室内燃气管选择铝塑复合管的安全性

金季靖

(佛山市日丰企业有限公司，广东佛山 528000)



室内燃气管选择铝塑复合管的安全性

金季靖

(佛山市日丰企业有限公司，广东佛山 528000)

摘要：从铝塑复合管的性能、生产过程、管材与管件的连接等方面说明了铝塑复合管应用在室内燃气管道领域具备很高的安全性，并阐述了燃气铝塑管在设计和安装时的注意事项。

关键词：铝塑复合管，机械密封原理

铝塑复合管(简称铝塑管)是以焊接铝管为中间层，聚乙烯塑料为内外层，专用热熔胶位于铝带和聚乙烯之间，通过挤出成型方法复合成一体的五层管材。五层结构使铝塑管集金属管和塑料管的优点于一身，具有优异的耐压耐温性能、热胀系数小、可弯曲不反弹、隔光和隔绝管内外气体渗透的特点。国内燃气铝塑管通常为黄色。铝塑管的结构如图1所示。

图1　铝塑管的结构示意图

该文从燃气铝塑管的性能、生产过程、机械式管件密封原理、管道安装要点等方面来阐述铝塑管应用于建筑室内燃气管道具有极高的安全性。

1从铝塑管的性能指标和生产过程说明燃气铝塑管的安全性

1.1　燃气铝塑管的性能指标和使用条件[1]

GB 50028-2006《 城镇燃气设计规范》中，对城镇燃气管道的设计压力分级如下：

中压燃气管道 A 0.2MPa

B 0.01MPa≤P≤0.2MPa

低压燃气管道 P<0.01MPa

铝塑管的国标GB/T 18997.1-2003《铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管》中，对燃气铝塑管的工作温度和工作压力有如下规定(表1)[2]：

表1　燃气铝塑管的设计工作条件

说明燃气铝塑管的应用范围是中低压燃气管道。而GB/T 18997.1-2003中的6.7(静液压强度)的要求如下(表2)：

表2　各类铝塑管静液压强度要求

表2是所有铝塑管都必须达到的指标。可以看到，铝塑管的出厂测试压力(C型即为燃气管，60℃下通过10h持续2.72MPa测试)远远高于GB/T 18997.1-2003给出的燃气铝塑管的设计工作条件(常温0.4MPa)。因此，铝塑管在承压能力方面具有极高的安全系数。

1.2　铝塑管的生产流程

铝塑管按铝管焊接的不同工艺分为搭接焊式铝塑复合管和对接焊式铝塑复合管。从两种管材的成型工艺来说，搭接焊铝塑管采用正压定径成型，在成型过程中管内始终有0.6MPa的气压保持管材的圆度。而对接焊铝塑管采用常压分布涂覆成型的方式。搭接焊式铝塑管带压生产(始终0.6MPa)是一个非常独特的优点，相当于对每一米管材都进行了气密性测试的全检。因此，燃气用铝塑管应采用搭接焊式铝塑复合管。

2从燃气铝塑管的管件连接说明燃气铝塑管系统的安全性

2.1　燃气铝塑管配套管件的密封原理

如图2所示，机械卡压式接头与燃气铝塑管的连接是这样来实现的：通过专用钳压工具，让套于铝塑管外层的不锈钢套产生收缩、塑性变形，迫使铝塑管内壁塑料层收缩并咬合至接头芯体外圆表面上的锯齿形环槽中，由于两只O型橡胶密封圈设计线径大于芯体外径D2(见图1)25%。因此，在铝塑管内层收缩后，两只O型密封圈将始终处于压缩状态，从而提供持久的密封性能。

图2　机械式管件装配图

O型圈在使用过程中因受压力作用变形而产生密封作用，因此在装配时O型圈和被密封面之间就要保持一定的压缩量。橡胶受压产生的反弹力始终给予被密封面一初始压缩应力，从而起到预密封作用，如图3所示。

图3　预密封作用

当受预密封作用的O型圈受流体压力作用时，O型圈被挤向沟槽一侧。当压力增大，O型圈变形成D形，并把压力传递给接触面，随流体压力增大，传递压力越大，密封作用越大。这种随流体压力增大自动增强密封效果的作用叫做自密封作用，如图4所示。

图4　自密封作用

决定O型圈预密封作用和自密封作用的主要参数是压缩量，对静密封条件下，压缩量一般取20%，考虑到管件和密封圈生产过程中的尺寸公差和热胀冷缩的影响，燃气铝塑管用的卡压式管件O型圈平均压缩量设计为25%。

塑料和金属的线膨胀系数相差十倍之多，因此，在冷热交替时，膨胀(收缩)量不同，密封还会可靠吗？流体温度升高时，塑料膨胀量大于金属膨胀量，不会出现间隙。流体温度降低时，塑料的收缩量大于金属收缩量，则密封面会出现间隙。

最大间隙量的计算：我们考虑极限温差，从96℃热水(GB/T 18997规定铝塑管的最高使用温度为95℃)转换为1℃冷水，极限温差ΔTmax=95℃。

塑料层收缩量=内层塑料厚度×αPEX×ΔTmax

铜芯体收缩量=铜芯体厚度×αCu×ΔTmax

最大间隙量=塑料层收缩量-铜芯体收缩量

以1216为例，最大间隙量=0.0120-0.002865=0.009135mm，远远小于O形圈凸出高度0.35mm(相当于该值的2.6%)。其余规格的最大间隙量计算值与O形圈凸出高度的比较尺寸见表3。

表3　不同规格铝塑管与管件在极限温差95℃时的最大间隙量

注：PEX的线膨胀系数：αPEX=1.5×10-4m/(m·℃)

Cu的线膨胀系数：αCu=1.63×10-5m/(m·℃)

根据前面的讨论，决定O形圈密封作用的主要参数是密封圈的压缩量，从表3的计算结果来看，所有规格在极限温差时的最大间隙量值远远小于O形圈凸出高度。因此，几乎不会影响到O形圈的压缩量，也就不会影响密封作用。

户内燃气输送时温差比冷热水输送更小，所以燃气输送更安全。

3结语

燃气铝塑管在管材的性能和管材与管件的连接方面均具有极高的安全性能。

日丰公司作为GB/T 18997.1-2003《铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管》的主编单位，在铝塑管的生产和应用上有长期的数据积累。日丰燃气专用铝塑复合管应用于室内燃气管道近20年，至今还未出现过一例安全性能方面的投诉。因此，从安全性上来讲，户内表后灶前的燃气管应优先选择燃气专用铝塑复合管。

参考文献

[1] GB 50028-2006城镇燃气设计规范[J].

[2] GB/T 18997.1-2003铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管[J].

The Aafety of Multilayer Pipe for Indoor Gas Pipeline

JIN Ji-jing

(Foshan Rifeng Enterprises Co.，Ltd，Foshan 528000，Guangdong，China)

Abstract：This paper demonstrated the high safety of multilayer pipe for indoor gas pipeline through the structure，production of the pipe and sealing mechanism of fittings. In addition，the notices in design and installation for gas pipe were also described.

Key words：Multilayer pipe，mechanical sealing principle，design and installation

中图分类号：TQ 322.2