孫晉陽
山西省大同市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測試所 山西大同 037000
塑料管材與其他管材相比,因其具有材質(zhì)輕方便運(yùn)輸、耐腐蝕性強(qiáng)、不生銹、內(nèi)壁光滑不易結(jié)垢、對水流阻力小、工程造價(jià)低等特點(diǎn),因此得到了廣泛的應(yīng)用?;诖耍瑢τ谒芰瞎懿牡某袎盒阅苓M(jìn)行檢測,意義重大。
塑料管材作為化學(xué)建材的重要組成部分,以其優(yōu)越的性能,衛(wèi)生、環(huán)保、低耗等為廣大用戶所廣泛接受,在建筑工程中的用量越來越大。
據(jù)1990年有關(guān)資料調(diào)查,全國34個城市在1988-1990年間給水工程施工中,灰鑄鐵管應(yīng)用最廣,約占全部新鋪設(shè)管道的3/4以上。大口徑管道(>1000mm)以鋼管和鋼筋混凝土管較多。至今,雖然管道連接方面尚存許多問題,塑料管取代直徑為400mm以下的鑄鐵管和鍍鋅管,已成為<150ram建筑給水和>150ram輸配水埋地管兩大部分必用管材。在塑料管中(包括鋁塑復(fù)合管),PVC-U、PVC-C、PP和鋁塑復(fù)合管有較高的模量、強(qiáng)度與硬度,被視為“剛性管”,因此可以明裝;PE、PE-X和PB力學(xué)性能相對較低,作為“柔性管”適于暗敷。由于導(dǎo)熱系數(shù)明顯低于金屬材料,塑料管能避免冷水管的“出汗”現(xiàn)象或降低熱水管的熱損失進(jìn)而減少保溫層的厚度,甚至需保溫,其絕熱保溫性能優(yōu)良并可節(jié)約能源。但幾種塑料材料之間的比較還應(yīng)同各自的管壁厚度有關(guān)。較之金屬材料塑料管材的熱膨脹系數(shù)高,尤其是熱水管,使用柔性接口、伸縮節(jié)或各種彎位等熱補(bǔ)償措施較多,埋墻式還需加裝套管等預(yù)留伸縮空間或要求一定的埋設(shè)深度。這里又以聚烯烴類管材為最。塑料材料的軟化溫度和低溫脆點(diǎn)大致決定了管材的使用溫度。PVC-U和PVC-C的低溫脆點(diǎn)高而低溫性較差,反之PE管的低溫性優(yōu)異。PVC-C、PP、PB、PE-X(包括鋁塑復(fù)合)管的軟化溫度較高可用于熱水管。其中,PE-X和鋁塑復(fù)合管有更寬的使用溫度范圍。
就材料本身而言外推至50a, 除鋁塑復(fù)合管借助金屬材料的特性其環(huán)向應(yīng)力明顯較高外,PB管材的表現(xiàn)最佳,而PP承壓較低。為此,在某種應(yīng)用場合給出了各自的設(shè)計(jì)系數(shù)并經(jīng)計(jì)算與數(shù)據(jù)處理之后,不同種管材可以達(dá)到在相同的使用條件下具有同樣的長期使用壽命,其結(jié)果對于承壓較低的材料是通過增加管壁厚度實(shí)現(xiàn)的。管壁厚度的增加導(dǎo)致管材內(nèi)流體流通面積的減小,相同流量流速提高,水頭損失加大。同時,雖然PP的密度最低,壁厚的增加也使管材重量和生產(chǎn)用料加大,但是其絕熱保溫性、平直性和抗蠕變性等卻相應(yīng)提高。此外,壓力管道的快速開裂問題以及對不同材料和應(yīng)用條件下的敏感程度已開始受到重視。對這些新興塑料管材的承壓能力要求參見下表所列數(shù)據(jù)。
(1)工作壓力。給水管道系統(tǒng)在正常的工作狀態(tài)下,作用在管內(nèi)壁上的最大持續(xù)運(yùn)行壓力,不包括水的水錘壓力。
(2)水錘壓力。由于水的流速發(fā)生突然變化而產(chǎn)生的大于工作壓力的瞬間壓力,也被稱為波動壓力。
(3)設(shè)計(jì)壓力。作用在管內(nèi)壁上的最大瞬時壓力,為管道長期運(yùn)行中的工作壓力與殘余水錘壓力之和。
(4)公稱(額定)壓力。其與管材系統(tǒng)組件的力學(xué)性能相關(guān)的內(nèi)水壓力指標(biāo)。
承壓性能所涉及的內(nèi)容是在一定條件下塑料管材能夠承受的內(nèi)壓力和恒壓下的破壞時間。從而確定與之有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)以及對管材的質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)和監(jiān)控。一般進(jìn)行兩項(xiàng)試驗(yàn):液壓試驗(yàn)和長期高溫液壓試驗(yàn)。除了承壓能力的檢驗(yàn)以外,其它項(xiàng)目的質(zhì)量把關(guān)也尤為重要,例如:
第一,抗沖擊性能按GB/T5836.1-2006標(biāo)準(zhǔn)檢測落錘沖擊試驗(yàn),多年檢測發(fā)現(xiàn),一次通過率不足50%,許多產(chǎn)品甚至經(jīng)過10次沖擊即全部破裂。
第二,拉伸強(qiáng)度及韌性。好的UPVC管其拉伸強(qiáng)度曲線應(yīng)具有明顯屈服,延伸率較大,而差的管材常常表現(xiàn)為脆性,延伸率低而易斷裂。
第三,管材線性膨脹系數(shù)。復(fù)合管的多層結(jié)構(gòu)之間線性膨脹系數(shù)不一致,非常易于發(fā)生復(fù)合質(zhì)量問題,因此對產(chǎn)品在制過程中的質(zhì)量問題要有更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z驗(yàn)措施。
第四,維卡軟化溫度。現(xiàn)有文獻(xiàn)述及塑料管在低溫下的快速開裂遠(yuǎn)比蠕變開裂問題嚴(yán)重。一經(jīng)出現(xiàn)裂紋,其擴(kuò)展速率達(dá)100-500m/s,且無行之有效的修復(fù)方法,給管道正常工作運(yùn)行帶來災(zāi)難性后果,用戶叫苦不迭,這就需要我們采取有效手段隨時把住質(zhì)量關(guān)口,不能讓承壓不足的管材登陸市場,所以塑料管材的性能檢驗(yàn)是把住質(zhì)量關(guān)口,不讓質(zhì)量不過關(guān)的管材流入市場的重要環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)管材的性能存在較為明顯的不足,主要是耐化學(xué)藥品腐蝕性、耐壓性以及耐高溫性等性能差。新型管材的研究進(jìn)展如下:①有關(guān)學(xué)者分析新工藝生產(chǎn)的HDPE雙重壁管的內(nèi)壁粗糙系數(shù),研究表明:雷諾數(shù)小于2500時,HDPE管的內(nèi)壁粗糙系數(shù)在0.011-0.012較為合適;雷諾數(shù)大于大于2500的情況下,內(nèi)壁粗糙系數(shù)在0.009-0.011為宜;②對于建筑給排水管的老化問題,研究發(fā)現(xiàn)UPVC管的老化與紫外光輻射有關(guān),紫外光輻射能夠加快UPVC管的老化;其中,鋼帶設(shè)于PE螺旋波紋管表面,將壓制塑料保護(hù)層設(shè)于鋼帶表面,在熔融狀態(tài)下使兩者纏繞結(jié)合。該方法促使管的環(huán)剛度更加理想,并且能確保管材能夠長期使用,在成本、質(zhì)量、防形變等相關(guān)性能方面也更加令人滿意。
能夠保證合格的塑料管材上市,待檢性能不僅僅只有承壓一項(xiàng),維卡變形、老化試驗(yàn)以及在制產(chǎn)品過程質(zhì)量控制等都是尤為重要的,在我們的共同努力下,愿塑料建材的發(fā)展及其就用能更上一層樓。