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幾種管材性能的比較
【作者/來自】網站管理員 【發表時間】2016-4-26 【點擊次數】238

低溫地板輻射采暖是最舒適的采暖方式之一,日益被大多數使用者接受,并且成為當今地產開發商們能夠接受的采暖方式。具有舒適性強、節能、便于管理、不占用室內面積、日常維護少、熱源靈活等優點,適應建筑商品化的需要,能夠提升建筑物的品質和檔次。
早期的地板采暖均采用鋼管和銅管,其特點是:埋管接頭多,施工難度大且滲露無法徹底解決;管道脹力大,易脹裂地面;管材壽命短,可靠性低。隨著塑料工業的發展,經過特殊處理和加工的新型塑料管已能滿足地板采暖對管材耐高溫、承壓高和耐老化的要求,而且管道長度可以按設計要求截取,進管部分無接頭,杜絕了埋地管道的滲漏;易變曲,易施工。因此塑料管在地板采暖中的應用,使地板采暖產業逐漸興起。目前,地板采暖比較常用的塑料管有交聯聚乙烯塑料管(PE-XA、PE-XB、PE-XC)、交聯鋁塑復合管、聚丁烯管(PB)、改性聚丙烯管(PPR)。以下逐一進行簡單介紹:
一.交聯聚乙烯管材
聚乙烯塑料在工農業及日常生活中應用十分普遍,但耐熱性、機械強度、耐老化性等較低,從而限制了聚乙烯塑料在許多領域中的應用,為了提高其性能將聚乙烯交聯是最好的方法。所謂交聯即是通過化學物質或高能射線將線型或輕度支鏈型的高分子轉化為網狀的分子結構,在分子間架起化學鍵。經交聯的聚乙烯不僅提高了耐熱性、耐磨性、機械強度,而且提高了耐環境應力開裂性和抗蠕變性等,增加了使用壽命。采用交聯聚乙烯工藝制造的管材為交聯聚乙烯管材(PE–X)。
目前工業化常用的聚乙烯交聯方法有兩種,即物理(輻照)交聯和化學交聯,PE–X管材的生產為化學交聯法,在化學交聯中又分為過氧化物交聯和硅烷交聯,在硅烷交聯中又有一步法和兩步法兩種。
1.氧化物交聯的聚乙烯管材為PE-XA。
2.硅烷交聯的聚乙烯管材為PE-XB。
3.物理(輻照)交聯的聚乙烯管材為PE-XC。
這三種方法,前兩種是化學交聯法,即通過添加反應能力極強的化學制劑實現的;而后一種為物理交聯法,則不用化學添加劑,這種方法不僅有利于提高管子的耐用性,而且避免了化學制劑對土壤和地下水的污染。
管材的命名:
管材PE-XA/B/C
其中PE為聚乙烯,X為交聯(cross linking),A為過氧化物交聯,B硅烷交聯,C為物理交聯(輻射交聯、也稱輻照交聯)。
二.交聯鋁塑復合管
鋁塑復合管由內外層PE以及鋁管與內外層PE之間熱溶膠共擠復合而成,
中間鋁層除對PE起加強作用外,使管的耐壓度大大提高,其特殊結構具備了金屬管和塑料管的優點,消除了它們各自的缺陷。
三.PB管
采用五層共擠技術,阻氧PB管材有三層共擠和五層共擠兩種結構形式,五
層共擠技術先進,生產難度大,但是由于阻氧層位于管材中間,阻氧層不會受到破壞,保證了阻氧效果。而三層共擠阻氧PB管材,阻氧層位于管材表面,在施工過程中,阻氧層極易受到破壞,使阻氧失效,而且在熱熔連接前,還需要用專用工具去掉連接處的阻氧層和膠層,熱熔連接工藝復雜,施工難度大,所以五層共擠阻氧PB管材比三層共擠的管材阻氧效果更好、更可靠。
四.PPR管
PPR是以無規共聚聚丙烯為基料,經改性處理后制成。相對于其他聚丙烯來
說,它具有更好的機械性能、更高的拉伸屈服強度和抗沖性能。PPR管無毒衛生、安裝方便、耐化學品性能佳,尤其是它具有良好的熱熔接性能,其連接處分子與分子完全融合在一起,解決了長期困擾給水行業的管道連接處漏水問題。
下頁為這幾種管材的性能比較表格。
管材品種
使用壽命
使用溫度
軟化溫度(℃)
工作壓力(MPa)
線膨脹系數(m/m℃)
導熱率
(W/m*℃)
優點
缺點
鋁塑復合管
約50
≤60(長期) ≤90(短期)
133
1.0
2.5*10-5
0.45
易彎曲變型,完全消除氧滲,線膨脹系數小。
管壁厚度不均勻。
PE-X(A、B、C)
約50
≤90(長期) ≤95(短期)
133
1.0/95℃
1.6/常溫
15*10-5
0.41
耐溫性能好,抗蠕變性能好。
只能用金屬件連接,不能回收利用。
PB
約50
≤90(長期) ≤95(短期)
124
1.6`2.5/冷水1.0/熱水
13*10-5
0.22
耐溫性能好,抗拉壓強度高,耐沖擊,低蠕變,高柔韌性。
國內沒有PB樹脂,原料依賴進口,價格高。
PPR
約50
≤60(長期) ≤90(短期)
140
2.0/冷水
0.6/熱水
11*10-5
0.24
耐壓耐久性能好。
在同等壓力和介質條件下,管壁最厚。
五.各種塑料類管材的比較
可從以下幾個方面進行各類管材的比較。
(1)許用應力排序。在相同的使用條件分級和有效使用壽命條件下, 各類管材的許用應力, 大致為以下排列順序:鋁塑復合管, PB管,PE-XC管, PPR管。
(2)按市場價格的高低排列, 正好大體上也是上述順序。并非一定要選用許用應力高的管材, 例如: 實際使用壽命不需50年、或使用溫度較低、或工作壓力較低, 就有可能選擇許用設計應力較小的管材。
(3)關鍵還是各類管材的有效質量控制。據塑料工業業內人士分析, PB和PPR管的質量, 主要通過原料的成份和品質控制。而PE-XC管和鋁塑復合管, 除原料成份和品質外, 其交聯工藝對質量控制至關重要, 正是交聯工藝這一重要環節, 使許多該類管材的質量失控。
(4)PB管和PPR管, 是可以再生的材料, 對環保較為有利。這兩種管材還可采用熱熔接的連接工藝, 節省昂貴的連接配件。
(5)管材的氧滲透的問題, 也應有所考慮, 與其它采暖系統共用同一集中熱源水系統、且其它供暖系統采用鋼制散熱器等易腐蝕構件時, PB管、PE-XC管和PPR管,有阻氧層, 以有效防止滲入氧而加速對系統的氧化腐蝕。而鋁塑復合管的中間層為增強鋁管, 可有效阻隔氧的滲透。
(6)管材的縱向線膨脹問題, 對于熱管道應予以注意。鋼管的線膨脹系數為0.012 mm/m·K,塑料類管材線膨脹系數的概略值, 按從小到大排列如下:
交聯鋁塑復合管 0.025
聚丁烯管 0.130
無規共聚聚丙烯管 0.180
交聯聚乙烯管 0.200
由于較大的縱向膨脹,使管道受熱后變形嚴重,因此不適合于明裝。而埋設于混凝土墊層內的管道縱向膨脹受限,會轉化為內應力,故在強度計算時需有適量安全系數。
(7)耐低溫性能問題,PPR管在﹣10℃環境條件下,會發生低溫脆化,易在運輸過程中損壞,而其它管材的脆化溫度,可低達﹣70℃。
PE-XC聚乙烯交聯管材特性
1、由于其特殊的生產工藝,提高了管材的耐用性。
2、具有均勻的壁厚,光滑的內、外表面。
3、具有直線性的持久強度曲線,惡劣條件下的壓力和溫度的良好檢驗結果。
4、由于其特殊的生產工藝,避免了化學制劑對土壤及水質的污染。
5、高性能的阻氧能力,滲透值小于0.1mg/日。
6、由于其塑料的特性,提高了管材的耐腐蝕性。
7、具有很高的柔韌性,易于管材的運輸搬運及施工敷設。最小允許彎曲半徑為5倍管子外徑;導向弧的最小允許彎曲半徑為3.5倍的管子外徑。
8、具有良好的熱彎特性,利于消除管子的拐點。
9、在生產過程中增加了特殊的穩定劑(抗氧化劑),增強了管材的抗熱氧化性,避免了管材的脆化現象的發生。
10、具有對防凍劑、防腐劑以及整平層添加料等物質良好的抵抗能力。
11、具有良好的抗磨強度及沖擊韌性。
12、由于其管材的密度相對較小,彈性模數也低,因而噪聲通過這種管子的傳輸能力要比通過例如金屬管的傳輸能力差的多,具有良好的降噪特性。
13、因為管材具有較小的交聯度及抗熱老化穩定性,所以具有較長的使用壽命。
14、具有很小的縱向收縮特性,管材埋設在整平層中時,所產生的應力完全可以被整平層吸收。

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