塑料管材及其在給水管道工程中的應（yīng）用

隨著高分子材（cái）料技術的飛躍進步（bù），塑料管材的（de）開發利用也（yě）不斷深化。近二十年來，我國塑料管村的開發研製及生產推廣均取得重大成果。現今，已開（kāi）發出可用於給水管（guǎn）道工程的塑料（liào）管材有 UPVC管（guǎn）， PE管、 PB管、 PEX管、PP—C管、 PP—R管以及金（jīn）屬——塑料複合管。這些管樹材料性質（zhì）不盡相同、生產（chǎn）工藝各有特點、主要應用範（fàn）圍也各有差異，但應用（yòng）於給水管道工程其重量（liàng）輕、便於運輸及安裝、管道內壁光滑阻力係數（shù）小、防腐性能（néng）良好、對水質不構成二（èr）次汙染卻都是共通的。

本文綜合有（yǒu）關資料，就（jiù）目前市場上常用的用（yòng）於給水管（guǎn）道（dào）工程的新型塑料管樹的材料性質、生產標準與生產工藝、應用範圍等作些（xiē）介紹，供同（tóng）行參考。

一、硬聚氨乙（yǐ）烯管(UPVC)管

硬聚氯乙烯管是國內目前塑料管材的主導產品。 UPVC給水管（guǎn）材管件1983年列入國家“七．五”科技（jì）攻（gōng）關項目，經過十多年的技術開發和應用實（shí）踐，無論在產品的生產還是（shì）在實際工程應用方麵，均積累了大量的理論與實踐經驗

1、材S4性質及生產工藝 硬聚氯乙然屬（shǔ）熱（rè）塑性塑料，其製成品UPVC管材質較輕（qīng），密度為1350(n1460k8／m3(鋼材為7800kg／m3)，維卡軟化溫度（dù）86℃，抗拉、抗彎、抗壓縮強度較高，但抗衝擊強度相對（duì）較低。

UPVC管普遍采用擠壓成型工藝（yì），擠出機又分 單螺杆、雙螺杆，就擠出工藝（yì）而言，雙螺稈擠出機要優於（yú）單螺稈（gǎn）擠出機。目前，國內生產 UPVC管道的有400餘生產廠家。

2、生產標準

目前國內 UPVC供水管的（de）生產廠家，絕大部分是（shì）按國家標準生產管材，但仍有相當多的廠（chǎng）家受引進設（shè）備限製或產品外銷，采（cǎi）用英標(BS)、日（rì）標(JIS)、德（dé）標(DIN)或IS0標準生（shēng）產管材。對用戶來說，不（bú）同標準（zhǔn）生產的管材（cái），其內外徑及壁厚均不（bú）同，這是在選用時必須予以注意的。我國UPVC給（gěi）水管設計、施工、驗收規程（chéng）明（míng）文（wén）規定，選用管材必須是按中國國家標準生產的。

我國於1988年製訂了 UPVC給水管材國家標準GB10002．1—88，96年對標準進行了修訂，頒布了（le）新的國家標準GB／T10002．1—1996，非等效采（cǎi）用了IS04422：1990國際標（biāo）準。管件標準GB10002．1—88現正予修訂。按目前的國家管材標準，管材口徑的直徑(外徑)20mm至直徑酗0mm共28個直徑規格，壓力等級0．6Mpaol1．6Mpa，共5個等級。

根據國內多家自來水（shuǐ）公司的（de）經驗，室外UPVC管道宜選用壓力等級1．0 Mpa的。UPVC給（gěi）水管設計、施工、驗收規程規定的口徑分類為20mm”630mm，並對管材國（guó）標所規定的口徑分類作了刪（shān）減，以便於供水企業備品備料。

3、連接方式、配件

UPVC給水管的連接方式與配件一（yī）直是製約其在工程中應用的重要因素。經過10多年的應用實踐，管材連接技術與配件的開發研製均有長足的發展與進步。

目前，國內已可生產口徑大於等於（yú）63mm的柔性（xìng）接口(R—R)管材，口徑在63mm以下的亦可采（cǎi）用柔性的活接頭方式予（yǔ）以連接。可以說，粘接接口(T—S)方式將逐漸被柔性接口方式所取代，這（zhè）是大勢所趨。配件方麵，90年代初手工製造配件的方式已基本淘汰，近幾年廠家己生產出采用粘接方式連接的三通、彎頭等，也（yě）有采用鋼塑配件替代的。99年4月，江蘇某廠已成功開發出柔性接（jiē）口的全塑化三通、彎頭等配件，口徑100mm、150mm、200mm三種，基本（běn）滿足了小（xiǎo）區 UPVC給水管道工程的需求。

4、適用範圍（wéi）

UPVC給水管主要適用於室外（wài）埋（mái）地供（gòng）水管道，國內水司（sī）統計資料表明，選用口徑多在（zài）250mm及其以下。在建築給水(室內給（gěi）水（shuǐ）)方麵UPVC管（guǎn）也（yě）有應（yīng）用，但效果並不理（lǐ）想。近年來，隨著聚丙烯、聚丁烯、交聯聚（jù）乙烯、鋁（lǚ）塑複合管的興起，UPVC管將會迅速談出（chū）建築給水工程領域。

二、聚（jù）乙烯管( PE管)

聚乙烯（xī）管在燃氣管道工程中使用多年，有成（chéng）功的理論與實踐經（jīng）驗。近幾年，在農村給（gěi）水（shuǐ）工程中亦有大量應用。國外大量應用於市（shì）政埋地給水（shuǐ）管，國內有幾家企業已致力於這方麵的開發研究工作，‘總體說（shuō）來尚處於起步階段。

1、材料性質及生產工藝

聚乙烯也是一種熱塑性塑料，可多次加工成型。密度是聚乙烯的重要性能指標之一，有高密度聚乙烯(HDPE)、中（zhōng）密度聚乙烯(MDPE)、低（dī）密度聚乙烯(LDPE)之分。密度越高，相對硬度（dù）、軟化溫度、抗拉強度越高，但脆性增加（jiā）、柔韌性下降、抗（kàng）開裂性能力下降。給水管道（dào）一般采（cǎi）用高密度聚乙烯，燃氣管道一般采用高密度和中密度聚乙烯。高密度聚乙烯密度（dù）950 kg／m’較 UPVC為輕，軟化溫度120℃較 UPVC管為高。其柔韌性、抗衝擊能力均高於 UPVC管，連（lián）接方式優於UPVC管基本上可保證連接處不泄漏(屬本體連接)。此外，聚（jù）乙烯本身是一種無毒塑料。歐美國家 HDPE給水管的（de）用（yòng）量逐年增加，UPVC管的用量逐年下降。一般的看法是在給水管道工程中， HDPE管最終將取代 UPVC管。聚乙烯管村同 UPVC管材一樣，普遍采用擠壓成型生產工藝（yì），管（guǎn）件（jiàn）采用注塑成型生產工藝。

四、交（jiāo）聯聚乙烯（xī）(PEX)管

交聯聚乙烯是在普通聚乙烯原料中加入有機矽烷接技材料（liào），由線性分子結構改性成三（sān）維交聯網狀結構，改變了普通（tōng）聚乙烯的分子結構，從而改變了其性能。

1、材（cái）料性質及生產工藝（yì）

PEX與 PE管一樣，無毒、無味，耐壓、穩定性和持久性好，其獨特的（de）耐溫性能(—70℃cn l10℃)，使其成為室內冷熱水供應的推薦管材。PEX管的密度950 kg／m3。PEX管的生產工藝是（shì）以聚乙烯（xī）為基體樹脂，以（yǐ）矽烷為鍵（jiàn）橋（qiáo）材料，原材料通過（guò）精密計量係統，進入專門（mén）設計的反應擠出（chū）機，將矽烷（wán）的乙烯基與聚乙烯一步完成接枝和成型，構成三維立體分子網絡。這種一步（bù）法生產（chǎn）工（gōng）藝是目前國際上廣泛采用的（de）變聯聚乙烯管（guǎn）材生產方式，國內引進的生產線也是一步法生產工藝。

2、生產標準

國（guó）內目前生（shēng）產PEX管的廠家不多，其生產技術均是從國外引進的，采用的標準也是參照國際標準製訂自己的企業標準並報地方政府批準。PEX管的口徑(外徑)現有16M、20mm、25mm、32mm、40mm、501m、63mm7種規（guī）格（gé）。

3、連接方式、配（pèi）件

PEX管道之間的連接采（cǎi）用廠家配套提供的銅質連接件及緊固（gù）環（huán），擯卡箍式或卡套式方式連接。 PEX管道與其他金屬管道連接，采用專用的外螺紋卡箍式或卡套式連接配件。

4、適用範（fàn）圍

PEX適（shì）用於室內冷熱水供應管道。係統工作（zuò）壓力水（shuǐ）於等於0．6Mpa，長期（qī）工作溫度小於等於75℃(建築給水排水規範要求)。上海市工程建設標準化辦公室於98年底發（fā）布（bù）了推薦性地方應用標準“建築給水（shuǐ）交聯（lián）聚乙烯（xī）(PEX)管道工程技術規程”，內容涉及PEX管的設計、施工、驗收三個方麵。

五、聚丙烯共聚物 PP—R、 PP—C管

聚丙（bǐng）烯是無色、無味、無毒帶白色蠟狀顆粒材料，具（jù）有（yǒu）優良的耐熱性能及較高的強度，但熔融粘（zhān）度低，存在低溫脆性缺陷，須對其進行（háng）改性（xìng）以（yǐ）適用管道生產的需要。目前普遍（biàn）采用的（de）改性方法是使 PE與 PP(聚丙烯)在分子鏈級進（jìn）行共聚，其產品稱（chēng）為聚丙烯共聚物，由（yóu）其生產的管道在原料生產（chǎn）、加工、廢棄處理過程中不會（huì）對（duì）人體及環境造成損害，因而被稱為綠色建樹。

目前，國內市場上（shàng）的PP管樹有PP—C、 PP—R兩種，均屬 PP與 PE的共聚物。兩（liǎng）者的區別是：① PP—C，其（qí）聚乙烯含量為7(n ll地；②PP—R，聚乙烯含量為3(n5％；②PP—C壁厚較同規格的 PP—R為薄；④按目前德國的分類法， PP—C屬第二代(二型)， PP—R屬第三代(三型)；⑥ PP—R抗衝擊性能優於 PP—C。 PP—C、 PP—R的物化性能，應用範圍基本相（xiàng）同，故下麵（miàn）僅（jǐn）介紹（shào）三型聚丙烯(PP—R)。

1、材料性質及生產工藝

PP—R無毒、衛生、可（kě）回收利用。 PP—R的維卡軟化溫度為131℃，最高使用溫度為95℃，長期使用溫度為70℃，屬耐熱、保溫（wēn）節能（néng）產品。其密度900k8／m：。PP—R管道采用擠壓成型工藝生產， PP—R管件（jiàn）采用注塑成型（xíng）工藝生產。

2、生產標準

目（mù）前國內尚未製訂統（tǒng）一的國家管材標準。PP—R生產線多從德國引進， PP—C生產線多從韓國引進。生（shēng）產廠家多是參照德國標準製訂自己的企（qǐ）業標準。PP—R生產規（guī）格從20mm至（zhì）160mm 多種管（guǎn）徑類別。

3、連接方式與配件

PP—R管材及配件之間采用熱熔連接。 PP—R與金屬管件連接時，采用帶金屬嵌件的（de）聚丙烯管件作為過渡，該管件與 PP—R采用（yòng）熱熔連接，與金屬管采用絲扣連接。

4、適（shì）用（yòng）範圍

PP—R管適用於建築物室內冷熱（rè）水供應係統，也廣泛適用（yòng）於采暖係統。歐洲在（zài）建築（zhù）物（wù）冷熱水供應係（xì）統中，使用 PP—R較為普（pǔ）遍，己（jǐ）上升（shēng）為主導產品。吉林省建設廳、吉林省技術監督局於98年七月發（fā）布了吉林省地方標準“改性聚丙烯(PP—C)地麵輻射手（shǒu）暖（nuǎn）、建築給水及熱（rè）水供（gòng）應（yīng）技術標準(試行)”。上海市工程建設標準化辦公室98年（nián）12月發布了推薦性地方標準“建築（zhù）給水聚（jù）丙烯管道(PP—R)工程（chéng）技術規程”。

六、金（jīn）屬塑料複台（tái）管

金屬塑料複合管很多（duō），有鋼塑（sù）管、銅塑管、鋁塑管、鋼骨架塑（sù）料管等。鋁塑複（fù）合管是近幾年發展迅速的一種（zhǒng）新型管樹，本文就（jiù）鋁塑複合管作些介紹。

1.材料性質及（jí）生產工藝

鋁塑複合管是以鋁合金為骨架，鋁管內外層都有一定厚度的塑料管。塑料管與鋁（lǚ）管間有一層（céng）膠合層(親和層)，使得鋁和塑料結合（hé）成（chéng）一體不能剝離。目前用於鋁塑複合管的塑料幾乎均是 PE管， PE管又分 HDPE或 PEX。 HDPE或（huò）稱通用性鋁塑（sù）複合（hé）管，適用於水溫莖40℃； PEX稱內外交聯聚乙烯（xī）鋁（lǚ）塑（sù）複合管，適用於水溫75℃。

鋁塑複合管外屬聚乙烯厚度（dù）不小於0．4mm，內層聚乙烯不小於0．8mm(外層厚度的2倍)，鋁（lǚ）帶厚度0．2--0．25mm。膠合層所使用的粘接劑(熱熔膠)主要（yào）采用共聚（jù）改性聚乙烯或化學接枝聚乙烯。

鋁塑複合管具有良好的金屬特性和非金屬特（tè）性。鋁塑複合管的生產現有兩種工藝：共擠複合式、分步嵌合式。共擠複合式是內外塑(含熱（rè）熔膠)及鋁管一次擠壓成型，一般適用於口徑在32mm以下的管道分步複合式由擠內塑管。擠內膠一裹覆鋁管（guǎn）一擠外膠一擠外（wài）塑管分（fèn）步（bù）進行

2.鋁塑複合管的主要特點及用（yòng）途

複合管是以金屬管材為基礎 , 內、外焊接聚乙烯、交（jiāo）聯聚（jù）乙烯等非金屬材料成型，具有金屬管材和（hé）非金屬管材的優點（diǎn）。複合管大多是由工作層(要求耐水腐蝕)、支承層、保護層(要求耐腐蝕（shí）)組（zǔ）成。它的特點是重量輕、內壁光滑、阻力小、耐腐性（xìng）能好;複合管材是管徑≥300mm以上給排水管道最理想的（de）管材。它兼有金屬管材強度（dù）大,剛性好和（hé）非金屬管材耐腐蝕的優點（diǎn）。

複合管的連接宜采用冷加工方式,熱加工方式容易造成內襯塑料的伸縮、變形乃至（zhì）熔化。一般有螺紋（wén）、卡套、卡箍等（děng）連接方式（shì）。由於複合（hé）管尚屬新型管材，我國還未有（yǒu）統一的設計、施工及（jí）驗收規範。設計及施（shī）工人員往往套用鍍鋅管的工藝來進行設計與施工（gōng）.

3、複合管分類及其特（tè）點和用途

目前市（shì）場較普遍的有鋁塑複合管、銅塑複合管、鋼塑複合管、塗塑複合管（guǎn）、鋼骨架PE管等（děng）。

1、鋁塑複合管(PAP)：鋁塑複合管是通（tōng）過擠出成（chéng）型工藝而製造（zào）出的新型複合管材，它由聚乙烯層(或交聯聚乙烯)——粘合劑層——鋁層——粘合劑層聚乙烯層(或交聯聚乙烯)五層結構構成。其中鋁層分搭接焊、對接焊成型工藝（yì）。由於鋁塑複合管是夾（jiá）有金屬（shǔ）管的（de）塑料/金屬複合管，故（gù）集金屬管和塑料管兩者的優（yōu）點於一身。內外兩層PE具有無毒（dú）、耐腐蝕、質輕（qīng）、脆化溫度低等（děng）特點。PE經交聯後則使其耐熱性和（hé）機械強度等得到明顯（xiǎn）提高。中間的鋁管除對PE起增強作用，使管材（cái）的耐壓強度大大提高外，還具有100%隔氧，徹底消除滲（shèn）透;良好的（de）隔磁和抗靜電性能;良好的塑性變形能力，使管材可以（yǐ）任意（yì）變形;加強（qiáng）管材的縱向散熱能力，增加了管（guǎn）材的阻燃效（xiào）果;熱膨脹係數低於PE，降低了複合管（guǎn）的綜合熱膨脹係數，使管材尺寸穩定性提高等作（zuò）用（yòng）。從而（ér）使鋁塑複合管具有獨特的性能和應用範圍較廣（guǎng）的特點：

①耐壓（yā）強度高，耐（nài）溫性能好(PAP管工作溫度-40～60℃、XPAP管工作溫度-40～95℃)，衛生無毒，使用壽（shòu）命（mìng）長，可應用於建築冷熱水管道。

②集（jí）剛柔一體，可迅（xùn）速消（xiāo）除管道（dào）係統內的（de）壓力衝擊，不會產生水錘噪聲。

③采用嵌入夾緊式接頭連接，安裝方便;管材能自由彎曲，可減少管接（jiē）頭、彎頭。可彎（wān）曲不（bú）反彈，可隨實際情況繞過（guò）梁柱等構件，減少大量彎頭，比鍍鋅（xīn）鋼管（guǎn）節省人工50%。

④熱膨脹係數為2.5×10?6m/m.K，僅為聚氯乙烯管的1/8。

⑤阻燃（rán）性能遠（yuǎn）遠（yuǎn）優於聚氯乙（yǐ）烯（xī）管，耐腐蝕性好，可輸送各種腐蝕性液體、氣體。

2、鋼塑複合管：PVC襯裏（lǐ）鋼管。這是國外70年代發展的新型給水管材，因PVC等塑料管存在強度較低、耐壓不夠充分等弱點，在負荷較苛刻的（de）場（chǎng）合應用就顯得勉強，此時就要求用（yòng）金屬管。PVC襯裏鋼管就是（shì）基於這一點而（ér）得到發展的。在傳統的輸水鋼管內插入一（yī）根薄（báo）壁的（de）PVC管，使兩者緊密結合，就成為PVC襯裏鋼管管（guǎn）材。它兼（jiān）有塑料管和鋼管的優點而避免（miǎn）了它們的（de）缺點（diǎn）。其連接方法也為管螺紋，同原有的鍍鋅管係統完全相容，應用極為方便。因此在日本、美國、歐洲均有很（hěn）大（dà）發展，因其價格較傳統的（de）銅管、不（bú）鏽鋼管低很多，特別在高層建築中得到肯定。

PE粉末樹脂襯裏鋼管。這（zhè）是國（guó）外70年代末、80年代初開發的新管材。其開發目標是同PVC襯裏（lǐ）鋼管有同樣的性能但（dàn）經濟（jì）性能要更好（hǎo）。它是在輸水鋼管內壁（bì）融（róng）熔一層PE粉末樹脂而成的。近年來上海、四川、浙江一帶已有開發商將此種管材以低於鋁塑複合管的（de）價格（gé）投入市場，是很有競爭力（lì）的（de）。按襯裏鋼管的特性可以認為它是塑料管化（huà）的鋼（gāng）管，也就是說襯裏鋼管是具有塑料管優點（diǎn）的鋼管。

另外，值得（dé）一提的是最近四川已有開發商開發出一種擁有（yǒu）自己知識產權的給水用襯塑鋼（gāng）管，它是由內壁帶凸型網狀花紋的鍍鋅焊接鋼管與無毒丙烯（xī）塑料管經（jīng）機械複合（hé）成（chéng）。除具有目前市場（chǎng）上的鋼塑複合管的一切優點外，還因其內層鋼（gāng）管具有經特殊工（gōng）藝加工（gōng）成（chéng）的凸型網狀花紋，大大地增強了複合的（de）可靠性（xìng）、較好地解決了內外層不同材料間的熱膨脹的一致性問題，且采用卡環（huán）式快裝接著（zhe）連（lián）接，安裝便捷（jié），可靠（kào）性高，在鋼塑管中獨樹一幟。

3、鋼（gāng）骨架 PE 管：鋼骨架PE管是以優質低碳鋼絲為增強相，高密度聚（jù）乙烯為基體，通過對鋼絲點焊成網與塑料擠（jǐ）出填（tián）注（zhù）同步進行，在生產（chǎn）線上連續拉膜成型的新型（xíng）雙麵防腐壓力管道。管（guǎn）徑為Φ50～Φ500，法蘭連結，主要用於市政、化（huà）工和油田管網，價格較貴。

4、塗塑鋼管（guǎn）：塗塑（sù）鋼管是在鋼（gāng）管內壁融溶一層厚（hòu）度為0.5～1.0mm的聚乙烯(PE)樹脂、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、環（huán）氧(EP)粉末、無毒（dú）聚丙烯(PP)或（huò）無毒聚氯乙烯(PVC)等有機物而構成的鋼塑複合型管材，它不但具有鋼管的高強度、易連接、耐水流衝擊等優（yōu）點，還克服了鋼管遇水易腐蝕、汙染、結垢（gòu）及塑料管強度不高、消防性能差等缺點，設（shè）計壽命可達 50 年。管材主要缺點是安裝時不得（dé）進行彎曲，熱加（jiā）工和電焊切割（gē）等作業時，切割麵應用生產廠家配有的無毒常溫固化膠塗（tú）刷。主要（yào）規格有Φ15—Φ100。