文/徐春茂 濰坊昌大建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東濰坊 261000
在人們生活水平不斷提升的背景下,節(jié)能意識(shí)不斷加強(qiáng),暖通工程也會(huì)發(fā)生了極大的變化,供暖方式多采用地板輻射供暖,此種供暖方式,不但增加了低品位能源的利用率,熱舒適性更好等優(yōu)勢(shì),而且還能進(jìn)行更好的熱計(jì)量,具有良好的發(fā)展前景。塑料管材的發(fā)明和應(yīng)用,在一定程度上推動(dòng)了供暖方式的發(fā)展和變革,發(fā)展基本上實(shí)現(xiàn)了“以塑代鋼”,塑料管材在供暖系統(tǒng)中優(yōu)越性也愈發(fā)突出。
目前在市面上流動(dòng)的塑料管材種類(lèi)繁多,在暖通工程中應(yīng)用時(shí),需要綜合考慮軟化溫度、熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度等,因此,適用于暖通工程中的塑料管材主要有以下幾種:
此種塑料管材內(nèi)層密度和外層密度都在0.97g/cm2以上聚乙燃,中間作為增強(qiáng)的鋁管,在管材每層中間都通過(guò)熱熔膠粘結(jié)到一起。主要應(yīng)用在暖通工程加熱管道中,在具體應(yīng)用過(guò)程中,為最大限度上滿足的輸送70℃~95℃的高溫水的要求,管道內(nèi)部和外層都是交聯(lián)聚乙烯,簡(jiǎn)稱(chēng)為XPAP。
由密度在0.394g/cm2的聚乙烯聚合而成,再通過(guò)物理方法,將春線形的大分子通過(guò)交聯(lián)的方法,形成三維網(wǎng)狀的大分子結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)稱(chēng)為PEX。
主要由聚丙烯樹(shù)脂,添加適量助劑,再通過(guò)擠壓成型的方法制成則熱塑料管材,簡(jiǎn)稱(chēng)為PB管管材。
此種塑料管材為典型的Ⅱ型聚丙烯管,在不同國(guó)家,有不同的稱(chēng)呼,如:在德國(guó)被稱(chēng)之為PP-B,在韓國(guó)被稱(chēng)之為PP-C。雖然此種塑料管材的柔性方面略差,但耐用性和抗沖擊力非常好。在我國(guó)此種塑料管材主要應(yīng)用在北方暖通工程施工中,即使室外溫度達(dá)到0℃,也不會(huì)發(fā)生脆裂問(wèn)題【1】。
無(wú)論是金屬管材,還是塑料管材,受到內(nèi)壓時(shí),管壁上的每個(gè)點(diǎn),都會(huì)同時(shí)受到三個(gè)方面的應(yīng)力,包括:軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力。此種環(huán)向形成應(yīng)力最大。在選擇塑料管材時(shí),需要對(duì)環(huán)向應(yīng)力的耐壓強(qiáng)度進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析,以保證其能滿足暖通工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求,環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算公式如下:
從公式中可以看出,塑料管材的厚度和允許最大環(huán)向應(yīng)力的一次方成反比,而和管材的公眾壓力及管徑的一次方成正比。
和金屬管材相比在力學(xué)性質(zhì)上,塑料管材的使用溫度對(duì)允許設(shè)計(jì)應(yīng)力的影響比較大,并且在冷態(tài)基礎(chǔ)上,承壓能力不能用做判斷長(zhǎng)期使用的耐久性,其使用壽命更多的取決于溫度對(duì)管材的累計(jì)破壞作用。
塑料管材強(qiáng)度計(jì)算公式如下:
表1 塑料管材常用范圍的尺寸系列
塑料管材在選擇之前,需要對(duì)相應(yīng)工作壓力條件下的S系列和壁厚進(jìn)行系統(tǒng)分析。通常情況下,PB管材的許用設(shè)計(jì)應(yīng)力,會(huì)隨著時(shí)間的不斷推移而發(fā)生下降的趨勢(shì)。尤其是會(huì)隨著溫度的升高,而發(fā)生急速降低,最后發(fā)生失效。而其他種類(lèi)的塑料管材和PB管有相似的規(guī)律【3】。塑料管材在暖通工程中使用時(shí),無(wú)法始終作用在相同溫度條件下,比如:供暖工程管道的溫度,在非不需要供暖時(shí)間中,其溫度和室溫基本相同。而在供暖期間中,會(huì)因?yàn)橘|(zhì)調(diào)節(jié)而受到不同溫度的作用。因此,PB管所對(duì)應(yīng)的不同溫度其蠕變特性呈現(xiàn)曲線狀,因此,無(wú)法直接作為確定許用設(shè)計(jì)應(yīng)力的主要依據(jù),需要先對(duì)不同使用條件下溫度作用頻率進(jìn)行系統(tǒng)化分析,最后才能確定使用等級(jí)。
綜上所述,本文結(jié)合理論實(shí)踐,研究了暖通工程中塑料管材的應(yīng)用,研究結(jié)果表明,塑料管材具有質(zhì)量更加輕盈、保溫隔熱效果更好、生產(chǎn)制造工藝更加簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),逐步取代了鋼制管材。將其應(yīng)用到暖通工程中,需要高度重視強(qiáng)度驗(yàn)算、塑料管材的選擇、塑料管材許用設(shè)計(jì)應(yīng)力等方面內(nèi)容,才能滿足暖通工程設(shè)計(jì)要求。