)待定建筑給水塑料管道工程技術(shù)規(guī)程進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)*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(biāo)準(zhǔn)03K404低溫?zé)崴匕遢椛涔┡到y(tǒng)施工安裝-建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)圖*DBJ01-605-2000新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程-北京市地方標(biāo)準(zhǔn)圖集京01SSB1新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)和施工試用圖集-北京市地方標(biāo)準(zhǔn)*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(biāo)準(zhǔn)圖**GF公司參與編寫(xiě)第6頁(yè)，共27頁(yè)。63.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材—基本概念ded 管材外徑,mme 管材壁厚,mmStandardDimensionRatio標(biāo)準(zhǔn)尺寸比PipeSerieS管系列NominalPressurePN公稱壓力(20℃/50Y）PN=

10sdS=20sd

SDR-1

第7頁(yè)，共27頁(yè)。7ISO4065中定義的管道設(shè)計(jì)參數(shù).S值：與管道結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，與管道種類無(wú)關(guān)。管外徑相同，管壁越厚，S值越?。还鼙谠奖?，S值越大壁厚相同時(shí)，外徑越小，S值越?。煌鈴皆酱?，S值越大S2S103.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(yè)，共27頁(yè)。8PP：管內(nèi)工作壓力,bare：管材壁厚,mmσ：環(huán)應(yīng)力,MPaC：設(shè)計(jì)系數(shù)（安全系數(shù)）無(wú)量綱

3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，S值越大，承壓能力越小同種材料：外徑相同時(shí)，壁厚越大，承壓能力越大（S值?。┍诤裣嗤瑫r(shí)，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(yè)，共27頁(yè)。920C/50YMRS靜液壓強(qiáng)度參考曲線3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材—基本概念（靜液壓強(qiáng)度參考曲線）不同材料具有不同的靜液壓強(qiáng)度曲線，但是標(biāo)準(zhǔn)是唯一的第10頁(yè)，共27頁(yè)。103.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)外推法ISO9080以高溫條件下的靜液壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)低溫下的長(zhǎng)期強(qiáng)度值，依據(jù)時(shí)溫等效原理。外推時(shí)間極限為外推因子乘以試驗(yàn)的最長(zhǎng)時(shí)間。110℃下一個(gè)試驗(yàn)超過(guò)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(jì)破壞的計(jì)算方法，不同溫度不同時(shí)間的持續(xù)作用的疊加第11頁(yè)，共27頁(yè)。113.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材計(jì)算管道壓力等級(jí)所必需的參數(shù):Temperature溫度

管道設(shè)計(jì)運(yùn)行溫度?Lifetime壽命

管道設(shè)計(jì)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(qiáng)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(yè)，共27頁(yè)。12時(shí)間t一定時(shí)溫度低=>應(yīng)力大溫度高=>應(yīng)力小壓力P一定時(shí)溫度低=>時(shí)間長(zhǎng)溫度高=>時(shí)間短3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材—影響塑料管材使用壽命的因素（P/T/t）tP第13頁(yè)，共27頁(yè)。133.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材—壓力計(jì)算與管材選型(標(biāo)準(zhǔn)工況查表法)使用條件級(jí)別不同材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力（參照相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)）PBPE-X+GF+PE-RT(2型)*PE-RT(1型)**PP-R1級(jí)(60℃熱水)5.733.853.993.063.092級(jí)(70℃熱水)5.043.543.792.152.134級(jí)(低溫地板采暖)5.464.003.933.343.305級(jí)(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(jí)（70℃熱水），允許的最大工作壓力計(jì)算如下：第14頁(yè)，共27頁(yè)。143.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理選材—壓力計(jì)算與管材選型（非標(biāo)準(zhǔn)工況查曲線法）P=σD/S查標(biāo)準(zhǔn)GB/T19473，獲得PB材料的強(qiáng)度參考曲線t=50年,T=20℃,查曲線σ=13.6MPaσD=σ/C設(shè)計(jì)系數(shù)

C=1.25t=50年,T=70℃,查曲線σ=7.61MPa設(shè)計(jì)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(jì)溫度或壓力不在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)使用條件分級(jí)之列，可采用查曲線的方法進(jìn)行計(jì)算。以S5系列的PB管材為例，設(shè)計(jì)使用年限為50年，70℃和20℃允許的最大工作壓力計(jì)算如下，示例：第15頁(yè)，共27頁(yè)。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(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)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)。可以熱熔連接。耐熱增強(qiáng)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(qiáng)度和耐低溫脆裂性能，而且無(wú)需交聯(lián)。根據(jù)靜液壓強(qiáng)度不同又分成PE-RT（I型）和PE-RT（II型），其中II型靜液壓強(qiáng)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(tuán)（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(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度和耐壓能力，但是交聯(lián)過(guò)程無(wú)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(jī)械式連接。

無(wú)規(guī)聚丙烯PP-R，長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度不如PE-RT，同等工況下，壁厚較厚，流通量較??；抗低溫脆性不太好；而且原材料市場(chǎng)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(qiáng)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(shí)必須剝?nèi)ネ獗Ｗo(hù)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(yè)，共27頁(yè)。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(jì)應(yīng)力按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T210-2005<無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)塑鋁穩(wěn)態(tài)復(fù)合管>，各使用級(jí)別設(shè)計(jì)應(yīng)力稍高于PP-R，但是測(cè)試的壓力水平卻和PP-R的測(cè)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(shí)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(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力不同，接頭成為薄弱點(diǎn)第17頁(yè)，共27頁(yè)。174.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析(一覽表)

項(xiàng)目材料原料/工藝/結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度管材特性連接方式典型應(yīng)用PB原材料來(lái)源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定優(yōu)異柔韌性極好盤(pán)管供貨易于施工熱熔連接電熔連接機(jī)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(lái)源透明擠出工藝成熟穩(wěn)定較好柔韌性較好盤(pán)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(qiáng)度參差不齊較好交聯(lián)度不易控制機(jī)械式連接地板采暖PE-RT1型原材料來(lái)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(chǎng)十分混雜一般模量較大無(wú)盤(pán)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(qiáng)連接過(guò)程繁瑣熱熔連接生活冷熱水第18頁(yè)，共27頁(yè)。184.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度曲線圖1.PB靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖2.PE-RT2靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖3.PE-X靜液壓強(qiáng)度參考曲線第19頁(yè)，共27頁(yè)。194.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度曲線圖4.PE-RT2靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖5.PE-RT1靜液壓強(qiáng)度參考曲線圖6.PP-R靜液壓強(qiáng)度參考曲線第20頁(yè)，共27頁(yè)。204.冷熱水用塑料管道系統(tǒng)比較分析—設(shè)計(jì)應(yīng)力的比較第21頁(yè)，共27頁(yè)。21使用條件不同管系列對(duì)應(yīng)允許工作壓力(bar)S5S4S3.2S2.5ISO1級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(yè)，共27頁(yè)。22示例：ISO2級(jí)工況/設(shè)計(jì)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(yè)，共27頁(yè)。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(jiǎn)單方便，安全可靠

PE-X不能熱熔，機(jī)械式連接嚴(yán)密性不好，而且會(huì)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(huì)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(wú)法解決的狹小空間作業(yè)等特殊場(chǎng)所的連接和修復(fù)，能最大限度的減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的破壞

機(jī)械夾緊式連接

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

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

*縱向回縮率***熱穩(wěn)定性110℃/8760h*

熔體流動(dòng)速率*

*系統(tǒng)適用性

耐內(nèi)壓試驗(yàn)*

彎曲試驗(yàn)*

耐拉拔試驗(yàn)*

熱循環(huán)*

循環(huán)壓力沖擊