塑料管道应用研究的论文

　　摘要：简明介绍硬聚氯乙烯管（UPVC）、芯层发泡管（PSP）、硬聚氯乙烯消音管、塑料波纹管、氯化聚氯乙烯管（CPVC）、高密度取乙烯管（HDPE）、交联聚乙烯管（PEX）、钢塑复合管、铝塑复合管（PAP）、无规共聚聚丙烯管（PPR）、聚丁烯管（PB）等几种常见塑料管的发展形成，特点（优缺点）以及应用范围进行了阐述，以期对各位读者在选择和利用塑料管时，能提供一点帮助。
　　关键词：塑料管硬聚氯乙烯管UPVC芯层发泡管PSP塑料波纹管
　　塑料管道是我国＂十五＂期间重点推广应用的化学建材之一。自国家科委将建筑排水用硬聚乙烯管应用技术列入＂六五＂科技攻关项目以来，我国塑料管的发展在经历了研究开发和推广应用的阶段之后，正进入产业化高速发展的第三阶段。全国化学建材协调组提出：到2005年，塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到50%。
　　塑料管与传统金属管道相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点，受到了管道工程界的青睐。为此，许多发达国家塑料制品商与管道工程界进行广泛的合作，投入了大量人力、物力和财力进行全方位的开发研究，使原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面得到了发展和完善，并积累了丰富的实践经验，促使塑料管在管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可当的发展趋势。
　　笔者收集整理了几种我们使用比较广泛的塑料管的特点，希望能够对各位设计、监理、施工等建筑业同行在选择和利用塑料管时能有所帮助。
　　1、硬聚氯乙烯管（UPVC）
　　在世界范围内，硬聚氯乙烯管道（UPVC）是各种塑料管道中消费量最大的品种，亦是目前国内外都在大力发展的新型化学建材。采用这种管材，可对我国钢材紧缺、能源不足的局面起到积极的缓解作用，经济效益显著。
　　1.1UPVC管具有以下特点：
　　1.1.1化学腐蚀性好，不生锈；
　　1.1.2具有自熄性和阻燃性；
　　1.1.3耐老化性好，可在-15 －60 之间使用20－50年；
　　1.1.4内壁光滑，内壁表面张力，很难形成水垢，流体输送能力比铸铁管高43.7%；
　　1.1.5质量轻，易扩口、粘接、弯曲、焊接、安装工作量仅为钢管的1/2，劳动强度低、工期短；
　　1.1.6阻电性能良好，体积电阻1-3 105Ω．cm，击穿电压23-2kv／mm；
　　1.1.7价格低廉；
　　1.1.8节约金属能源；
　　1.1.9UPVC管的韧性低，线膨胀系数大，使用温度范围窄。
　　1.2硬聚氯乙烯管（UPVC）主要应用领域：
　　1.2.1建筑给排水管道系统；
　　1.2.2建筑雨水系统；
　　1.2.3建筑电气配线用管；
　　1.2.4空调冷凝水系统
　　2、芯层发泡管（PSP）
　　芯层发泡管是采用三层共挤出工艺生产的，内外两层与普通UPVC相同，中间是相对密度为0.7－0.9低发泡层的一种新型管材。由于在结构上利用了材料力学中Ⅰ型结构原理，并具有吸能隔声效果的发泡芯层，所以逐渐成为取代铸铁管、硬质PVC实壁管等的一种塑料管材。
　　2.1芯层发泡管（PSP）具有以下特点：
　　2.1.1抗冲击强度显著提高：其环向刚性为普通UPVC管的8倍。
　　2.1.2使用范围宽广：可以在-30 －100 下使用，而且在温度变化时尺寸稳定性好。
　　2.1.3发泡芯层能有效阻隔噪声传播，更利于高层建筑排水系统。
　　2.1.4隔热性好，比不发泡的实壁管材传热效率低35％。
　　2.1.5发泡芯层使其内壁抗压能力大大提高。
　　2.1.6较实壁管材可节省原料25％以上，口径愈大时节省原料更多。
　　2.1.7管材较轻，便于运输和安装。
　　2.1.8在弯折状态下的使用寿命比实壁管材要长十年以上。
　　2.2芯层发泡管（PSP）主要应用领域；
　　2.2.1民用建筑的排水系统；
　　2.2.2工业防护及输送液体；
　　2.2.3农业微孔灌溉、排灌；
　　2.2.4电力、通讯电缆导管。
　　3、硬聚氯乙烯消音管
　　硬聚氯乙烯消音管是韩国于70年代初研制开发的一种新型的建筑排水管材，已取得日、德、法、瑞等国专利，1990年获中国专利。UPVC消音管内壁带有六条三角凸形螺旋线，使下水沿着管内壁自由连续呈螺旋状流动，将排水旋转形成最佳排水条件，从而在立管底部起到良好的消能作用，降低噪声。同时，消音管的独特结构可以使空气在管中央形成气柱直接排出，没有必要像以往那样另外设置专用通气管，使高层建筑排水通气能力提高10倍，排水量增加6倍，噪声比普通UPVC排水管和铸铁管低30－40Db。UPVC消音管与消音管件配套使用时，排水效果良好。
　　3.1硬聚氯乙烯消音管在具备UPV特点的同时还兼有以下特点：
　　3.1.1通水能力、流体输送能力高；
　　3.1.2通气能力高；
　　3.1.3消音隔声；
　　3.1.4经济、节省能源；
　　3.1.5施工、维修便易；
　　3.1.6能承受温度及建筑物的沉降变形。不用设伸缩节。
　　3.2硬聚氯乙烯消音管主要用于排水管道系统，特别是高层建筑排水管道系统。
　　4、塑料波纹管
　　塑料波纹管在结构设计上采用特殊的＂环形槽＂式异形断面形式，这种管材设计新颖、结构合理，突破了普通管材的＂板式＂传统结构，使管材具有足够的抗压和抗冲击强度，又具有良好的柔韧性。根据成型方法的不同可分为单劈波纹管、双壁波纹管。
　　4.1塑料波纹管的特点：
　　4.1.1刚柔兼备，既具有足够的力学性能的同时，兼备优异的柔韧性；
　　4.1.2与板式管材相比，单位长度的波纹管具有质量轻、省材料、降能耗、价格便宜；
　　4.1.3内壁光滑的波纹管能减少液体在管内流动阻力，进一步提高输送能力；
　　4.1.4耐化学腐蚀性强，可承受土壤中酸碱的影响；
　　4.1.5波纹形状能加强管道对土壤的负荷抵抗力，又不增加它的曲挠性，以便于连续敷设在凹凸不平的地面上；
　　4.1.6接口方便且密封性能好，搬运容易，安装方便，减轻劳动强度，缩短工期；
　　4.1.7使用温度范围宽、阻燃、自熄、使用安全；
　　4.1.8电气绝缘性能好，是电线套管的理想材料。
　　4.2塑料波纹管主要应用领域：
　　4.2.1市政给排水管道系统；
　　4.2.2建筑电气电线配管；
　　4.2.3农业灌溉
　　4.2.4汽车输油管的配管；
　　5、氯化聚氯乙烯管（CPVC）
　　氯化聚氯乙烯管材是由含氯量高达的66%的所谓过氯乙烯树脂加工而得到的一种耐热性好的塑料管材。氯化聚氯乙烯树脂用PVC树脂经氯化制得，随着树脂中氯含量的增加，其密度增大，软化点、耐热性和阻燃性提高，拉伸强度提高、熔体粘度增大、耐化学腐蚀性优良，在沸水中也不变形。
　　5.1氯化聚氯乙烯管的特点：
　　5.1.1使用温度范围广：-40 －95 ；
　　5.1.2具有良好的强度和韧性；
　　5.1.3具有良好的耐化学腐蚀性能；
　　5.1.4阻燃性能为自熄性；
　　5.1.5低热传导性能，约为钢材的1/200；
　　5.1.6介质中重离子含量达超纯水标准；
　　5.1.7卫生性能符合国家卫生标准要求；
　　5.1.8管壁平洁光滑：输送流体时具有较小的摩擦阻力和附着力；
　　5.1.9重量轻：相当于钢管1/5，钢管的1／6；
　　5.1.10安装方便：可采用粘接、螺纹、焊接等方式连接；
　　5.1.11优异的耐老化和抗紫外线性能，正常使用寿命较长。
　　5.2氯化聚氯乙烯管主要应用领域：
　　5.2.1建筑用空调系统、饮用水管道系统、地下水排入管道、游泳池及温泉管道；
　　5.2.2工业管道系统；
　　5.2.3食品加工处理管道系统；
　　5.2.4给水及污水厂管道系统；
　　5.2.5农业灌溉。
　　6、高密度聚乙烯管（HDPE）
　　高密度聚乙烯管以它的优秀的化学性能、韧性、耐磨性以及低廉的价格和安装费受到管道界的重视，它是仅次于聚氯乙烯，使用量占第二的塑料管道材料。
　　高密度聚乙烯管（HDPE）双壁波纹管是一种用料省、刚性高、弯曲性优良，具有波纹状外壁、光滑内壁的管材。双壁管较同规格同强度的普通管可省料40％，具有高抗冲、高抗压的.特性，发展很快。在欧美等国中，HDPE双壁波纹管，在相当范围内取代了钢管、铸铁管、水泥管、石棉管和普通塑料管、广泛用作排水管、污水管、地下电缆管、农业排灌管。
　　7、交联聚乙烯分（PEX）
　　交联聚乙烯管由于具有很好的卫生性和综合力学物理性能，被视为新一代的绿色管材。生产交联聚乙烯管（PEX）的主要原料是HDPE，以及引发剂、交联剂、催化剂等助剂，采用世界上先进的一步法（MONSOIL法）技术制造，采用普通聚乙烯原料加入硅烷接枝料，在聚合物大分子链间形成化学共价键以取代原有的范德华力，从而形成三维文链网状结构的交联聚乙烯，其交联度可达60％－89％，使其具有优良的理化性能。
　　7.1交联聚乙烯管的主要特点：
　　7.1.1使用温度范围宽，可以在-70 －95 下长期使用；
　　7.1.2质地坚实而有耐性抗内压强度高，20 时的爆破压力大于5Mpa，95 时的爆破压力大于2Mpa，95 下使用寿命长达50年；
　　7.1.3不生锈，耐化学品腐蚀性很好，耐环境应力裂性优良，即使在较出温度下也能用于输送多种化学品和具有加速管材应力开裂的多种流体；
　　7.1.4管材内壁的张力低，使表面张力较高的水难以浸润内壁，可以有效地防止水垢的形成。
　　7.1.5无毒性，不霉变，不滋生细菌、卫生符合国家标准GB7219－1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》规定的指标；
　　7.1.6管材内壁光滑，流体流动阻力小，水力学特性优良，在相同的管径下，输送流体的流通量比金属管材大，噪音也较低；
　　7.1.7管材的导热系数远低于金属管材，因此其隔热性保温性能优良、用于供热系统时，不需保温，热能损失小；
　　7.1.8良好的记忆性能，当PEX管被加热到适当温度（小于180 ）会变成透明状，再冷却时会恢复到原来的形状，即在使用过程中任何错误的弯曲都可以通过热风枪加以矫正，使用起来更加自如；
　　7.1.9质量轻，搬运方便，安装简便轻松，非专业人员也可以顺利进行安装，安装工作量不到金属管安装量的一半；
　　7.1.10交联聚乙烯管的线膨胀系数比金属管材要大的多，安装时要留有伸缩空间。
　　7.2交联聚乙烯管主要应用领域：
　　7.2.1建筑冷热水及饮用水管道系统；
　　7.2.2食品工业中液体食品输送管道；
　　7.2.3水暖供热系统、中央空调管道系统、地面辐射；暖系统、太阳能热水器系统等；
　　7.2.4电信、电气用配管；
　　7.2.5电镀、石化等工业管道系统。
　　8、钢塑复合管
　　为了避免镀锌钢管对水质的腐蚀（特别是对热水、电化学腐蚀特强），开发了钢塑复合管。金属与塑料的复合管是一种金属/高聚物的宏观复合体系，金属基体通过界面结合承受管材内外压力，塑料基体在防腐蚀方面发挥作用。它既有金属的坚硬、刚直不易变形、耐热、耐压、抗静电等特点，又具有塑料的耐腐蚀、不生锈、不易产生垢渍、管壁光滑、容易弯曲、保温性好、清洁无毒、质轻、施工简易，使用寿命命长等特点。钢管与UPVC塑料管复合管材，使用温度的上限为70 ，用聚乙烯粉末涂覆于钢管内壁的涂塑钢管可在-30 -55 下使用。环氧树脂涂塑钢管的使用温度高达100 ，可用作热水管道。钢塑复合管除用于建筑冷热水、采暖及空调管道系统外还广泛用于化工和石油工业等领域。
　　9、铝的复合管（PAP）
　　铝塑复合管（PAP）是一种集金属与塑料优点为一体的新型管材。铝塑复合管有五层组成，外壁和内壁为化学交联聚乙烯，中间为一层约0．3mm薄铝板焊接管；铝管与内外层聚乙烯之间各有一层粘合剂牢固粘接。铝塑复合管的结构决定了这种管材兼有塑料管与金属管的特点。化学性能稳定的化学交联聚乙烯在与外界接触的内层与外层，避免了金属铝层与外界的接触；而塑料在外层及强度较好的金属层在中间位置，一方面保护外界的腐蚀，另一方面增强管材的强度和塑性。
　　9.1塑塑复合管具有以下特点：
　　9.1.1耐腐蚀：内外壁为化学稳定性非常高的交联聚乙烯，不仅在水中不会被腐蚀，而且可抵御强酸强碱等大多腐蚀性的化学液体；
　　9.1.2不回弹：由于有塑性良好的铝管层存在，铝塑复合管可任意由弯曲变直或由直变弯并保持变化后的形状，这一特点对于成盘收卷的铝塑复合管用于室内明装施工尤为方便；
　　9.1.3隔阻性好：焊接密实的铝管可完全阻止管壁内外的渗透；
　　9.1.4密度高：同样管径及长度的管材，铝塑复合管约为钢管质量的1/7；
　　9.1.5安装简便：不必套丝、切割，连接很容易。管子长度特长，经济性高；
　　9.1.6耐高温：用交联聚乙烯制作的铝塑复合管可在95 以上介质中连续工作；
　　9.1.7可靠性好：使用寿命可达50年；
　　9.1.8流阻小：内壁光滑不结垢，比内径相同的金属管的流量大；
　　9.1.9美观：铝塑复合管外壁塑管可有不同颜色，明管施工不需油漆；
　　9.1.10易于探测：带有金属铝，暗埋施工后轻易被探明位置；
　　9.1.11抗静电：可用于输送各类可燃流体；
　　9.2铝塑复合管主要应用领域：
　　9.2.1建材：自来水、采暖及饮用水供应系统用管；
　　9.2.2煤气、天然气及管道石油气室内输送用管；
　　9.2.3业用管；
　　9.2.4化工：各种酸、碱溶液的输送；
　　9.2.5医药：各种气、液体输送；
　　9.2.6石化；煤油、汽油等流体的输送；
　　9.2.7船用管材：水上运输工具内各种管路系统用管
　　9.2.8食品工业：输送酒、饮料等；
　　9.2.9空调管道系统等；
　　9.2.10压缩空气等工业气体的输送。
　　10、无规共聚聚丙烯管（PP-R）
　　聚丙烯可分为均聚丙烯和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分为分嵌段共聚聚丙烯（PPC）和无规共聚聚丙烯（PP-R）无规共聚聚丙烯，又称三型聚丙烯，是主链上无规则地分布着丙烯及其它共聚单体链段的共聚物。无规共聚聚丙烯管是欧洲新近开发出来的新型塑料管道产品，PP－R原料属聚烯烃，其分子中仅有碳、氢元素，无毒性、卫生性能可靠。
　　PP－R在原料生产、制品加工、使用及废弃全过程均不会对人体及环境造成不利影响，与交联聚乙烯管材同辈成为绿色建材。
　　10.1PP-R管除具有一般塑料管材质量轻、强度好、耐腐蚀、使用寿命长等优点外，还有以下特点：
　　10.1.1无毒卫生：符合国家卫生标准要求：
　　10.1.2耐热保温：PP－R管维卡软化点为131.3 ，最高使用温度为95 ，长期使用温度为70 ；其导热系数为0.21W/m， ，仅为钢管的1/200，具有较好的保温性能；
　　10．1．2连接安装简单可靠：PP－R管具有良好的热熔焊接性能，管材与管件连接部位的强度大于管材本身的强度，无须考虑在长期使用过程中连接处是否会渗漏；
　　10.1.3弹性好、防冻裂：PP-R材料优良的弹性使得管材和管件可防冻胀的液体一起膨胀，从而不会被冻胀的液体胀裂；
　　10.1.4环保性能好；
　　10.1.5线膨胀系数较大，为0．14-0．16mm/m．k；
　　10.1.6抗紫外线性能差：在阳光的长期直接照射下容易老化。
　　10.2PP－R管材的主要应用领域：
　　10.2.1公共及民用建筑用于输送冷热水、采暖系统；
　　10.2.2工业建筑和设施中，用于输送日常用水、油或腐蚀性液体；
　　10.2.3由于对盐水的耐腐蚀性能，用于海边设施中的给水管道；
　　10.2.4空调管道系统；
　　10.2.5农业灌溉系统；
　　11、聚丁烯管（PB）
　　PB树脂是将1-丁烯合成得到高分子聚合物，是一种等规度稍低于聚丙烯的等规聚合物。它既有聚乙烯的抗冲击韧性，又有高于聚丙烯的耐应力开裂性和出色的耐蠕变性能，并稍带橡胶的特性，且能长期承受气屈服强度90％的应力。
　　11.1聚丁烯管（PB）除具有一般塑料管卫生性能好、质量轻、安装简便、寿命长等优点外，还具有以下特点：
　　11.1.1耐热：热变形温度高，耐热性能好用，90 热水可长期使用；
　　11.1.2抗冻：脆化温度低（－30 ），有-20 以内结冰不会冻裂；
　　11.1.3柔软性好；弯曲半径仅为R12；
　　11.1.4隔温性好；
　　11.1.5绝缘性能较好；
　　11.1.6耐腐蚀（易为热而浓的氧化性酸所侵蚀）；
　　11.1.7环保、经济：废弃物可重复使用，燃烧不产生有害气体。
　　11.2聚丁烯管（PB）的主要应用领域；
　　11.2.1用于各种热水管：住宅热水、温泉引水、温室热水、道路及机场融雪等热水管；
　　11.2.2工业用管；
　　11.2.3输气管道；
　　11.2.4用于采矿、化工和发电等工业部门输送磨蚀性和腐蚀性的热物料。
　　12、ABS管
　　ABS树脂是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的三元共聚物，ABS树脂是由丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三种元素组元组成。其中A代表丙烯晴，B代表了二烯，S代表苯乙烯。
　　ABS管是一种新型的耐腐蚀管道，它在一定的温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，综合性能好，易于成型和机械加工，表面还可镀铬。由于它兼有PVC管的耐腐蚀性能和金属管道的力学性能，不仅用于纯水系统而且也适用于电镀、化工、石油、环保等行业输送腐蚀性液体之用。
　　12.1ABS管的特点；
　　12.1.1具有良好的冲击强度，是PVC管的5－6倍；并能承受较高的工作压力，约为PVC管的4倍；
　　12.1.2化学性能稳定：无毒无味，能耐酸、碱，且用于食品工业也无毒、无味；
　　12.1.3使用温度范围广：使用温度范围为-40 －80 ；
　　12.1.4质轻、阻力小；ABS管质轻，为PVC的0．8倍，制品内外壁光滑，阻力小；
　　12.1.5管道连接方便，密封性好；
　　12.1.6颜色适宜，为浅象牙色，给人以淡雅、清洁之感。
　　12.2ABS管的主要应用领域：
　　12.2.1纯净水系统；
　　12.2.2石化工业管道系统；
　　12.2.3环保行业。