塑料管道應用研究的論文
摘要：簡明介紹硬聚氯乙烯管（UPVC）、芯層發泡管（PSP）、硬聚氯乙烯消音管、塑料波紋管、氯化聚氯乙烯管（CPVC）、高密度取乙烯管（HDPE）、交聯聚乙烯管（PEX）、鋼塑復合管、鋁塑復合管（PAP）、無規共聚聚丙烯管（PPR）、聚丁烯管（PB）等幾種常見塑料管的發展形成，特點（優缺點）以及應用范圍進行了闡述，以期對各位讀者在選擇和利用塑料管時，能提供一點幫助。
關鍵詞：塑料管硬聚氯乙烯管UPVC芯層發泡管PSP塑料波紋管
塑料管道是我國“十五”期間重點推廣應用的化學建材之一。自國家科委將建筑排水用硬聚乙烯管應用技術列入“六五”科技攻關項目以來，我國塑料管的發展在經歷了研究開發和推廣應用的階段之后，正進入產業化高速發展的第三階段。全國化學建材協調組提出：到2005年，塑料管道在全國各類管道中市場占有率達到50%。
塑料管與傳統金屬管道相比，具有自重輕、耐腐蝕、耐壓強度高、衛生安全、水流阻力小、節約能源、節省金屬、改善生活環境、使用壽命長、安裝方便等特點，受到了管道工程界的青睞。為此，許多發達國家塑料制品商與管道工程界進行廣泛的合作，投入了大量人力、物力和財力進行全方位的開發研究，使原料合成生產、管材管件制造技術、設計理論和施工技術等方面得到了發展和完善，并積累了豐富的實踐經驗，促使塑料管在管道工程中占據了相當重要的位置，并形成一種勢不可當的發展趨勢。
筆者收集整理了幾種我們使用比較廣泛的塑料管的特點，希望能夠對各位設計、監理、施工等建筑業同行在選擇和利用塑料管時能有所幫助。
1、硬聚氯乙烯管（UPVC）
在世界范圍內，硬聚氯乙烯管道（UPVC）是各種塑料管道中消費量最大的品種，亦是目前國內外都在大力發展的新型化學建材。采用這種管材，可對我國鋼材緊缺、能源不足的局面起到積極的緩解作用，經濟效益顯著。
1.1UPVC管具有以下特點：
1.1.1化學腐蝕性好，不生銹；
1.1.2具有自熄性和阻燃性；
1.1.3耐老化性好，可在-15℃－60℃之間使用20－50年；
1.1.4內壁光滑，內壁表面張力，很難形成水垢，流體輸送能力比鑄鐵管高43.7%；
1.1.5質量輕，易擴口、粘接、彎曲、焊接、安裝工作量僅為鋼管的1/2，勞動強度低、工期短；
1.1.6阻電性能良好，體積電阻1-3×105Ω．cm，擊穿電壓23-2kv／mm；
1.1.7價格低廉；
1.1.8節約金屬能源；
1.1.9UPVC管的韌性低，線膨脹系數大，使用溫度范圍窄。
1.2硬聚氯乙烯管（UPVC）主要應用領域：
1.2.1建筑給排水管道系統；
1.2.2建筑雨水系統；
1.2.3建筑電氣配線用管；
1.2.4空調冷凝水系統
2、芯層發泡管（PSP）
芯層發泡管是采用三層共擠出工藝生產的，內外兩層與普通UPVC相同，中間是相對密度為0.7－0.9低發泡層的一種新型管材。由于在結構上利用了材料力學中Ⅰ型結構原理，并具有吸能隔聲效果的發泡芯層，所以逐漸成為取代鑄鐵管、硬質PVC實壁管等的一種塑料管材。
2.1芯層發泡管（PSP）具有以下特點：
2.1.1抗沖擊強度顯著提高：其環向剛性為普通UPVC管的8倍。
2.1.2使用范圍寬廣：可以在-30℃－100℃下使用，而且在溫度變化時尺寸穩定性好。
2.1.3發泡芯層能有效阻隔噪聲傳播，更利于高層建筑排水系統。
2.1.4隔熱性好，比不發泡的實壁管材傳熱效率低35％。
2.1.5發泡芯層使其內壁抗壓能力大大提高。
2.1.6較實壁管材可節省原料25％以上，口徑愈大時節省原料更多。
2.1.7管材較輕，便于運輸和安裝。
2.1.8在彎折狀態下的使用壽命比實壁管材要長十年以上。
2.2芯層發泡管（PSP）主要應用領域；
2.2.1民用建筑的排水系統；
2.2.2工業防護及輸送液體；
2.2.3農業微孔灌溉、排灌；
2.2.4電力、通訊電纜導管。
3、硬聚氯乙烯消音管
硬聚氯乙烯消音管是韓國于70年代初研制開發的一種新型的建筑排水管材，已取得日、德、法、瑞等國專利，1990年獲中國專利。UPVC消音管內壁帶有六條三角凸形螺旋線，使下水沿著管內壁自由連續呈螺旋狀流動，將排水旋轉形成最佳排水條件，從而在立管底部起到良好的消能作用，降低噪聲。同時，消音管的獨特結構可以使空氣在管中央形成氣柱直接排出，沒有必要像以往那樣另外設置專用通氣管，使高層建筑排水通氣能力提高10倍，排水量增加6倍，噪聲比普通UPVC排水管和鑄鐵管低30－40Db。UPVC消音管與消音管件配套使用時，排水效果良好。
3.1硬聚氯乙烯消音管在具備UPV特點的同時還兼有以下特點：
3.1.1通水能力、流體輸送能力高；
3.1.2通氣能力高；
3.1.3消音隔聲；
3.1.4經濟、節省能源；
3.1.5施工、維修便易；
3.1.6能承受溫度及建筑物的沉降變形。不用設伸縮節。
3.2硬聚氯乙烯消音管主要用于排水管道系統，特別是高層建筑排水管道系統。
4、塑料波紋管
塑料波紋管在結構設計上采用特殊的“環形槽”式異形斷面形式，這種管材設計新穎、結構合理，突破了普通管材的“板式”傳統結構，使管材具有足夠的抗壓和抗沖擊強度，又具有良好的柔韌性。根據成型方法的不同可分為單劈波紋管、雙壁波紋管。
4.1塑料波紋管的特點：
4.1.1剛柔兼備，既具有足夠的力學性能的同時，兼備優異的柔韌性；
4.1.2與板式管材相比，單位長度的波紋管具有質量輕、省材料、降能耗、價格便宜；
4.1.3內壁光滑的波紋管能減少液體在管內流動阻力，進一步提高輸送能力；
4.1.4耐化學腐蝕性強，可承受土壤中酸堿的影響；
4.1.5波紋形狀能加強管道對土壤的負荷抵抗力，又不增加它的曲撓性，以便于連續敷設在凹凸不平的地面上；
4.1.6接口方便且密封性能好，搬運容易，安裝方便，減輕勞動強度，縮短工期；
4.1.7使用溫度范圍寬、阻燃、自熄、使用安全；
4.1.8電氣絕緣性能好，是電線套管的理想材料。
4.2塑料波紋管主要應用領域：
4.2.1市政給排水管道系統；
4.2.2建筑電氣電線配管；
4.2.3農業灌溉
4.2.4汽車輸油管的配管；
5、氯化聚氯乙烯管（CPVC）
氯化聚氯乙烯管材是由含氯量高達的66%的所謂過氯乙烯樹脂加工而得到的一種耐熱性好的塑料管材。氯化聚氯乙烯樹脂用PVC樹脂經氯化制得，隨著樹脂中氯含量的增加，其密度增大，軟化點、耐熱性和阻燃性提高，拉伸強度提高、熔體粘度增大、耐化學腐蝕性優良，在沸水中也不變形。
5.1氯化聚氯乙烯管的特點：
5.1.1使用溫度范圍廣：-40℃－95℃；
5.1.2具有良好的強度和韌性；
5.1.3具有良好的耐化學腐蝕性能；
5.1.4阻燃性能為自熄性；
5.1.5低熱傳導性能，約為鋼材的1/200；
5.1.6介質中重離子含量達超純水標準；
5.1.7衛生性能符合國家衛生標準要求；
5.1.8管壁平潔光滑：輸送流體時具有較小的摩擦阻力和附著力；
5.1.9重量輕：相當于鋼管1/5，鋼管的1／6；
5.1.10安裝方便：可采用粘接、螺紋、焊接等方式連接；
5.1.11優異的耐老化和抗紫外線性能，正常使用壽命較長。
5.2氯化聚氯乙烯管主要應用領域：
5.2.1建筑用空調系統、飲用水管道系統、地下水排入管道、游泳池及溫泉管道；
5.2.2工業管道系統；
5.2.3食品加工處理管道系統；
5.2.4給水及污水廠管道系統；
5.2.5農業灌溉。
6、高密度聚乙烯管（HDPE）
高密度聚乙烯管以它的優秀的化學性能、韌性、耐磨性以及低廉的價格和安裝費受到管道界的重視，它是僅次于聚氯乙烯，使用量占第二的塑料管道材料。
高密度聚乙烯管（HDPE）雙壁波紋管是一種用料省、剛性高、彎曲性優良，具有波紋狀外壁、光滑內壁的管材。雙壁管較同規格同強度的普通管可省料40％，具有高抗沖、高抗壓的特性，發展很快。在歐美等國中，HDPE雙壁波紋管，在相當范圍內取代了鋼管、鑄鐵管、水泥管、石棉管和普通塑料管、廣泛用作排水管、污水管、地下電纜管、農業排灌管。
7、交聯聚乙烯分（PEX）
交聯聚乙烯管由于具有很好的衛生性和綜合力學物理性能，被視為新一代的綠色管材。生產交聯聚乙烯管（PEX）的主要原料是HDPE，以及引發劑、交聯劑、催化劑等助劑，采用世界上先進的一步法（MONSOIL法）技術制造，采用普通聚乙烯原料加入硅烷接枝料，在聚合物大分子鏈間形成化學共價鍵以取代原有的范德華力，從而形成三維文鏈網狀結構的交聯聚乙烯，其交聯度可達60％－89％，使其具有優良的理化性能。
7.1交聯聚乙烯管的主要特點：
7.1.1使用溫度范圍寬，可以在-70℃－95℃下長期使用；
7.1.2質地堅實而有耐性抗內壓強度高，20℃時的爆破壓力大于5Mpa，95℃時的爆破壓力大于2Mpa，95℃下使用壽命長達50年；
7.1.3不生銹，耐化學品腐蝕性很好，耐環境應力裂性優良，即使在較出溫度下也能用于輸送多種化學品和具有加速管材應力開裂的多種流體；
7.1.4管材內壁的張力低，使表面張力較高的水難以浸潤內壁，可以有效地防止水垢的形成。
7.1.5無毒性，不霉變，不滋生細菌、衛生符合國家標準GB7219－1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》規定的指標；
7.1.6管材內壁光滑，流體流動阻力小，水力學特性優良，在相同的管徑下，輸送流體的流通量比金屬管材大，噪音也較低；
7.1.7管材的導熱系數遠低于金屬管材，因此其隔熱性保溫性能優良、用于供熱系統時，不需保溫，熱能損失小；
7.1.8良好的記憶性能，當PEX管被加熱到適當溫度（小于180℃）會變成透明狀，再冷卻時會恢復到原來的形狀，即在使用過程中任何錯誤的彎曲都可以通過熱風槍加以矯正，使用起來更加自如；
7.1.9質量輕，搬運方便，安裝簡便輕松，非專業人員也可以順利進行安裝，安裝工作量不到金屬管安裝量的一半；
7.1.10交聯聚乙烯管的線膨脹系數比金屬管材要大的多，安裝時要留有伸縮空間。
7.2交聯聚乙烯管主要應用領域：
7.2.1建筑冷熱水及飲用水管道系統；
7.2.2食品工業中液體食品輸送管道；
7.2.3水暖供熱系統、中央空調管道系統、地面輻射；暖系統、太陽能熱水器系統等；
7.2.4電信、電氣用配管；
7.2.5電鍍、石化等工業管道系統。
8、鋼塑復合管
為了避免鍍鋅鋼管對水質的腐蝕（特別是對熱水、電化學腐蝕特強），開發了鋼塑復合管。金屬與塑料的復合管是一種金屬/高聚物的宏觀復合體系，金屬基體通過界面結合承受管材內外壓力，塑料基體在防腐蝕方面發揮作用。它既有金屬的堅硬、剛直不易變形、耐熱、耐壓、抗靜電等特點，又具有塑料的耐腐蝕、不生銹、不易產生垢漬、管壁光滑、容易彎曲、保溫性好、清潔無毒、質輕、施工簡易，使用壽命命長等特點。鋼管與UPVC塑料管復合管材，使用溫度的上限為70℃，用聚乙烯粉末涂覆于鋼管內壁的涂塑鋼管可在-30℃-55℃下使用。環氧樹脂涂塑鋼管的使用溫度高達100℃，可用作熱水管道。鋼塑復合管除用于建筑冷熱水、采暖及空調管道系統外還廣泛用于化工和石油工業等領域。
9、鋁的復合管（PAP）
鋁塑復合管（PAP）是一種集金屬與塑料優點為一體的新型管材。鋁塑復合管有五層組成，外壁和內壁為化學交聯聚乙烯，中間為一層約0．3mm薄鋁板焊接管；鋁管與內外層聚乙烯之間各有一層粘合劑牢固粘接。鋁塑復合管的結構決定了這種管材兼有塑料管與金屬管的特點。化學性能穩定的化學交聯聚乙烯在與外界接觸的內層與外層，避免了金屬鋁層與外界的接觸；而塑料在外層及強度較好的金屬層在中間位置，一方面保護外界的腐蝕，另一方面增強管材的強度和塑性。
9.1塑塑復合管具有以下特點：
9.1.1耐腐蝕：內外壁為化學穩定性非常高的交聯聚乙烯，不僅在水中不會被腐蝕，而且可抵御強酸強堿等大多腐蝕性的化學液體；
9.1.2不回彈：由于有塑性良好的鋁管層存在，鋁塑復合管可任意由彎曲變直或由直變彎并保持變化后的形狀，這一特點對于成盤收卷的鋁塑復合管用于室內明裝施工尤為方便；
9.1.3隔阻性好：焊接密實的鋁管可完全阻止管壁內外的滲透；
9.1.4密度高：同樣管徑及長度的管材，鋁塑復合管約為鋼管質量的1/7；
9.1.5安裝簡便：不必套絲、切割，連接很容易。管子長度特長，經濟性高；
9.1.6耐高溫：用交聯聚乙烯制作的`鋁塑復合管可在95℃以上介質中連續工作；
9.1.7可靠性好：使用壽命可達50年；
9.1.8流阻小：內壁光滑不結垢，比內徑相同的金屬管的流量大；
9.1.9美觀：鋁塑復合管外壁塑管可有不同顏色，明管施工不需油漆；
9.1.10易于探測：帶有金屬鋁，暗埋施工后輕易被探明位置；
9.1.11抗靜電：可用于輸送各類可燃流體；
9.2鋁塑復合管主要應用領域：
9.2.1建材：自來水、采暖及飲用水供應系統用管；
9.2.2煤氣、天然氣及管道石油氣室內輸送用管；
9.2.3業用管；
9.2.4化工：各種酸、堿溶液的輸送；
9.2.5醫藥：各種氣、液體輸送；
9.2.6石化；煤油、汽油等流體的輸送；
9.2.7船用管材：水上運輸工具內各種管路系統用管
9.2.8食品工業：輸送酒、飲料等；
9.2.9空調管道系統等；
9.2.10壓縮空氣等工業氣體的輸送。
10、無規共聚聚丙烯管（PP-R）
聚丙烯可分為均聚丙烯和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分為分嵌段共聚聚丙烯（PPC）和無規共聚聚丙烯（PP-R）無規共聚聚丙烯，又稱三型聚丙烯，是主鏈上無規則地分布著丙烯及其它共聚單體鏈段的共聚物。無規共聚聚丙烯管是歐洲新近開發出來的新型塑料管道產品，PP－R原料屬聚烯烴，其分子中僅有碳、氫元素，無毒性、衛生性能可靠。
PP－R在原料生產、制品加工、使用及廢棄全過程均不會對人體及環境造成不利影響，與交聯聚乙烯管材同輩成為綠色建材。
10.1PP-R管除具有一般塑料管材質量輕、強度好、耐腐蝕、使用壽命長等優點外，還有以下特點：
10.1.1無毒衛生：符合國家衛生標準要求：
10.1.2耐熱保溫：PP－R管維卡軟化點為131.3℃，最高使用溫度為95℃，長期使用溫度為70℃；其導熱系數為0.21W/m，℃，僅為鋼管的1/200，具有較好的保溫性能；
10．1．2連接安裝簡單可靠：PP－R管具有良好的熱熔焊接性能，管材與管件連接部位的強度大于管材本身的強度，無須考慮在長期使用過程中連接處是否會滲漏；
10.1.3彈性好、防凍裂：PP-R材料優良的彈性使得管材和管件可防凍脹的液體一起膨脹，從而不會被凍脹的液體脹裂；
10.1.4環保性能好；
10.1.5線膨脹系數較大，為0．14-0．16mm/m．k；
10.1.6抗紫外線性能差：在陽光的長期直接照射下容易老化。
10.2PP－R管材的主要應用領域：
10.2.1公共及民用建筑用于輸送冷熱水、采暖系統；
10.2.2工業建筑和設施中，用于輸送日常用水、油或腐蝕性液體；
10.2.3由于對鹽水的耐腐蝕性能，用于海邊設施中的給水管道；
10.2.4空調管道系統；
10.2.5農業灌溉系統；
11、聚丁烯管（PB）
PB樹脂是將1-丁烯合成得到高分子聚合物，是一種等規度稍低于聚丙烯的等規聚合物。它既有聚乙烯的抗沖擊韌性，又有高于聚丙烯的耐應力開裂性和出色的耐蠕變性能，并稍帶橡膠的特性，且能長期承受氣屈服強度90％的應力。
11.1聚丁烯管（PB）除具有一般塑料管衛生性能好、質量輕、安裝簡便、壽命長等優點外，還具有以下特點：
11.1.1耐熱：熱變形溫度高，耐熱性能好用，90℃熱水可長期使用；
11.1.2抗凍：脆化溫度低（－30℃），有-20℃以內結冰不會凍裂；
11.1.3柔軟性好；彎曲半徑僅為R12；
11.1.4隔溫性好；
11.1.5絕緣性能較好；
11.1.6耐腐蝕（易為熱而濃的氧化性酸所侵蝕）；
11.1.7環保、經濟：廢棄物可重復使用，燃燒不產生有害氣體。
11.2聚丁烯管（PB）的主要應用領域；
11.2.1用于各種熱水管：住宅熱水、溫泉引水、溫室熱水、道路及機場融雪等熱水管；
11.2.2工業用管；
11.2.3輸氣管道；
11.2.4用于采礦、化工和發電等工業部門輸送磨蝕性和腐蝕性的熱物料。
12、ABS管
ABS樹脂是在聚苯乙烯樹脂改性的基礎上發展起來的三元共聚物，ABS樹脂是由丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三種元素組元組成。其中A代表丙烯晴，B代表了二烯，S代表苯乙烯。
ABS管是一種新型的耐腐蝕管道，它在一定的溫度范圍內具有良好的抗沖擊強度和表面硬度，綜合性能好，易于成型和機械加工，表面還可鍍鉻。由于它兼有PVC管的耐腐蝕性能和金屬管道的力學性能，不僅用于純水系統而且也適用于電鍍、化工、石油、環保等行業輸送腐蝕性液體之用。
12.1ABS管的特點；
12.1.1具有良好的沖擊強度，是PVC管的5－6倍；并能承受較高的工作壓力，約為PVC管的4倍；
12.1.2化學性能穩定：無毒無味，能耐酸、堿，且用于食品工業也無毒、無味；
12.1.3使用溫度范圍廣：使用溫度范圍為-40℃－80℃；
12.1.4質輕、阻力小；ABS管質輕，為PVC的0．8倍，制品內外壁光滑，阻力小；
12.1.5管道連接方便，密封性好；
12.1.6顏色適宜，為淺象牙色，給人以淡雅、清潔之感。
12.2ABS管的主要應用領域：
12.2.1純凈水系統；
12.2.2石化工業管道系統；
12.2.3環保行業。
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