何維華
(成都市自來水總公司)

　　近十年來，名目繁多的各種品牌的熱塑性塑料管材及管件出現在市場上，有力地推動著市政工程的供水管材及建筑給排水管材的產品更新。

1、目前市場上熱塑性塑料管材的狀況

　　市場上的熱塑性塑料管大體上分兩大類別，也就是單一材質的塑料管及金屬、塑料復合的管材。
1.1 單一材質的塑料管
1.1.1 聚氯乙烯管(PVC)
　　在給排水管道上主要使用的是不增塑的硬聚氯乙烯管(UPVC)，通常用于冷水管道上。另外，氯化聚乙烯管(CPVC)是通過氯乙烯樹脂加工而得的一種耐熱性好的塑料管，具有較好的耐熱、耐老化、耐化學腐蝕性能，它特別適用于輸送熱水、污水、廢液等介質。
　　UPVC管材通常可用粘接劑粘接，也可用膠圈柔性連接。這種管材是國內推廣使用最早的、目前使用量最大的塑料管材。不少自來水公司已經把此類管材用于DN≤200mm的配水管道上，替代傳統的灰鑄鐵管及鍍鋅鋼管，但管材、管件連接基本上均采用膠圈柔性連接方式。
　　該管材在Φ16-710mm之內均有產品。
1.1.2 聚乙烯管(PE)
　　PE管材以密度區分，有低密度聚乙烯管(LDPE)、中密度聚乙烯管(MPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)。
　　LDPE管材的柔性、伸長率、耐沖擊性能較好，耐化學穩定性和抗高頻絕緣性能良好，主要用于農田排灌。HDPE管具有較高的強度及剛度，MDPE管還具有良好的柔性和抗蠕變性能，后兩種管材，特別是HDPE管廣泛用于城市燃氣及供水管道上。
　　新修訂的給水用PE管產品國標中，管材分PE63、PE80、PE100三個級別，它們在20℃下，在50年后還能保持最小強度達6.3MPa、8.0MPa、10.0MPa。對于允許最大設計應力分別為5MPa、6.3MPa、8MPa。目前國內產品的規格在Φ16-160mm之間，最大可達Φ400mm。
1.1.3 交聯聚乙烯管(PEX)
　　交聯聚乙烯是通過化學或物理方法，使普通聚乙烯的線性分子結構改性成三維交聯網狀結構，從而具有優良的溫度適應性(-70-110℃)、耐壓性(爆破壓力6MPa)、穩定性和持久性(使用壽命達50年以上)、而且具有無毒、不滋生細菌等優點。但交聯聚乙烯管內存水較久，略帶異味。
　　交聯聚乙烯的關鍵指標是交聯度。德國工業標準16892/3規定必須大于65%。
　　交聯聚乙烯管的制造通常有化學交聯和物理交聯兩種方法。其中化學交聯又分一步法和二步法兩種。一步法是在聚乙烯原料中加入催化劑(硅烷、過氧化物)、抗氧劑，在擠出機擠出過程中交聯，制造出交聯聚乙烯管；二步法是先制造出交聯聚乙烯A、B料，然后擠出交聯聚乙烯管。物理交聯方法，是聚乙烯原料通過傳統方法制造成管材，然后通過電子加速器發出電子射線或鈷60-γ射線照射聚乙烯管，激發聚乙烯分子鏈發生改變，產生交聯反應，制造出交聯聚乙烯管。
　　這主要用于室內熱水管道和地面輻射采暖管道上。國內PEX管的供貨規格在Φ10-32mm之間，少量達Φ63mm，交聯聚乙烯原料需進口。連接管件一般采用夾緊式銅制接頭或卡環式銅制接頭，也有用ABS管件、聚甲醛管件、超高分子聚乙烯管件。
1.1.4 改性聚丙烯管
　　聚丙烯管(PP)雖然無毒，價廉，但抗沖擊強度差，作為供水管材不理想，通過共聚合的方式使聚丙烯改性，提高了管材的抗沖擊強度等性能。改性聚丙烯管有三種，即均聚共聚聚丙烯管(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯管(PP-B)、無規共聚聚丙烯管(PP-R)。
　　此類管材柔軟、易于安裝、密封性好、耐腐蝕、使用壽命長。管件的連接采用熔接方式。
　　PP-R管是第三代改性聚丙烯，是用無規共聚法使PE在PP分子鏈中隨機地均勻聚合，比其PP-B具有較好抗沖擊性能、耐溫度變化性能和抗蠕變性能。主要用于室內熱水管道及地面輻射采暖系統。目前國內產品規格在Φ20-63mm之間。它是一種很有發展前景的新管材。
1.1.5 ABS管
　　ABS管是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚物組成的熱塑性塑料，具有質優耐用的特性。其中丙烯腈具有耐熱性、抗老性、耐化學性；丁二烯具有耐撞擊性、高堅韌性、低溫特性不變的性能；苯乙烯具有施工容易及管面光滑之特性。管件連接采用冷膠溶接法，一般用于室內熱水管道及水處理加藥管道等方面。
1.1.6 聚丁烯管(PB)
　　聚丁烯管是一種高分子惰性聚合物，它具有很高的耐溫性(可在-20℃～95℃之間安全使用)、持久性、化學穩定性、可塑性、具有獨特的抗蠕變性能，無味、無毒的綠色環保材料，這種管材原料需要進口，據悉世界上能生產PB樹脂的也只有兩家公司。
　　PB管與管件的連接方式有三種方式，即銅接頭夾緊式連接、熱熔式插接、電熔合連接。主要用于室內冷熱水及采暖供熱管道上。
　　據相關資料報導，于70年代PB管廣泛使用的美國，近十年管道出現了一系列快速開裂的爆破事故，這種事故是管材本身原因還是聚甲醛制造的管件質量問題尚無結論，據稱美國已禁止推廣使用此類管材，這應引起我們的注意。
1.2 復合式管材
1.2.1 鋁塑復合管(PAP)
　　鋁塑復合管是通過擠出成型工藝而制造出的新型復合管材，它由聚乙烯層(或交聯聚乙烯)——膠粘劑層——鋁層——膠粘劑層—聚乙烯層(或交聯聚乙烯)五層結構構成。其中鋁層分搭接焊、對接焊成型工藝。
　　管件連接主要是夾緊式銅接頭，用于室內冷熱水管道及地面輻射采暖系統上。目前市場上供貨的規格在Φ14～32mm之間。
　　由于銅接頭價格貴，還縮小過水斷面，通常在室內安裝時利用管材的柔軟性，各用水端直接從主管分配器連接，減少接頭數量及維修概率。
1.2.2 鋁襯塑管
　　鋁襯塑管材是指鋁合金管材內襯聚乙烯管或聚丙烯管，它是一種雙層結構的鋁塑復合產品，目前市場上的規格在Φ10～65mm之間，主要適用于室內冷水管道。
　　與管材配套的管件也是雙層結構的鋁襯塑復合管件，它是一種采用膠圈密封的快裝管件，這種管件由管件主體、密封卡套、鎖緊環、鎖緊螺母四部分組成。
　　管材及配套管件外形美觀，對于室內明設的供水主管、支管均可選用，管道拆裝方便，輸送水質穩定。由于鋁材的特性，不適用于腐蝕性的環境。
1.2.3 孔網鋼帶塑料復合管
　　它類同鋁塑復合管，只是以多孔鋼帶焊接卷管替代薄鋁帶焊接卷管，它是以高密度聚乙烯為基體，以沖孔后的冷軋鋼帶焊接而成的網狀鋼管為增強體，經擠出成型連續復合而成，內外壁塑料通過金屬骨架上的孔形成一體。這種管材具有三層結構，塑料與金屬在管壁內相互包容，可避免塑料與金屬骨架的分離與剝落。管道連接可采用套管件電熔焊連接，也可用膠圈管件快裝連接，它具有鋼管的機械強度，又具有塑料管的耐腐蝕性，可適用于DN≤200mm的配水管道及室內冷水主立管道上使用。此類管材安裝時，切斷的端面應作嚴格的防銹處理，但在今后管道不停水引接分支管時，孔口切面銹蝕問題就無法處理，這將是此類管材應用中的弱點。
1.2.4 鋼襯塑復合管
　　它是在薄壁鍍鋅鋼管內，經特殊過盈級配工藝復合—聚丙烯管，連接的管件類同上述鋁襯塑管件，它可以使輸配的水質不發生大的變化，管道裝拆快捷，價格低廉，但管外壁及管端面的防腐問題沒有根本解決。

2、熱塑性塑料管的性能評述

2.1 優點
　　上述各種品牌的塑料管都分別闡述了它們的特點，歸納起來它們比傳統的金屬管材有如下一些共同優點：
　　(1)管材材質輕，有些管材僅為鐵管重量的1/8～1/5。
　　(2)管材耐腐蝕，對于內壁而言，輸送的水感觀性好；對于外壁而言，不生銹，延長了管道的使用壽命。
　　(3)管材內壁光滑，流阻小，在相同規格及水頭損失時，比金屬管道提高輸水能力達44%。
　　(4)同一管材連接方式多樣，有配套的管件，有利于推廣使用。
2.2 弱點
　　(1)塑料管材的原料品種少，國內原料根本無專用料，原料質量控制不太穩定，有些原料尚需進口。
　　(2)與金屬管道相比，管材機械強度較弱，抗紫外線性能較差，埋地敷設及室內明裝要有相應措施。
　　(3)管材線性膨脹系數較大，特別是復合管的多層結構之間線性膨脹系數不一，容易發生故障，應有相應的技術措施，對產品質量要求更為嚴謹。
　　(4)管材熔點相對較低，在建筑物出現火情時，管路容易出現故障。

3、熱塑性塑料管應用中的點滴體會

3.1 管材分級規則
　　在1996年“給水用聚乙烯(PE)管材國家標準”的送審稿中，引用了《ISO/DIS12162》熱塑性塑料壓力管材管件用料的分級規則。
　　此種分級規則的基礎是管材輸送20℃水連續達50年使用壽命。
　　管材的設計允許壓力值為管道最低要求應力除以管材設計系數。
　　由于各種管材設計系數不一，在管道最低要求應力相同的條件下，各類管材的設計允許壓力值就不一致了。
　　由于我國多數塑料管材還沒有引用這種分級規則，但在管道工壓0.4～0.6MPa時，選擇管材的壓力級別一般為1.0MPa，有些城市選用達1.6MPa。當然，管材壓力級別不同，管材壁厚等結構尺寸就不一，管材的價格也就不一樣。
3.2管材價格的比較
　　熱塑性塑料管類別較多，價格懸殊亦大，并且管材價格與管件價格的關系也不一致，如表1。在室內管路中，平均1m管長就有一個管件，管件價格對工程造價影響明顯。

　　注：1、該價目表系成都市場價；

　　管材選用時，應考慮是室內安裝還是室外安裝；是明管還是暗管；是埋地還是架空；是一般工程還是級別較高的工程。
3.3 管材采購時外觀的鑒別
　　市場上的管材的品種多，廠牌多，價格不一，采購時要注意廠家的可信度，對單一材質的塑料管要重點抽查管壁厚度是否符合標準要求，要觀察出廠日期，出廠時間太久的管材不宜采購。對于復合管材，還要注意截面結構的均一性，粘合的可靠性及金屬層焊接狀況。作為輸送自來水的塑料管及管件，應為藍色或帶有藍色線條的黑色管及管件。
3.4 管材的堆放
　　塑料管材通常怕紫外線，應存放在庫房或工棚內。有條理地擺放，堆疊高度適當，不使下層管材受壓變形。
3.5 管材的連接
　　管材有多種類別，但連接方式歸納起來有四種，即膠合劑粘接、膠圈夾緊式連接、熱熔式插接、電熔合連接。
　　針對UPVC管而言，采用粘接時應注意以下幾點：
　　(1)管材與管件的配合間隙不大于0.2mm；
　　(2)膠合劑質量穩定；
　　(3)粘接操作過程規范、認真；
　　(4)管路粘接后應在24小時內不被振動；
　　(5)施工環境干燥，濕度較低；
　　(6)管路安裝應考慮管材熱脹冷縮的對應措施。
　　由于在施工中，上述各點落實上有一定難度，不少供水企業在安裝UPVC管時，樂于使用膠圈柔性連接。但也應注意以下幾點：
　　(1)膠圈材質符合要求；
　　(2)逗管操作時，注意軸線一致，用力勻稱；
　　(3)管材接口工作面清潔，并涂潤滑劑，選擇潤滑劑時，一則對人無害，二則對膠圈無損；
　　(4)柔性連接的三通、彎管的受力面應作擋墩；
　　(5)逗接過程應保持內留一定間隙。
　　對于HDPE管材而言，通常采用電熔合連接。它是將電阻絲預先埋在管件中，在施工現場，只需將專用焊接儀的插頭與管件的插口連接，便可將管件與管材熔合在一起，它要求管材與管件配合間隙適當，接觸部位干凈；HDPE管可以注塑熱熔管件現場用熱熔承插焊機對接方式連接；也可用熱熔對接焊機將兩管端面熱熔后對接，其中較大口徑管件是用多角焊機加工成型。由于后兩種連接方法容易，管件便宜，有利于管材的推廣。
　　復合管材的連接，多數采用金屬管件或聚甲醛管件，以膠圈夾緊式連接，這種方式操作方便，拆改容易，唯錐形膠圈及壓圈的方向不可倒置，夾緊用力適當。
3.6 溝槽
　　塑料管一般敷設在無機動車的人行道或住宅小區內為好；在小街巷內敷設時，管頂覆土深度不宜小于0.6m；管道基礎應為砂土，否則要作砂墊層，管四周的回填土中不應有硬塊擠壓管體。由于塑料管是非導電材料，埋于地下后，維修時尋管困難，故在管道頂部應敷設一條導電線。

4、在推廣塑料管材中需要注意的幾個問題

4.1 建議國家相關部門加強對塑料管材的研究工作。現有文獻述及塑料管在低溫下的快速開裂遠比蠕變開裂問題嚴重，應研制具有高性能阻止快速開裂的原材料配方。快速開裂是客觀存在的現象，它通常分兩個形成階段，即產生裂紋，裂紋迅速擴展，擴展速率達100～500m/s，往往使管道運行帶來災難性后果。不過管材柔性連接，可縮小管線快速開裂時的影響范圍。
4.2 盡快完善各類管材產品的國家標準，以利規范產品質量，目前只有UPVC管及PE管有國家產品標準。
4.3 盡快制訂國家統一的各類管材的管道設計規范及施工驗收規范。應通過試驗以快速開裂的臨界壓力去推算管材的許用壓力。目前只有UPVC管有國家統一的管道設計規范及施工驗收規范。
4.4 盡快編制相關管材安裝預算定額，以利推廣使用。
4.5 規范管材市場，取締假冒偽劣產品。
4.6 加強對管道設計人員及施工安裝人員的素質培訓。
　　總之，熱塑性塑料管在國外仍以UPVC管與HDPE管為主導產品，近幾年HDPE管在城市供水、燃氣管道上推廣使用較快，增長速度遠遠超過UPVC管。
　　我們在推廣熱塑性塑料管材的過程中，應堅持以點帶面，點面結合，及時總結經驗，不斷改進，以利正確推廣使用好新型管材。

二○○○年六月