塑料管材承压性能检验的必要性

2019-11-28孙晋阳

商品与质量 2019年8期

关键词：塑料管管材塑料

孙晋阳

山西省大同市质量技术监督检验测试所山西大同 037000

塑料管材与其他管材相比，因其具有材质轻方便运输、耐腐蚀性强、不生锈、内壁光滑不易结垢、对水流阻力小、工程造价低等特点，因此得到了广泛的应用。基于此，对于塑料管材的承压性能进行检测，意义重大。

1 塑料管材承压性能检验的必要性

塑料管材作为化学建材的重要组成部分，以其优越的性能，卫生、环保、低耗等为广大用户所广泛接受，在建筑工程中的用量越来越大。

据1990年有关资料调查，全国34个城市在1988-1990年间给水工程施工中，灰铸铁管应用最广，约占全部新铺设管道的3/4以上。大口径管道（>1000mm）以钢管和钢筋混凝土管较多。至今，虽然管道连接方面尚存许多问题，塑料管取代直径为400mm以下的铸铁管和镀锌管，已成为<150ram建筑给水和>150ram输配水埋地管两大部分必用管材。在塑料管中（包括铝塑复合管），PVC-U、PVC-C、PP和铝塑复合管有较高的模量、强度与硬度，被视为“刚性管”，因此可以明装；PE、PE-X和PB力学性能相对较低，作为“柔性管”适于暗敷。由于导热系数明显低于金属材料，塑料管能避免冷水管的“出汗”现象或降低热水管的热损失进而减少保温层的厚度，甚至需保温，其绝热保温性能优良并可节约能源。但几种塑料材料之间的比较还应同各自的管壁厚度有关。较之金属材料塑料管材的热膨胀系数高，尤其是热水管，使用柔性接口、伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多，埋墙式还需加装套管等预留伸缩空间或要求一定的埋设深度。这里又以聚烯烃类管材为最。塑料材料的软化温度和低温脆点大致决定了管材的使用温度。PVC-U和PVC-C的低温脆点高而低温性较差，反之PE管的低温性优异。PVC-C、PP、PB、PE-X（包括铝塑复合）管的软化温度较高可用于热水管。其中，PE-X和铝塑复合管有更宽的使用温度范围。

就材料本身而言外推至50a，除铝塑复合管借助金属材料的特性其环向应力明显较高外，PB管材的表现最佳，而PP承压较低。为此，在某种应用场合给出了各自的设计系数并经计算与数据处理之后，不同种管材可以达到在相同的使用条件下具有同样的长期使用寿命，其结果对于承压较低的材料是通过增加管壁厚度实现的。管壁厚度的增加导致管材内流体流通面积的减小，相同流量流速提高，水头损失加大。同时，虽然PP的密度最低，壁厚的增加也使管材重量和生产用料加大，但是其绝热保温性、平直性和抗蠕变性等却相应提高。此外，压力管道的快速开裂问题以及对不同材料和应用条件下的敏感程度已开始受到重视。对这些新兴塑料管材的承压能力要求参见下表所列数据。

2 塑料管材压力分析

（1）工作压力。给水管道系统在正常的工作状态下,作用在管内壁上的最大持续运行压力，不包括水的水锤压力。

（2）水锤压力。由于水的流速发生突然变化而产生的大于工作压力的瞬间压力，也被称为波动压力。

（3）设计压力。作用在管内壁上的最大瞬时压力，为管道长期运行中的工作压力与残余水锤压力之和。

（4）公称（额定）压力。其与管材系统组件的力学性能相关的内水压力指标。

3 常用塑型管材承压性分析

承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验：液压试验和长期高温液压试验。除了承压能力的检验以外，其它项目的质量把关也尤为重要，例如：

第一，抗冲击性能按GB/T5836．1-2006标准检测落锤冲击试验，多年检测发现，一次通过率不足50%，许多产品甚至经过10次冲击即全部破裂。

第二，拉伸强度及韧性。好的UPVC管其拉伸强度曲线应具有明显屈服，延伸率较大，而差的管材常常表现为脆性，延伸率低而易断裂。

第三，管材线性膨胀系数。复合管的多层结构之间线性膨胀系数不一致，非常易于发生复合质量问题，因此对产品在制过程中的质量问题要有更为严谨的检验措施。

第四，维卡软化温度。现有文献述及塑料管在低温下的快速开裂远比蠕变开裂问题严重。一经出现裂纹，其扩展速率达100-500m／s，且无行之有效的修复方法，给管道正常工作运行带来灾难性后果，用户叫苦不迭,这就需要我们采取有效手段随时把住质量关口，不能让承压不足的管材登陆市场,所以塑料管材的性能检验是把住质量关口，不让质量不过关的管材流入市场的重要环节。

4 新型管材的研究进展

传统管材的性能存在较为明显的不足，主要是耐化学药品腐蚀性、耐压性以及耐高温性等性能差。新型管材的研究进展如下：①有关学者分析新工艺生产的HDPE双重壁管的内壁粗糙系数，研究表明：雷诺数小于2500时，HDPE管的内壁粗糙系数在0.011-0.012较为合适；雷诺数大于大于2500的情况下，内壁粗糙系数在0.009-0.011为宜；②对于建筑给排水管的老化问题，研究发现UPVC管的老化与紫外光辐射有关，紫外光辐射能够加快UPVC管的老化；其中，钢带设于PE螺旋波纹管表面，将压制塑料保护层设于钢带表面，在熔融状态下使两者缠绕结合。该方法促使管的环刚度更加理想，并且能确保管材能够长期使用，在成本、质量、防形变等相关性能方面也更加令人满意。