塑（sù）料管（guǎn）材及其（qí）在給水管道工程中的應用

隨著高分子材料技（jì）術的（de）飛躍進（jìn）步，塑料管材的開發利用也不斷深化。近二十（shí）年來（lái），我國塑料管村（cūn）的開發研製及生產推廣均（jun1）取（qǔ）得重大成果。現（xiàn）今，已開發出（chū）可用於給水管道工程的塑料管材（cái）有 UPVC管， PE管、 PB管、 PEX管、PP—C管、 PP—R管以及（jí）金屬——塑料複合管。這些管樹材料性質不盡（jìn）相（xiàng）同、生產工藝各有特點、主要應用範圍也各有差異，但應用於（yú）給水管道工程其重量輕、便（biàn）於運輸及安裝、管道內壁光滑阻（zǔ）力係數小、防腐（fǔ）性能良好、對（duì）水（shuǐ）質不構（gòu）成二次汙染卻都是共通的。

本文綜合有關資料，就目（mù）前市場上常用的用於給水管道工程的新型塑料管樹的材料性質（zhì）、生產（chǎn）標準與生產工藝、應用範圍等（děng）作些介紹，供同行參考。

一、硬聚氨乙烯管(UPVC)管

硬聚氯乙烯管是國內目前塑料管（guǎn）材的主導產品。 UPVC給水管材管件1983年列入國家“七．五”科技攻關項目，經過十多年的技術開發和應用實踐，無論在產品的生（shēng）產（chǎn）還（hái）是在實（shí）際工程應用方麵，均積累了大量的理論（lùn）與（yǔ）實踐經驗（yàn）

1、材（cái）S4性質及生產工藝 硬聚氯乙（yǐ）然屬熱塑性塑料，其製成品UPVC管材（cái）質較輕，密度為（wéi）1350(n1460k8／m3(鋼材為7800kg／m3)，維卡軟化溫度86℃，抗拉、抗彎、抗（kàng）壓縮強度較高，但抗衝（chōng）擊強度相（xiàng）對較低。

UPVC管普遍采用擠壓成型（xíng）工藝，擠出機（jī）又分 單螺杆、雙螺（luó）杆，就擠出工藝而言，雙螺稈擠出機要優於單螺稈擠出（chū）機。目前，國內生產 UPVC管道的（de）有400餘生產廠（chǎng）家。

2、生（shēng）產標準

目前國內 UPVC供水管（guǎn）的生（shēng）產廠家，絕大部分是（shì）按國家標準生產管材（cái），但仍有相當多的廠（chǎng）家受引進設（shè）備限製或產品外銷，采用英標(BS)、日標（biāo）(JIS)、德標(DIN)或IS0標準生產管材。對用戶來（lái）說，不同標準生產的管材，其內外徑及壁厚均不同，這是在選用時必須予以注意（yì）的。我國UPVC給水（shuǐ）管設計、施工（gōng）、驗收（shōu）規程明文規定，選（xuǎn）用管（guǎn）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，頒布了新的國家標準（zhǔn）GB／T10002．1—1996，非等效采用了IS04422：1990國際標準。管（guǎn）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（xù）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（zì）來水公司的經驗，室外UPVC管道宜選用壓力等級1．0 Mpa的。UPVC給水（shuǐ）管設計、施工、驗收規程規定的口徑分類為（wéi）20mm”630mm，並（bìng）對管材國標所規定的（de）口徑分類作了刪減，以便於供水企業（yè）備品備料（liào）。

3、連接（jiē）方式、配件

UPVC給水管的連接方式與配件一直是製約其（qí）在工程中應用的重要（yào）因素。經過10多年的應用實踐，管材連接技術與配（pèi）件的開發研製均有長足的發展與進步。

目前，國內已可生產（chǎn）口徑大於等於（yú）63mm的柔性接口(R—R)管材（cái），口徑在63mm以下的亦可采（cǎi）用柔性的活接頭（tóu）方式予以連接。可以（yǐ）說，粘接接口(T—S)方式將逐（zhú）漸被柔性接（jiē）口方式所取（qǔ）代，這是大（dà）勢（shì）所趨（qū）。配件（jiàn）方麵，90年代初手工製造配件的方式已基本（běn）淘汰，近幾年廠家己生產出采（cǎi）用粘接方式連接的三通、彎頭等，也有采用鋼塑配件替代的。99年4月，江蘇某廠（chǎng）已成功開發出柔性接口的（de）全塑化三通、彎頭等配（pèi）件，口徑100mm、150mm、200mm三種，基本滿足了小（xiǎo）區 UPVC給水管道工程的需求。

4、適用範圍（wéi）

UPVC給（gěi）水管主要適用於室外埋地供水管道，國內水司統（tǒng）計資料表明，選用（yòng）口徑多（duō）在250mm及其以下。在建築（zhù）給水(室內給水)方麵UPVC管也有應（yīng）用（yòng），但效果並不理（lǐ）想。近年來，隨著聚丙烯、聚丁烯、交（jiāo）聯（lián）聚乙烯、鋁塑複合管的興（xìng）起，UPVC管將會迅速談出建築給水工程領域。

二、聚乙烯管( PE管)

聚乙烯管在燃氣管道工程中使用多年，有（yǒu）成功的理論與實踐經驗。近（jìn）幾年，在農村給水工程中亦（yì）有大量應（yīng）用。國外大量應（yīng）用於市政埋地給水管，國內有（yǒu）幾家企業已致（zhì）力於（yú）這方麵的開發研（yán）究工作，‘總體說（shuō）來尚處於（yú）起（qǐ）步階段（duàn）。

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（dù）聚乙（yǐ）烯(HDPE)、中密度聚（jù）乙烯(MDPE)、低密度聚乙（yǐ）烯(LDPE)之分。密度越高，相對硬度、軟化溫度、抗拉強度越高，但脆性增加、柔韌性下降、抗開裂性能力下降。給水管道一般采用高密度（dù）聚乙烯，燃氣管道（dào）一般采用高密度（dù）和中密度聚乙烯。高密度聚乙烯（xī）密度950 kg／m’較 UPVC為輕，軟化（huà）溫度120℃較 UPVC管為高。其柔（róu）韌性、抗衝擊能力均高於（yú） UPVC管，連接（jiē）方式優（yōu）於UPVC管基（jī）本上可（kě）保證連接（jiē）處不泄漏(屬本體連接)。此外，聚乙烯（xī）本（běn）身是一種無毒塑料。歐美國（guó）家 HDPE給水管的用量逐年增（zēng）加，UPVC管的用量逐年下降。一（yī）般的看法是在（zài）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（biàn）采用（yòng）擠壓（yā）成型生產工藝，管件采用注塑成型（xíng）生產工藝。

四、交聯聚乙烯(PEX)管（guǎn）

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，由線性分子結構改性成三維（wéi）交聯網（wǎng）狀結構，改變了普通聚乙烯的分子結構，從（cóng）而改變了（le）其（qí）性能。

1、材料性質（zhì）及（jí）生產工藝

PEX與 PE管一樣，無毒、無味，耐壓、穩定性和持久性好，其獨特的耐溫性能(—70℃cn l10℃)，使其成為室內冷熱水供應的推薦管（guǎn）材。PEX管的密（mì）度950 kg／m3。PEX管的生產工藝是以聚乙烯為基體樹脂，以矽烷為鍵（jiàn）橋材料，原材料通過精密計量係統，進入專門設計的反應擠（jǐ）出機，將矽烷的乙烯基與聚乙烯一步（bù）完成接枝和成型，構（gòu）成三維立體分子網絡。這種一步法生產工藝是目前國際上（shàng）廣泛采用的（de）變聯聚乙烯管材生產方式（shì），國內引進的生（shēng）產線也是（shì）一步法生產工藝。

2、生產標準

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

3、連接方式、配（pèi）件

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

4、適用範圍

PEX適用於室內冷熱水供應管道。係統工作壓力水於等於0．6Mpa，長期工作溫度小於等於75℃(建築給水排水規（guī）範要求)。上海市工程（chéng）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（biāo）準“建築給水交聯聚乙烯(PEX)管道工程技術規程”，內容涉及PEX管的設計、施工、驗（yàn）收三個方（fāng）麵。

五、聚丙烯共聚物 PP—R、 PP—C管

聚丙（bǐng）烯是無（wú）色、無味、無毒帶白色蠟（là）狀顆粒材料，具（jù）有優（yōu）良的耐熱性能及較高的強度，但熔（róng）融（róng）粘度低，存在低（dī）溫脆性缺陷，須對其進（jìn）行改性以適用管道生產的需要。目前普遍采用的改性方法是使 PE與 PP(聚丙烯)在分（fèn）子鏈級進行共聚，其產品稱為聚丙烯共聚物，由其（qí）生產的管道在原（yuán）料生產、加工、廢棄（qì）處理過程中不會對人體及環境造成損害，因而被稱（chēng）為綠色建（jiàn）樹。

目前，國（guó）內市場上的PP管樹（shù）有PP—C、 PP—R兩種，均屬 PP與 PE的共聚物。兩者的區別（bié）是：① PP—C，其聚乙烯含量為7(n ll地；②PP—R，聚乙烯含（hán）量為3(n5％；②PP—C壁厚（hòu）較同（tóng）規（guī）格的（de） PP—R為薄；④按（àn）目前德國的分（fèn）類法， PP—C屬（shǔ）第二代(二型)， PP—R屬第三代(三型)；⑥ PP—R抗衝擊（jī）性能優於 PP—C。 PP—C、 PP—R的物化性能，應用（yòng）範圍基本（běn）相同，故下麵僅介紹三（sān）型（xíng）聚丙烯(PP—R)。

1、材料性質及生產（chǎn）工藝

PP—R無（wú）毒、衛生、可回收利用。 PP—R的維卡（kǎ）軟化溫度為131℃，最高使用（yòng）溫度為95℃，長期使用溫度為70℃，屬耐（nài）熱（rè）、保溫節能產品。其密度900k8／m：。PP—R管道采用擠壓成型工藝生產， PP—R管（guǎn）件采用注塑成型工藝生產。

2、生產標準

目前國內尚未製訂統一（yī）的國家管材標準。PP—R生產線多從德（dé）國引進（jìn）， PP—C生產線多從韓（hán）國引進。生產廠家多是參照德國標準製訂自己（jǐ）的企業標準。PP—R生產規格從（cóng）20mm至160mm 多種管徑類別。

3、連接方式與配件

PP—R管材及配件之（zhī）間采用熱熔連接。 PP—R與金屬（shǔ）管（guǎn）件連接時，采用帶金屬嵌件的聚丙烯管件作為過渡，該管件（jiàn）與 PP—R采用熱（rè）熔連接，與金屬管采用絲扣連接。

4、適用範圍

PP—R管（guǎn）適用於建築物室內冷熱水（shuǐ）供應係統，也廣泛適（shì）用於采暖係統。歐洲在建築物冷（lěng）熱水供應係統（tǒng）中，使用 PP—R較為普遍，己上（shàng）升為（wéi）主導產品。吉林省建設廳、吉林省技術監督局於98年七月發布了吉林省地方標準“改性聚（jù）丙烯（xī）(PP—C)地麵輻射手暖（nuǎn）、建築給水及熱水供應技術標準(試行（háng）)”。上（shàng）海市工程建設標準化辦公室98年12月發布了（le）推薦性（xìng）地方標準“建（jiàn）築給水聚丙烯管道（dào）(PP—R)工程技術（shù）規程”。

六、金屬（shǔ）塑料複台管

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

1.材料性（xìng）質及生產（chǎn）工藝

鋁塑複合管是以鋁合金（jīn）為骨架，鋁管內外層（céng）都有一定厚（hòu）度的塑料管。塑料管與鋁管間有一層膠合層（céng）(親和層)，使（shǐ）得鋁和塑料（liào）結合成一體不能剝離。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或稱通用性（xìng）鋁塑複合管，適用（yòng）於水溫莖40℃； PEX稱內外交聯聚乙烯鋁塑複合管，適用於水溫75℃。

鋁塑複合管外屬聚乙烯厚度不小於0．4mm，內層（céng）聚乙烯不小於0．8mm(外層厚度的2倍)，鋁帶厚度0．2--0．25mm。膠合層所使用（yòng）的粘接劑(熱（rè）熔（róng）膠)主要采用共聚改性聚乙烯或化學接枝聚乙烯。

鋁塑複合（hé）管具有（yǒu）良好的（de）金屬特性和非金（jīn）屬特性。鋁塑複（fù）合管（guǎn）的生產現有兩種工藝：共擠複合式、分步嵌合式（shì）。共擠複合（hé）式是內外塑(含熱熔膠)及鋁管一次擠壓成型，一般適用於口徑在32mm以下（xià）的管道分（fèn）步複合式由擠內塑管。擠內膠一裹（guǒ）覆鋁管一擠外膠一擠（jǐ）外塑管分步進行

2.鋁塑複合管的主要特點及用途

複合管是以金屬管材為基礎 , 內、外焊接聚乙烯、交聯聚乙烯等非金屬材料成（chéng）型，具有金屬管材和非金屬管材的優點。複合管大多是由工作層(要求耐（nài）水腐蝕)、支承層、保護（hù）層(要求耐腐蝕)組成。它（tā）的特（tè）點是重量輕、內壁光滑、阻力小、耐腐性能好;複（fù）合管材是管徑≥300mm以上給排（pái）水管道最理想的管材。它兼（jiān）有金屬管材強度大,剛性好和非金屬管材耐腐蝕的優點。

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

3、複合管分類及（jí）其特點和（hé）用途

目前市場較普遍的有鋁（lǚ）塑（sù）複合管、銅（tóng）塑複合管、鋼塑複合管、塗塑複合（hé）管、鋼骨架PE管等。

1、鋁塑複合（hé）管(PAP)：鋁（lǚ）塑複合管是通過擠出成型工藝而製造出（chū）的新型複合管材，它由聚乙烯（xī）層(或交聯聚乙烯)——粘合劑層——鋁層——粘合劑層聚乙烯層(或（huò）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。由於鋁塑複合管（guǎn）是夾有金屬管的塑料/金（jīn）屬複合管，故集金屬管和塑料（liào）管兩者的優點於一身（shēn）。內外兩層（céng）PE具有無毒、耐腐蝕、質輕（qīng）、脆化溫度低等特點。PE經交聯（lián）後則使其（qí）耐熱性和機（jī）械強度等得到明顯提（tí）高。中間的鋁管（guǎn）除對PE起增強作（zuò）用，使管材的耐壓強度大大提高外，還具有100%隔氧（yǎng），徹底消除滲透;良好的隔磁和抗靜電性能;良好（hǎo）的塑性變形能力，使管材（cái）可以任意變形;加強管材的縱向散熱能力，增（zēng）加了（le）管材的阻燃效果;熱膨（péng）脹係數低於PE，降低了複合管的綜合熱膨脹係數，使管（guǎn）材（cái）尺寸穩定性提高（gāo）等作用。從（cóng）而使鋁塑（sù）複合管具有獨特的（de）性能和應用範圍較廣的特點：

①耐壓強度高，耐溫性能（néng）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）命長，可應用（yòng）於建築冷熱水管道。

②集剛柔（róu）一體，可（kě）迅速消除管道（dào）係統內的（de）壓力衝擊，不會產生水錘噪聲。

③采用（yòng）嵌入夾緊式接頭（tóu）連接，安裝方（fāng）便;管材能自由彎曲，可減少管接（jiē）頭、彎頭。可彎曲不反彈，可隨（suí）實際情況（kuàng）繞過梁柱等構（gòu）件，減少大量彎頭，比鍍鋅鋼管（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阻燃性能遠遠優於（yú）聚氯乙烯管，耐腐蝕性好，可輸送各種腐蝕（shí）性液體、氣體。

2、鋼塑複合管：PVC襯裏鋼（gāng）管。這是國外70年代發展的新型給水（shuǐ）管材，因PVC等塑料管存在強度較低、耐壓不夠充分（fèn）等弱點，在負（fù）荷較苛刻的場合應用就顯得勉強，此時就要求用金屬管。PVC襯裏鋼管就是基於這一點而得到發展的。在傳統的輸水鋼管內（nèi）插入一根薄壁的PVC管，使兩者緊密結合，就成為PVC襯裏鋼管管材。它兼有塑料管和鋼（gāng）管的優點而避免了它們的缺點。其連（lián）接方（fāng）法也為管螺紋（wén），同原有的鍍鋅管係統完全相容，應（yīng）用極為方便。因（yīn）此在日本、美國、歐洲均有（yǒu）很大發展，因其價格（gé）較傳（chuán）統的銅管（guǎn）、不（bú）鏽鋼管低很多（duō），特別（bié）在高層建築中得到肯定。

PE粉末樹脂襯裏鋼（gāng）管。這是國外70年代末、80年代（dài）初開發的新管材。其（qí）開發目標是同PVC襯裏鋼管有同樣的性（xìng）能但經濟性能要更好。它是在輸水鋼管內壁融熔一層PE粉末（mò）樹脂而成的。近年（nián）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）價格投入市場，是很有（yǒu）競爭力的。按襯裏鋼管的（de）特性可以認為它是塑（sù）料管化的鋼管，也就是（shì）說襯裏鋼管（guǎn）是具有塑料管優（yōu）點（diǎn）的鋼管。

另外，值（zhí）得一提的（de）是最近（jìn）四川已有開發商開發出一種擁有自己知識產權的給（gěi）水用（yòng）襯（chèn）塑（sù）鋼管，它是由內壁帶凸型網狀花紋的鍍鋅焊接鋼管（guǎn）與無（wú）毒丙烯塑料管經機械複合成（chéng）。除具有目前市場上的鋼塑複合管的一切優點（diǎn）外，還因其內（nèi）層（céng）鋼管具有經特殊工藝加工成的凸型網狀花紋，大大地增強了複合（hé）的可靠性、較好地解決（jué）了內外層不同材料間的熱膨脹的一致性問題，且采用卡環式快裝接著（zhe）連接，安（ān）裝便捷，可靠性高，在鋼塑管中獨樹（shù）一幟。

3、鋼骨架 PE 管：鋼（gāng）骨架PE管是以優質低碳鋼絲為（wéi）增強相，高密度聚乙烯為基體，通過對鋼絲點焊成網與塑料（liào）擠出填注同步進行，在生產線上連續拉膜成型的新型雙麵防腐壓力管道。管徑為Φ50～Φ500，法蘭連結，主要用於市政、化工和油田管網，價格較（jiào）貴。

4、塗塑鋼管（guǎn）：塗塑鋼管是在（zài）鋼管內（nèi）壁融溶一層厚度為0.5～1.0mm的（de）聚乙烯(PE)樹脂、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、環氧(EP)粉末、無毒聚丙烯(PP)或無毒（dú）聚氯乙烯(PVC)等有機物而構成的鋼（gāng）塑複合型管材，它不但具有鋼（gāng）管的高強度、易連接、耐水流衝擊等優點，還克（kè）服了鋼管遇水（shuǐ）易（yì）腐蝕（shí）、汙（wū）染、結垢及塑料管強度不高、消防性能差等缺點，設計壽命可達 50 年。管材主要缺點是安裝時不得（dé）進行彎曲，熱加工和電焊切割等作業時（shí），切割（gē）麵應用生（shēng）產廠家配有的無毒（dú）常溫固（gù）化膠塗刷。主要規格有Φ15—Φ100。