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塑料管材基础资料

1塑料管道基础知识

1.1塑料管道的相关名词和术语

1.1.1与材料相关的术语和名词

1.1.1.1PE：

聚乙烯（Polyethylene）

1）按密度分类

低密度聚乙烯（LDPE）：

密度为0.900-0.930g/cm3

中密度聚乙烯（MDPE）：

密度为0.930-0.940g/cm3

高密度聚乙烯（HDPE）：

密度为0.940-0.965g/cm3

2）按耐压等级进行分类

PE63，PE80，PE100，（PE125）

3）按特殊功能进行命名分类

PE-X，交联聚乙烯：

PE-Xa，过氧化物交联聚乙烯

PE-Xb，硅烷交联聚乙烯

PE-Xc，电子束交联聚乙烯

PE-Xd，偶氮交联聚乙烯

PE-RT，按照抗蠕变曲线可分为I型PE-RT和II型PE-RT。

1.1.1.2PP：

聚丙烯（Polypropylene）

1）按聚合方式分类

第一代聚丙烯材料：

均聚聚丙烯，简称PP-H；

第二代聚丙烯材料：

是通过在聚丙烯聚合过程中加入一定量的乙烯单体，获得的嵌段共聚型聚丙烯（简称PP-B，也叫PP-C）；

第三代聚丙烯材料：

无规共聚聚丙烯材料，即PP-R，其中乙烯含量为5%以内，无规分布在聚丙烯分子链上；

第四代聚丙烯材料：

PP-RCT,即β-PP-R，耐压与抗低温冲击进一步提高。

其它特殊功能进行命名分类

2）PP-HM，高刚度聚丙烯材料，用于制造高刚性结构壁管；

1.1.1.3PB:

聚丁烯（Polybutylene）

按聚合方式分类

PB-H，均聚聚丁烯：

市场常见的灰色和米黄色；

PB-R，无规共聚聚丁烯：

由质量份数不少于85％的丁烯-1与其他烯烃单体共聚聚合而成的无规共聚物，并且聚合物中的烯烃的总质量份数不少于95％,混配料中应添加必需添加剂，添加剂应均匀分散，以满足各种应用要求。

1.1.1.4聚氯乙烯（PVC）

常见的品种有：

PVC-U：

硬质聚氯乙烯，或称未增塑的聚氯乙烯；

PVC-C：

氯化聚氯乙烯，可用作医用给水管道；

PVC-M：

改性聚氯乙烯，具有高强度及高韧性等特性；

PVC-O：

双轴取向聚氯乙烯，以优异的性能有可能替代PVC；

1.1.1.5其它聚合物

1）ABS材料：

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

ABS管具有较高的刚性、冲击性能及硬度，抗老化、耐磨、耐腐蚀，适用范围广，可采用胶接、法兰连接及螺纹连接等。

2）尼龙：

PA66，PA1010等

优点是耐磨、强韧、质坚、耐热、耐寒、耐腐蚀、易成型、自润滑、无毒、易染色

用途：

石油工业原油和天然气的集运；化学工业：

腐蚀性介质、排污输送管道等。

3）PVDF:

聚偏氟乙烯

PVDF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能。

PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域

1.1.2与管道性能相关的术语和名词

1）公称外径（dn）

管材或管件插口外径的规定数值，单位为mm。

2）任一点外径（de）

通过管材任一点横断面测量的外径，单位为mm。

3）平均外径（dem）

管材或管件插口端任一横断面外圆周长除以3.142（圆周率），并向大圆整到0.1mm得到的值。

4）承口的平均内径（dsm）

承口规定部位（中部）的平均内径，单位mm。

5）不圆度

在管材或管件的管状部位的同一横截面上，最大和最小外径测量值之差，或最大和最小内孔测量值之差。

6）公称壁厚（en）

管材壁厚的规定值，等于最小允许壁厚ey,min，单位为mm。

7）最小壁厚（emin）

管材或管件圆周上任一点壁厚的最小允许值，单位为mm。

8）最大壁厚（emax）

管材或管件圆周上任一点壁厚的最大允许值，单位为mm。

9）允许壁厚偏差（Δen）

根据标准，所允许的管材最大壁厚和最小壁厚之间的差值范围。

10）管系列（S）

与公称外径和公称壁厚有关的无量纲数值，可用于指导管材规格的选用。

S值可由以下公式计算：

S=（SDR-1）/2;

S=σ/P;

11）标准尺寸比（SDR）

管材的公称外径与公称壁厚的比值。

可表示为公称外径/公称壁厚，即SDR=dn/en;

同时也存在这样的换算公式：

S=

;

SDR=2×S+1;

σ—诱导应力，管材圆周方向的应力或管材/管件材料的设计应力；

P—管材内压。

1.1.3与使用条件有关的术语和名词

1）设计压力（PD）

管道系统压力的设计值，单位为兆帕（MPa）。

2）公称压力（PN）

管材在20℃使用时允许的最大工作压力，单位为兆帕。

3）最大工作压力（MOP）

管道系统中允许连续使用的流体的最大有效压力，单位为兆帕。

4）静液压应力（σ）

以水为介质，当管材承受内压时，管壁内的环应力，用以下公式计算：

5）设计温度（TD）

水输送系统温度的设计值,单位为℃。

6）最高设计温度（Tmax）

仅在短期内出现的，可以接受的最高温度。

7）故障温度（Tmal）

管道系统超出控制极限时出现的最高温度,单位为℃。

8）冷水温度（Tcold）

输送冷水的温度，单位为℃，最高为25℃，设计值为20。

1.1.4与材料性能的相关定义

1）设计应力designstress（σD）

在规定的条件下，管材材料的许用应力或塑料管件材料的许用应力，单位为MPa。

2）总体使用（设计）系数（C），又称为安全系数

一个大于1的数值，它的大小考虑了使用条件和管路其他附件的特性对管系的影响，是在置信下限所包含因素之外考虑的管系的安全裕度。

3）带阻隔层的管材pipewithbarrierlayer

带有很薄阻隔层的塑料管材，用于阻止或减少气体或光透过管壁，而设计应力的要求全部靠主体树脂保证。

例如阻氧管。

4）混配料Compounds

以聚烯烃为基础树脂，加入必要的抗氧剂、紫外稳定剂及颜料而制成的粒料。

1.1.5与管道系统应用相关的名词和术语

1.1.5.1热形变补偿措施

1）自然补偿

利用管道敷设中的自然弯曲（如L型，Z型等）吸收管道因温度变化产生的长度形变。

2）自由臂

自然补偿时，利用转弯管段的悬臂位移，吸收管道自固定点起到转弯处的伸缩变形，对应的转弯管段即为自由臂。

3）固定支架

使管道在X、Y、Z三维空间均不产生位移的支架。

4）滑动支架

允许管道沿轴向产生位移的支架。

1.1.6塑料管道的使用条件级别

1.1.7管系列的选择（以PE-RT为例）

1.1.9HDPE给水管道的温度折减系统

当冷水管道PE管在高于20℃的温度下连续使用时，最大工作压力（MOP）需要进行折减，即温度越高，最大工作压力相对原来的公称压力（PN）就折减得越厉害。

其关系可表示为以下公式：

MOP=PN*f1

PN:

公称压力，管道（管材、管件）在20℃时，运行年限为50年的最大工作压力。

ft:

温度折减系数

50年寿命要求40℃以下的温度折减系数

1.1.10与现有产品相关的产品标准及工程技术规范

1.1.10.1产品标准

产品类别

标准序号

产品名称

标准号

标准名称

PP类

1

PPR管材、管件

GB/T18742.1-2002

冷热水用聚丙烯管道系统第1部分：

总则

GB/T18742.2-2002

冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：

管材

GB/T18742.3-2002

冷热水用聚丙烯管道系统第3部分：

管件

2

F-PPR管材（福管）

CJ/T258—2007

纤维增强无规共聚聚丙烯复合管

3

PPR塑铝稳态复合管材

CJ/T210-2005

无规共聚聚丙烯（PP-R）塑铝稳态复合管

4

M-PP电力电缆用导管

DL/T802.7-2010

电力电缆用导管技术条件第七部分：

非开挖用改性聚丙烯塑料电缆导管

5

PPR纳米抗菌管

QB/T2591-2003

轻工业标准

抗菌塑料—抗菌性能试验方法和抗菌效果

水暖类

1

分集水器

CJ/T251-2007

铜分集水器

2

水暖产品

GB/T23448-2009

卫浴洁具

3

软管

GBT14525-2010

波纹金属软管通用技术条件

GB/T23448-2009

卫生洁具软管

4

三角阀

GB/T26712-2011

卫生洁具及暖气管道用直角阀

QB2759-2006

卫生洁具及暖气管道用直角阀

5

地漏

GB/T27710-2011

地漏

6

暗阀

Q/WX025-2010

企业标准

冷热水用组合式阀门

7

快开龙头

GB18145-2003

陶瓷片密封水嘴

8

生料带

QB/T4008-2010

轻工业标准

螺纹密封用聚四氟乙烯未烧结带

9

面盆排水

JC/T932-2003

建材行业标准

卫生洁具排水配件

10

淋浴龙头

QB1334-2004

轻工业标准

水嘴通用技术条件

11

花洒

GB/T23447-2009

卫浴洁具淋浴用花洒

12

节能水箱

JC987-2005

建材行业标准

便器水箱配件

13

散热器恒温控制阀

JGT195-2007

散热器恒温控制阀

14

同层排水部件

CJ/T363-2011

建筑同层排水部件

15

法兰

GB/T9112-2010

钢制管法兰类型与参数

PVC类

1

U-PVC排水管

GB/T5836.1-2006

建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材

GB/T5836.2-2006

建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件

2

PVC接线盒

GB17446.1-2008

家用和类似用途固定式电气装置电器附件安装盒和外壳第1部分：

通用要求.

3

U-PVC电工套管

JG3050-1998

建筑用绝缘电工套管及配件

4

PVC螺旋消音管

Q/WXJCJ0230-2011

企业标准

建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）螺旋消音管材

5

PVC螺旋管件

Q/WXJCJ0240-2011

企业标准

建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）螺旋管件

6

PVC中空壁消音管材

Q/WXJCJ0234-2010

企业标准

建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）中空壁消音管材

7

PVC-U双壁波纹管

GB/T18477.1-2007

埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统　第1部分：

双壁波纹管材

9

PVC-U雨落水管材、管件

QB/T2480-2000

建筑用硬聚氯乙烯雨落水管材及管件

PE-RT类

1

太阳能专用管

CJ/T318-2009

太阳能热水系统用耐热聚乙烯管材

2

PE-RT管材、管件

GB/T28799.1-2012

冷热水用耐热聚乙烯PE-RT管道系统第1部分总则

GB/T28799.2-2012

冷热水用耐热聚乙烯PE-RT管道系统第2部分管材

GB/T28799.3-2012

冷热水用耐热聚乙烯PE-RT管道系统第3部分管件

3

A+管

GB/T28799-2012

冷热水用耐热聚乙烯PE-RT管道系统

PB类

1

PB管材、管件

GB/T19473.1-2004

冷热水用聚丁烯（PB）管道系统第1部分总则

GB/T19473.2-2004

冷热水用聚丁烯（PB）管道系统第2部分管材

GB/T19473.3-2004

冷热水用聚丁烯（PB）管道系统第3部分管件

2

地暖专用管PB-R

CJ/T372-2011

冷热水用无规共聚聚丁烯管材及管件

PE类

1

HDPE给水管材及管件

GB/T13663-2000

给水用聚乙烯（PE）管材

GB/T13663.2-2005

给水用聚乙烯（PE）管道系统第2部分：

管件

2

PE燃气管材及管件

GB15558-1-2003

燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分管材

GB15558-2-2005

燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第2部分管件

GB15558.3-2008

燃气用埋地聚乙觯（PE）管道系统第3部分阀门

3

PE双壁波纹管

GB/T19472.1-2004

埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第1部分：

聚乙烯双壁波纹管材

GB/T21873-2008

橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范

4

地源热泵管

CJ/T317-2009

地源热泵系统用聚乙烯管材及管件

GB/T13663-2000

给水用聚乙烯（PE）管材

5

虹吸排水管材及管件

CJ/T250-2007

建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件

6

同层排水管材及管件

CJ/T250-2007

建筑排水用高密度聚乙烯（HDPE）管材及管件

7

非开挖PE排水管

GB/T13663-2000

给水用聚乙烯（PE）管材

CJ/T358-2010

非开挖铺设用高密度聚乙烯排水管

8

钢丝网骨架聚乙烯复合管管道

CJ/T189-2007

钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管材及管件

9

垃圾填埋管道

CJ/T371-2011

垃圾填埋场用高密度聚乙烯管材

10

深海养殖管道

GB/T13663-2000

给水用聚乙烯（PE）管道系统第1部分：

管材

11

PE矿用管

MT-558.1-2005

煤矿井下用塑料管材第1部分:

聚乙烯管材

12

PE电力护套管

Q/TJSG8-2010

增强型高密度聚乙烯（HDPE）电力电缆护套管

Q/WXJCJ0238-2010

企业标准

高密度聚乙烯（HDPE）电力电缆护套管

PE-X类

1

铝塑管

GB/T18997.1-2003

铝塑复合压力管　第1部分：

铝管搭接焊式铝塑管

GB/T18997.2-2003

铝塑复合压力管第2部分：

铝管对接焊式铝塑管

CJ/T111-2000

铝塑复合管用卡套式铜制管接头

CJ/T190-2004

铝塑复合管用卡压式管件

2

PE-X管

GB/T18992.1-2003

冷热水用交联聚乙烯（PE-X）管道系统第1部分：

总则

GB/T18992.2-2003

冷热水用交联聚乙烯（PE-X）管道系统第2部分：

管材

GB/T22051-2008

交联聚乙烯（PE-X）管用滑紧卡套冷扩式管件

1.1.10.2技术规程

系统类型

序号

标准号

标准名称

建筑内给排水

1

GB/T17219-1998

生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准

2

GB/T50349-2005

建筑给水用聚丙烯管道工程技术规范

3

CJJT98-2003

建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程

4

CJJT155-2011

建筑给水复合管道工程技术规程

5

CECS94-2002

建筑排水用硬聚氯乙烯内螺旋管管道工程技术规程

6

CECS185-2005

建筑排水中空壁消音硬聚氯乙稀管管道工程技术规程

7

CJJT29-2010

建筑排水塑料管道工程技术规程

8

CJJT165-2011

建筑排水复合管道工程技术规程

9

GB50242-2002

建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范

室外给排水

1

CJJ101-2004

埋地聚乙烯给水管道工程技术规程

2

CECS164-2004

埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程

3

CECS181-2005

给水钢丝网骨架塑料（聚乙烯）复合管管道工程技术规程

4

CJJ143-2010

埋地塑料排水管道工程技术规范

5

GB50268-2008

给水排水管道工程施工及验收规范

同层排水、虹吸排水系统

1

CECS282-2010

建筑排水高密度聚乙烯管道工程技术规程

2

CECS247-2008

建筑同层排水系统技术规程（附条文说明）

3

CECS183-2005

虹吸式屋面雨水排水系统技术规程

4

CECS79-2011

特殊单立管排水系统技术规程

5

CECS232-2007

AD型特殊单立管排水系统技术规程

6

CECS271-2010

旋流加强（CHT）型单立管排水系统技术规程

7

CECS275-2011

苏维托单立管排水系统技术规程

8

CECS287-2011

漩流降噪特殊单立管排水系统技术规程

燃气系统

1

CJJ63-2008

聚乙烯燃气管道工程技术规程

2

CJJ33-2005

城镇燃气输配工程施工及验收规范

地源热泵系统

1

GB50366-2005（2009年版）

地源热泵系统工程技术规范附条文说明

采暖系统

1

JGJ142-2012

地面辐射供暖技术规程

2

GB50736-2012

民用建筑供暖通风与空气调节设计规范附条文说明[另册]

PP-R稳态管

1

CECS198-2006

空调用无规共聚聚丙稀（PP-R）塑铝稳态复合管管道工程技术规程

MF-PPR

CECS337-2013

建筑给水纤维增强无规共聚聚丙烯复合（F-PPR）管道

2技术营销工作常要涉及的计算方法

密度均一的非复合的聚烯烃类管道的米重可根据以下方法计算：

2.1标准米重计算法

标准米重=3.1416×（公称外径-公称壁厚）×公称壁厚×密度/1000

=？

千克/米

2.2考虑了管材的壁厚偏差的差额计算法

米重=3.1416×（公称外径-公称壁厚-0.5×壁厚偏差）×（公称壁厚+0.5×壁厚偏差）×密度/1000

=？

千克/米

2.3估算法计算管道实际米重

管道实际米重=标准米重×1.05=？

千克/米

2.4常见聚烯烃管材密度

1）PP-R

0.89-0.91g/cm3，计算时可取0.91g/cm3。

2）HDPE（包括80级和100级）

0.94-0.96g/cm3，计算时可取0.955g/cm3。

3）PE-RTI型（SK或LG的原料）

0.933g/cm3，计算时可取0.935g/cm3。

4）PE-RTII型（利安德巴塞尔的原料）

0.947g/cm3，计算时可取0.95g/cm3。

5）PB（包括PB-H和PB-R）

0.935g/cm3，计算时可取0.94g/cm3。

已知管材每米价格，可以计算出管材每吨的售价，即吨价：

吨价=每米售价/米重=？

元/千克*1000=?

元/吨

2.5基本公式

流量=流速×管道通流面积（即为内截面积）

流速一般以m/s为单位，而流量（供水量）一般以？

方/小时表示，

因此计算时的单位换算非常重要。

考虑单位换算，上述公式可以表示为：

流量=流速（m/s）×3600×3.1416×（公称外径-2×壁厚）2/4×10-6

=?

方/小时=?

*1000升/小时

2.6工程技术规程规范等规定的流速

例如，根据聚丙烯管道国标技术规程GB/T50349-2005：

“公称外径不大于32mm时，流速不宜大于1.2m/s；公称外径为40~63mm时，流速不宜大于1.5m/s；公称外径大于63mm时，流速不宜大于2.0m/s”

2.7公称压力

已知PE给水管道的材料等级和尺寸值，如何快速地确认其公称压力：

根据材料等级算出其设计应力σs

σs=MRS/C

MRS:

材料的最小需求强度，PE80即为8.0MPa，PE100即为10.0MPa；

C：

总体设计系数，也叫安全系数，冷水输送一般选取1.25；热水输送一般为1.5；输送气体时一般要大于2以上。

确定20℃下的最大工作压力MOP，即为PN

PN=MOP（20℃）=σs/S=MRS/（C*S）

=2MRS/[C*（SDR-1）]

2.8塑料管道的热形变计算及膨胀补偿

由于PP-R管道线膨胀系数比一般金属管大，因此需要进行变形量的计算。

管道因温差引起的轴向伸缩量可按下式计算：

ΔL=Δt×L×α

Δt=0.65Δts+0.1Δtg

式中ΔL—管道伸缩长度（mm）；

α—线膨胀系数[mm/（m·℃）]，对于不同材料，可查阅下表；

L—管道自由段长度（m）；

Δt—计算温差（℃）；

Δts—管道内水的最大变化值（℃）；

Δtg—管道外空气的最大变化温差（℃）。

常见塑料管道的线膨胀系数

材料

PP-R

F-PPR

MF-PPR

PE及PE-RT

PP-R/AL

PB

系数

0.15-0.18

0.05

0.03

0.15

0.04

0.13

3施工要点

3.1管道热熔连接温度

1）PP-R，焊接温度为260±10℃；

2）PE（包括PE-RT），焊接温度为210±10℃；

3）PB,焊接温度为240±5℃。

3.2管道连接方式

1）PP-R管：

热熔承插、电熔连接、机械式连接（螺纹连接）。

2）PE管：

热熔承插连接（适合于dn≤110mm）

热熔对接（适合于dn≥63mm）

电熔连接（适合于dn20~dn630mm）

法兰连接

承插式柔性连接

3）PE波纹管：

扩口承插连接

套筒承插连接

哈夫外固连接

热熔对接

热收缩带

挤出焊接

说明：

具体的施工要点详见各产品对应的技术规程。