生活及采暖给水塑料管的特性、壁厚选用浅析
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生活及采暖给水塑料管的特性、壁厚选用浅析
朱红卫
北京朗东建筑设计咨询有限公司北京 100048
一、常用的塑料管及其特性
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。
塑料管在室内生活给水中得到了广泛的安装和应用，常用的塑料管及其特性为：
（一）聚丁烯管（PB管）
PB树脂是将1-丁烯合成得到高分子聚合物，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。
PB管的特点为：
1. 耐热：热变形温度高，耐热性能好用，90℃热水可长期使用。
2. 抗冻：脆化温度为－30℃。
3. 柔软性好，极易弯曲。
4. 保温性好。
5. 热熔连接，连接处牢固不渗透。
价格高。
6 . 环保：废弃物可重复使用，燃烧不产生有害气体。
7. PB管的适用范围为：散热器采暖系统。
PB管
（二）交联聚乙烯管（PE-X管）
PE-X管的主要原料是HDPE，以及引发剂、交联剂、催化剂等助剂，采用普通聚乙烯原料加进硅烷接枝料，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％。
PE-X管的主要特点为：
1. PE-X不能回收，会产生二次污染。
2 . 需卡箍连接，连接处易漏水。
价格低。
3. 无毒性，不霉变，不滋生细菌，符合国家生活饮用水的卫生标准。
4. 保温性能优良，用于供热系统时，不需保温，热能损失小。
5. PE-X管的适用范围为：散热器采暖系统、生活给水系统、生活热水系统。
PE-X管
（三）无规共聚聚丙烯管（PP-R管）
无规共聚聚丙烯（PP-R管），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。
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。
PP-R管的特性为：
1. 无毒卫生，符合国家饮用水卫生标准要求。
2. 具有较好的保温性能，其导热系数为0.21W/m.℃。
3. 连接安装简单可靠，连接处牢固不渗透。
价格低。
4. 线膨胀系数较大，为0.14-0.16mm/m．k。
5. 柔软性差，不易弯曲。
6. 抗紫外线性能差，在阳光的照射下易老化。
7. PP-R管的适用范围为：散热器采暖系统、生活给水系统、生活热水系统。
PP-R管
（四）耐热聚乙烯管（PE-RT管）
以乙烯为主料与辛烯共聚而形成，在乙烯线性主链上带有可控的分支，从而提高了它的耐热和耐压性能。
PE-RT管的特性为：
1. 柔韧性好，易弯曲。
2. PE-RT可以回收利用，不污染环境。
3. 可热熔连接，施工安装方便。
价格适中。
4. 导热系数高。
PE-RT管的导热系数为0.40w/（m.k），比PE-X管、PB 管、PP-R管都要高。
对地暖系统来说，在相同条件下，盘管的导热系数高，可以减少盘管长度，降低造价。
因此，地暖系统一般采用PE-RT管。
5. PE-RT管的适用范围：地暖系统。
PE-RT管
二、塑料管壁厚计算的方法
1. 塑料管的壁厚计算步骤：
（1）根据常规初选管材。
（2）根据系统情况，确定“使用条件分级”。
（3）得到所选管材的“设计许用应力”σ值。
（4）根据工作压力P（单位：MPa）和设计许用应力σ（单位：MPa），计算确定管材的 S值或最小壁厚。
S值的计算公式为：S ≥ σ/ P 。
（5）根据工程条件对最小壁厚的限制，对管材的S值进行调整。
考虑到管材生产和施工过程可能产生的缺陷，采用壁厚应≥1.9 mm。
2.塑料管的使用条件分级见表1。
表1 塑料管的使用条件分级
3.塑料管的设计许用应力σ值，见表2。
表2 塑料管的设计许用应力σ值，单位：MPa
4.塑料管的S系列值，见表3。
表3 塑料管常用S系列值
三、常用塑料管的壁厚计算
1.散热器系统：
a.散热器系统采用PB 管时，散热器系统供回水温度75℃/50℃。
查表1，使用条件为5级。
查表2，σ= 4.31MPa。
则不同的工作压力下，采用PB管的S值及壁厚见表4。
表4 散热器系统采用PB管的S值及管道壁厚
b.散热器系统采用PP-R管，散热器系统供回水温度75℃/50℃。
查表1，使用条件为5级。
查表2，σ= 1.9MPa。
则不同的工作压力下，采用PP-R管的S值及壁厚见表5。
表5 散热器系统采用PP-R管的S值及管道壁厚
2.地板辐射采暖系统：
地暖系统的加热管采用PE-RT 管，地暖系统供回水温度60℃/50℃。
查表1，使用条件为4级。
查表2，σ= 3.34MPa。
则不同的工作压力下，采用PE-RT管的S值及壁厚见表6。
表6 地暖系统采用PE-RT管的S值及管道壁厚
3.生活给水系统：
生活给水的支管采用PP-R 管。
查表2，σ= 6.93MPa。
则不同的工作压力下，采用PP-R管的S值及壁厚见表7。
表7 生活给水系统采用PP-R管的S值及管道壁厚
4.生活热水系统：
生活热水的支管采用PP-R 管。
查表1，使用条件为1级。
查表2，σ= 3.09MPa。
则不同的工作压力下，采用PP-R管的S值及壁厚见表8。
表8 生活热水系统采用PP-R管的S值及管道壁厚
四、总结
钢管的管壁厚度，主要不是满足承受应力，而是满足腐蚀因素的需要。
因此，在一般情况下，钢管无需进行许用设计应力的强度验算。
但是，对于塑料类管来说，使用温度对许用设计应力的影响极大, 冷态下的承压能力不能用以判断在长期使用条件下的耐久性。
塑料管的使用寿命主要取决于不同使用温度对管材的累积破坏作用, 热作用使环应力逐步下降即发生管材的“蠕变”, 以至不能满足使用压力而破坏。
因此，塑料管必须进行壁厚计算。
选择合理的塑料管壁厚，不仅能降低工程造价，还能保证塑料管长期安全的运行，防止塑料管爆裂造成水患。
