探讨聚丙烯在建筑管道中的应用
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摘要：本文首先介绍了PP-R管的特性，然后分析了PP-R管材生产工艺，最后探讨了PP-R管材在建筑管道中的应用。
中图分类号：TU198文献标识码： A
聚丙烯是最近十几年才问世的新型热塑性塑料。由于其密度小、价格低、无味、稳定的化学性能、优良的机械性能，较高的熔化温度，以及原料来源易得，价格低廉等特点，因而获得了迅速的发展。由于聚丙烯具有上述优点，适用于一切成型加工方法，可制成板、管等型材， 聚丙烯管分为均聚聚丙烯(PP-H，I型)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B，II型)和无规共聚聚丙烯(PP-R，III型)，其中PP-R管性能最佳，发展较快。
三型聚丙烯(PP-R)管材和管件是欧洲80年代末90年代初开发应用的新型塑料管道产品。该产品采用无规共聚丙烯经挤出(管材)或注射(管件)成型。它在德国、英国、意大利等发达国家已得到广泛应用，我国在90年代后期开始生产应用。
1 PP-R管的特性
PP-R管作为具有90年代国际水平的新型节能塑料产品，具有以下主要特点：
1.1 质量轻，安装方便，连接可靠
PP-R 管材质量轻，重量仅为钢管的1/9、紫铜管的1/10，施工搬运方便，大大减轻了工人的施工强度，施工进度快。有别与其他管道，PP-R管的同质热熔连接是这一管材体系最大的优点。这种连接方式操作简便、工具简单、安装方便，减少安装成本，节约大量的劳动力。由于管材与管件采用同质热熔方式进行永久性连接，连接处完全溶为一体，绝无界面，管道连接透漏率极低，无须保养维护，密封可靠，避免螺纹连接的渗漏问题。
1.2 具有良好的绝热保温性能
PP-R管材的绝热保温性优良，20℃时的导热系数为0.23~0.24W/M・K，比钢管和紫铜管小得多。PP-R管用于热水管道、空调供回水管道或冷凝水管道时，可以适当减小保温或为了防止结露的保温层厚度，节省了管道保温上的投资。
1.3 管道阻力小
PP-R管管道内壁光滑，水头损失小，沿程水头损失、局部水头损失均比金属管小。在相同规格及水头损失时，比金属管道提高输水能力达40％左右。不结水垢，有效通径永不缩小。管件结构不影响流量，管配件连接时横断面积不会发生改变。
1.4 耐热性能好，使用寿命长
具有较好的耐热性能，PP-R管的维卡软化点131.5℃。最高工作温度可达 95℃，在1.0MPa压力下长期使用温度为70℃，可满足建筑给排水规范中热水系统的使用要求。管道使用寿命长，设计寿命50年，是镀锌管使用寿命的3~ 5倍，具有极佳的价格性能比，并且无需定期保养。
1.5 管道修补方便
PP-R管道具有较好的可修补性能，当管道受损时，可使用PP-R补洞棒对有针眼的管道进行修补，也可以切下受损管道更换新的管道。
1.6 管材及管件规格、品种少，产品质量难以控制
PP-R作为一种新型管材，原料品种少，国内无专用料，有些原料尚需进口。原料质量控制不太稳定，产品质量参差不齐。管材规格少，管件和阀件类种类不齐全，也给实际使用带来了许多不便。
1.7 机械性能较差，抗紫外线能力
PP-R 管刚性和抗冲击性能比金属管道差。线膨胀系数较大，明敷或架空敷设所需管道支吊架较多，影响美观。抗紫外线能力差，在阳光的长期照射下容易老化。安装在户外或阳光直射处必须包防护层。
1.8 承压能力受水温和承压时间影响大
PP-R管随着水温的上升，其允许压力急剧下降。当管道使用水温从20℃上升到60℃时，同一压力等级管道允许压力下降50%，水温70℃时，下降2/3。PP-R管随着承压时间增长，其允许压力也明显下降。在使用温度为 60℃时，连续使用 50 年后允许压力下降近50%。
2 PP-R管材生产工艺
2.1工艺流程图
原料烘干加料挤出冷却定径牵引定长切割检验包装入库
2.2工艺流程及控制简述
2.2.1烘干加料：原料在真空上料过程中经过烘干机除湿干燥处理。
2.2.2挤出成型：进入挤出机螺槽的原料，在一定温度、压力、剪切力作用下，随着螺杆旋转、熔融、前移、挤出、流经模具，成为具有一定形状的坯料。
2.2.3冷却定径：从机头出来的高温坯料，通过真空定径箱，经过真空作用和冷却水冷却，成为所需的截面形状、尺寸。
2.2.4定长切割：挤出定型后的管材经过冷却、牵引，根据用户要求对管材进行定长切割。喷码标识（主要内容：商标、产品名称、规格尺寸、标准、公司名称、生产日期等）。
2.2.5检验、包装、入库：产品成型后对其外观进行检测，尺寸、壁厚等内容进行测量。产品检验合格后，进行包装入库，并对每批次生产的产品进行理化性能检测。
3.1 PP-R管材的选用
近几年由于PP管材生产企业盲目上马，产品的质量良莠不齐，出现了不少问题，如：各种改型PP材料充斥市场；在PP-R原料中添加过量或不符合要求的回用料；管材与管件所用原料不一致；加工工艺不合理造成产品缺陷等。因此在施工中一定要严把材料关，选择质量合格的管材。
①正确区分管材的用途，根据设计要求及使用范围合理选择不同壁厚及直径的管材。目前PP-R管材的适用范围是：建筑物的冷热水系统，包括：集中供热系统；建筑物内的采暖系统、包括地板、壁板及辐射采暖系统；可直接饮用的纯净水供水系统；中央(集中)空调系统；输送或排放化学介质等工业用管道系统。
②选择PP-R管材必须认真检查国家质量检验部门的检测报告和相关质量合格证明文件，还要检查卫生检验部门的检验报告和其他认证文件，确认其符合国家规定的各项技术指标和卫生指数要求。在外观质量检查方面主要从以下几方面着手：a.观察包装是否有批号、数量、检验代号；b.管材表面品种、规格、生产厂名是否标注明显清晰；c.观察管材管体是否颜色一致，有无色泽不均匀现象；d.管材内外壁应光滑、平整、无气泡、裂口和裂纹。PP-R管材专用料为带有颜色的颗粒，颜色一般为灰色。据报道，白色的 PP-R 管材存在严重的性能缺陷，不适宜作供水管，应选择颜色较深的 PP-R 管材。如果其检验资料和观感两个方面都符合要求，则认定此产品是合格产品。此时，可将此样品封存作为验收每批材料的依据。供应商供货到现场后，采取抽检方式进行验货，与封存样品进行对比，不合格的产品坚决清场，确保材料的质量。
3.2PP-R管道安装：
（1）管道安装前必须清除管道内部的污垢和杂物。安装过程或安装完毕的敞口处及预留口，应临时封堵，以免堵塞管道。
（2）安装前认真熟悉图纸，确定管道的标高和坐标，布置好管线，根据卫生器具的实际尺寸，确定好支管甩口位置。
（3）管道为明装，成排安装时，直线部分相互平行，水平安装时热水管在冷水管上方，垂直平行安装时，热水管在冷水管的左侧。
（4）管道扣座的安装位置正确平整牢固，明装冷水管的水平支架间距为500mm，垂直方向为900mm。热水管水平支架间距300 mm，垂直方向为300mm。
（5）热熔焊接步骤：
A、使用剪管刀时，垂直切断管材，并将切头清理干净；
B、在管材插入深度处作记号，使之等于接头的套入深度；
C、将须插入的管材和接头同时插入热熔器上加热；
D、当加热时间完成后，从热熔器上拨出管材和接头，将管材平稳而均匀地推入接头中，牢固后松开。
（6）熔接操作技术参数
（7）管材与管件连接均采用热溶连接方式，不允许在管材和管件上直接套丝，与金属管道及管件连接时必须使用转换接头。
（8）在加热和插接过程中不能随意转动管材，但允许在管材和接头焊接后的3秒内调节接头位置。
（9）熔接连接管道的结合面应有一均匀的溶接圈，不得出现局部熔瘤或熔接圈凸凹不均现象。
（10）施工完后必须经试压验收后方能封管及使用，冷水管试验压力为1.0MPa，热水管试验压力为1.5MPa。
（11）管道水压试验规定：
A热熔连接管道，水压试验时间应在24小时后进行；
B水压试验前，管道应固定，接头须明露。
C管道注满水后，先排出管道内空气，进行水密性检查。
D加压用手动泵，升压时间不小于10min，测定仪器的压力精度不低于0.01MPa.
E在30分钟内，允许两次补压，升至规定试验压力后稳压1小时，测试压力降不得超过0.06MPa。
F在工作压力的1.15倍状态下，稳压2小时，压力降不得超过0.03MPa，同时检查各连接处不得渗漏。
(12)管道系统验收前，应进行通水冲洗。冲洗水流速应大于2m/s。冲洗时，应不留死角，每个配水点都应打开，系统最低点应设防水口，清洗时间控制在冲洗出口处，排水的水质与进水相当为止。
3.3施工质量保障中需注意的问题
①PP-R管较金属管硬度低、刚性差，在搬运、施工中应加以保护，避免不适当外力造成机械损伤。管材应水平堆放在平整的地上，应避免弯曲管材，堆置高度不得超过1.5m。在暗敷后要标出管道位置，以免二次装修破坏管道。
②PP-R管在5℃以下存在一定低温脆性，冬季施工要小心，切管时要用锋利刀具缓慢切割。对已安装的管道不能重压、敲击，必要时对易受外力的部位覆盖保护物。热熔管道的施工环境温度应是 0℃以上，0℃ 以下不宜施工。
③PP-R管长期受紫外线照射易老化降解，安装在户外或阳光直射处必须包扎深色防护层。
④PP-R管除了与金属管或用水器连接使用带螺纹嵌件或法兰等机械连接方式外，其余均应采用热熔连接，使管道一体化，无渗漏点。热熔连接采用熔接机加热管材和管件。连接时，无旋转地把管端插入加热套内，达到预定深度。同时，无旋转地把管件推到加热头上加热，达到加热时间后，立即把管子与管件从加热套与加热头上同时取下，迅速无旋转地、均匀用力插入到所要求的深度，使接头处形成均匀凸缘。在规定的加热时间内，刚熔接好的接头还可进行校正，但严禁旋转。将加热后的管材和管件垂直对准推进时，用力不要过猛，防止弯头弯曲。
⑤PP-R管的膨胀系数较大（0.15mm/m・℃），在明装或非直埋暗敷布管时必须采取防止管道膨胀变形的技术措施。热水管直埋暗敷时，要防止管壁温度过高引起墙体开裂。据实验测定，95℃恒温热水管外壁温度一般不超过50℃，大部分砖体、混凝土材料能抗 40℃~50℃温度，当某些隔墙装饰材料耐温性较差时，需做隔热处理。尤其是暗设管道必须进行隐蔽验收，检验管槽是否平整、有无尖角、压力等级是否满足要求；对位于管井、吊顶内的管道，应检验是否设置克服管道膨胀的措施，隐蔽验收合格后方可进行下道工序施工。
⑥管道安装后在封管(直埋)及覆盖装饰层(非直埋暗敷)前必须试压。冷水管试压压力为系统工作压力的1.5倍，但不得小于10MPa；热水管试验压力为工作压力的2倍，但不得小于1.5M Pa。试压时间与方法见相关技术规程规定。
⑦PP-R 管明敷或非直埋暗敷布管时，必须按规定安装支、吊架。
⑧管道的冲洗和消毒是两个必不可少的重要环节，其做法是：a.冲洗：给水管冲洗时应采用设计提供的最大流量或不小于1.5m/s的流速连续进行，直至出水口与入水口冲洗水浊度、色度相同为止。b.消毒：生活饮用水管道在交付使用前应用每升水含20m g~30mg的游离氯灌满管道，含氯水在管道中留置24h以上。消毒完毕后再用水冲洗，必须符合国家《生活饮用水标准》方可使用。
4结语
聚丙烯在建筑管道上的应用随着聚丙烯材料的改性越来越广泛，聚丙烯材料的不断改性创新加快了建筑管道不断开辟新应用领域的步伐，有理由相信，建筑管道会在新材料、新技术、新工艺的推动下不断地创造出更好更多的产品。
参考文献
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