唐木正

(天津森普管材有限公司，天津 300270)

1 PE-RT 管介紹

PERT管，即耐熱聚乙烯管，是Polyethylene of raised temperature resistance pipe 的英文縮寫，是一種可以用于熱水的非交聯(lián)的聚乙烯管材，也有人著重突出其非交聯(lián)的特性，稱之為“耐高溫非交聯(lián)聚乙烯管材”。

它是一種采用特殊的分子設計和合成工藝生產(chǎn)的一種中密度聚乙烯，它采用乙烯和辛烯共聚的方法，通過控制側(cè)鏈的數(shù)量和分子量分布得到獨特分子結(jié)構(gòu)，來提高PE管的耐熱性能，PE管的耐熱較高溫度是60 ℃.由于辛烯短支鏈的存在使PE大分子不能結(jié)晶在一個片狀晶體內(nèi)，而是貫穿在幾個晶體內(nèi)，形成晶體之間的連結(jié)，它保留了PE管的良好的柔韌性，高熱傳導性和化學穩(wěn)定性，同時耐壓性提高，可長期用于60 ℃以下熱水輸送，同時，耐低溫（-40 ℃），抗沖擊性能好，無毒、無味、無污染、綠色環(huán)保，可回收，PERT管可熱熔連結(jié)，安裝維修方便。

PERTⅡ型管材 ，即Ⅱ型耐熱聚乙烯管材，是高密度聚乙烯與己烯共聚而成的二型耐熱聚乙烯（PERTⅡ）管材，無需交聯(lián)即具有優(yōu)良的長期靜液壓強度；耐壓強度更高，耐溫更高。具有可焊接性能，并可采用所有的熔接方法。PERTⅡ型管材不僅具有鋼管不可媲美的耐腐蝕性，而且連接方便，接口密封性好，使用壽命長。PERTⅡ型管材在110 ℃下的靜液壓強度已超過1 600 h，根據(jù)標準《塑料管道系統(tǒng)用外推法確定熱塑性塑料以管材形式的長期經(jīng)液壓強度》（GB/T18252—2008）中規(guī)定當30 ℃≤ΔT≤35 ℃，外推時間因子Ke為30，即可推出該管材在80℃下應用的外推時間已超過50年。

PERTⅡ型管材可長期使用80 ℃，在70 ℃工作環(huán)境下，長期（50年）設計壓力高達1.0 MPa。110 ℃下，管道具有杰出的耐老化能力，任何溫度下（直至110 ℃），8 760 h之前靜液壓強度曲線無拐點，管道無脆性破壞。

另外。PERT或PERT Ⅱ型管材，不結(jié)垢，不滋生細菌、不會污染水質(zhì)；具有應力松弛性，膨脹力很?。粚嵯禂?shù)低，保溫性能好；柔性好，抗水錘能力好；內(nèi)壁光滑，水力流量特性好；化學穩(wěn)定高，耐腐蝕性好。

普通PERT管又稱PERTI型管，其與PERTⅡ型管材最大區(qū)別在耐高溫級別不一樣，PERTI型管屬低溫管道，使用溫度70 ℃以下。PERTⅡ型用于高溫熱水管道，使用溫度70～95 ℃。 在低溫管道系統(tǒng)中PERTI型管口徑大多為dn20-dn110mm，在高溫熱水管道中，PERTⅡ型管材口徑為dn20～dn500 mm。從理論上看，PERTI型管與PERTⅡ型所共聚的單體不一樣，一個是采用中密度聚乙烯（mdpe）與辛烯共聚而成的PERTI型管；另一個是采用高密度聚乙烯（hdpe）與己烯或丁烯共聚而成的PERTⅡ型管。相比而言，PERTⅡ型管管材硬度大、強度高，在高溫時（如70 ℃）的蠕變性小。

2 PE-RTⅡ管材生產(chǎn)技術(shù)

根據(jù)國家標準GB/T28799.2-2012《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)》規(guī)定：管系列分為S2.5、S3.2、S4、S5四個管系列，管材的使用條件級別分為級別1、級別2、級別4、級別5四個級別，具體見表1。

表1 管系列S的選擇（PE-RTⅡ型）

由上表可以看出，PE-RTⅡ型管材最小壁厚SDR11（SDR值=2S+1），甚 至 于SDR9、SDR7.4、SDR6，即管材壁厚比普通HDPE管材厚的多，尤其是大口徑管材，因此生產(chǎn)難度較大，現(xiàn)將PE-RⅡ型大口徑管材生產(chǎn)常見技術(shù)難題與解決辦法詳述見表2。

表2 PE-RTII型大品徑管材生產(chǎn)常見問題與解決辦法

3 PE=RTⅡ型管材熱熔承插焊接工藝注意事項：

（1）熱熔機溫度在250～260 ℃，PE-RTⅡ型管材、管件在承插時在加熱模具停留時間要短。

（2）操作速度要快，管材與管件再拔出時，應迅速將管材與管件進行承插，。正常操作流程是將加熱模具調(diào)至255 ℃，同時準備好要熱熔的管材、管件，待熱熔機器溫度達到設定溫度后，左手拿管材，右手拿管件均衡相對用力進行承插，直至左右手同時感覺到管材管件承插到底后，再迅速將管材管件拔出加熱模具，迅速將管材插入管件保持一定時間，至溫度冷卻后，方可松手。

（3）熱熔承插流程如圖1所示。

圖1 熱熔承插流程圖

4 PE-RTⅡ型管材熱熔對焊接工藝，分如下四個步驟

（1）固定需對接的部分，將需焊接的PE-RTⅡ型管材、部件固定在熔焊機的夾具上，固定好的管材、部件的中心線應在同一水平線上，管壁間重合，避免高低、左右錯開。

（2）銑平PE-RTⅡ管材端面，銑平前應用干凈的棉布將管端內(nèi)外100 mm以內(nèi)擦拭干凈，再將銑刀固定好，推動銑刀銑平管端，銑完撤走銑刀時，要緩慢，確保管端平整，防止管端在加熱前二次污染。

（3）熱熔對接，加熱板熔融對接前，檢查對口情況，不要有錯口或縫隙，將加熱板預熱到210～220 ℃，然后熔融PE-RT管材，熔融時間一般為壁厚×10 s。卷邊高度達到管材厚度的10%。

（4）熔接面對接焊：等兩個熱熔面卷邊達到要求后，迅速移走加熱板，加壓使兩管端熔接成一體，保持恒定對接壓力。

（5）固定機器裝置后，對熔融結(jié)合處的外觀進行檢查，卷邊高度、寬度符合要求，成型均勻、美觀，高度2～4 mm，高度4～8 mm為宜。

熱熔對接焊接流程如圖2。

圖2 熱熔對接焊流程圖

熱熔參數(shù)曲線圖如圖3。

另外，PE-RTⅡ型管材一般不建議電熔連結(jié)，其弊端很多，只有意外維修或特殊施工環(huán)境、施工條件下，采用電熔連接。

5 PE-RTⅡ型保溫管相關(guān)技術(shù)

（1）PE-RTⅡ型保溫管保溫聚氨酯等發(fā)泡時，由于管材易彎曲，不能像鋼管保溫發(fā)泡一樣可以放置于托架上，應放置于全尺寸”V”或弧形托板上進行固定。

（2）PE-RTⅡ工作管與護套管之間發(fā)泡環(huán)形間隙，必須多加剛性支架，采取相應措施，防止支架在發(fā)泡時，因發(fā)泡劑的流動造成支架滑動或向某一方向偏移。另外。也要避免因工作管與護套管變形影響發(fā)泡質(zhì)量，確保發(fā)泡厚度環(huán)向、軸向均勻。

（3）每根PE-RTⅡ型保溫管在保溫發(fā)泡時，必須根據(jù)管材規(guī)格尺寸、管材連結(jié)施工方式、施工設備情況，在PE-RTⅡ型管材兩端，預留是適當施工距離，一般預留距離比鋼管兩端預留要大。

（4）每根PE-RTⅡ型保溫管連結(jié)施工時，先使用相應焊機，采用相應焊接方式，焊接PE-RT工作管，將兩根PE-RTⅡ型保溫管的工作管連結(jié)完畢后，再進行接頭處的保溫。當保溫長度0.6 m以內(nèi)或要求不高時，可采用專用PE熱收縮套做護套管。但當發(fā)泡距離較長時，應采取相應“套袖（比護套管外徑略大，能穿在護套管外層，專門連頭的護套管材）”管作為護套管，進行發(fā)泡保溫。

（5）每根PE-RTⅡ型保溫管的發(fā)泡層外面的護套管，必須確保拉伸強度、抗應力開裂、以及耐老化性能等質(zhì)量控制，炭黑含量必須滿足2.0%—2.5%。確?？棺贤饩€老化分解。

（6）為提高PE-RTⅡ型保溫管的發(fā)泡質(zhì)量，防止HDPE護套管與發(fā)泡層脫層，在確保護套管質(zhì)量的基礎上，還可對護套管進行“電暈”極化處理。這樣就避免護套管與發(fā)泡層因應力松弛、熱脹冷縮、等情況下的脫層，從而影響保溫效果。當然，在國內(nèi)對外層HDPE護套管進行“電暈”極化處理的要求還不多，相應的“電暈”極化技術(shù)和檢測技術(shù)國內(nèi)熟練掌握的廠家還很少，在此暫不贅述。

6 PE-RTⅡ型預制直埋保溫管介紹及應用

PE-RT II型預制直埋保溫管廣泛應用于城鎮(zhèn)集中供熱二次管網(wǎng)管道系統(tǒng)；溫泉保溫管到系統(tǒng)；建筑給水熱水系統(tǒng)；空調(diào)暖通空調(diào)系統(tǒng)。在國外一些發(fā)達國家已成為一項比較成熟的先進技術(shù)。近十幾年，我國供熱工程技術(shù)人員通過消化、吸收這項先進技術(shù)，正推動國內(nèi)管網(wǎng)敷設技術(shù)向更高的層次發(fā)展。幾年來的實踐成果充分證明了PE-RTⅡ型聚氨酯保溫直埋管，具有諸多優(yōu)點，在國內(nèi)供熱工程上得以迅猛的發(fā)展。

PE-RT II型預制直埋保溫管-高密度聚乙烯外護管聚氨酯發(fā)泡預制直埋保溫復合塑料（簡稱PERT II保溫復合管塑料管），由高密度聚乙烯外護管、聚氨酯泡沫塑料保溫層和工作管緊密結(jié)合而成。

PE-RT國標制定時參考了ISO的《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)》等國際標準和奧地利國家標準的相關(guān)部分，并考慮了國內(nèi)的生產(chǎn)實際情況和技術(shù)能力，因此具有一定的先進性。新標準的實施，對于行業(yè)的質(zhì)量要求和健康發(fā)展有積極作用。

近年來，我國PE-RT管道在建筑內(nèi)冷熱水管道領(lǐng)域的應用發(fā)展很快，原材料也有了進一步的發(fā)展。2002年，行業(yè)標準《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)》發(fā)布，但是由于當時行業(yè)標準參照的是德國標準《耐熱聚乙烯（PE-RT）管道——一般質(zhì)量要求》和《耐熱聚乙烯(PE-RT)管道——尺寸》，這兩個標準都是基于I型PE-RT材料的性能指標編制的。隨著材料的發(fā)展，II型PE-RT材料的性能指標已經(jīng)遠遠高于第一代材料，國際標準ISO22391《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)》也已經(jīng)完成修訂更新，增加了II型PE-RT管道的要求。

PE-RT II工作管能長期輸送95°以下熱水且具有耐腐蝕、使用壽命長達50年、保溫效果好，分子連接安全客戶、施工方便等特點。自2011年起在我國北方的天津、山東、河南、吉林、河北、內(nèi)蒙古等幾十個城市小區(qū)熱力管網(wǎng)改造工程、新建工程的試用，試點案例非常成功的，符合國家“十.三五”規(guī)劃“新材料、新能源”現(xiàn)已廣泛被推廣 ，于2015年11月23日發(fā)布了CJ/T480-2015《PE-RT II預制直埋保溫管》標準 。

PE-RT管道新國標的實施，是對中國PE-RT管道產(chǎn)品的一次重要的市場細分，PE-RTI、Ⅱ型的市場分類，將使國內(nèi)市場的PE-RT管道產(chǎn)品更加規(guī)范，新標準在原來的管道市場劃分出高端市場，為管道生產(chǎn)企業(yè)開創(chuàng)了新機遇。

6.1 PE-RTⅡ型預制直埋保溫管

又稱“PE-RT II保溫復合塑料管”，是由高密度聚乙烯外保護層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑管和耐熱聚乙烯（PE-RT II)管材組成。PE-RT II預制直埋保溫管具有優(yōu)良的性能被用于城鎮(zhèn)集中供熱二次管網(wǎng)管道系統(tǒng)，其外保護層、保溫層、工作管三部分，外保護層材料為高密度聚乙烯；保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料；PE-RT II工作管采用II型耐熱聚乙烯（PE-RT II)專用管道原料 耐低、高溫達-40～110 ℃。

（1）外護管

PE-RT II型預制直埋管外層采用HDPE高密度聚乙烯管。

（2）保溫層

采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。保溫層材料為密度≥60 kg/m3的硬質(zhì)聚氨酯泡沫，充分添滿PE-RT II型管與套管之間的間隙，并具有一定的粘接強 度，使耐熱聚乙烯（PE-RT II)管材、外套管及保溫層三者之間形成一個牢固的整體。聚氨酯直埋保溫管泡沫具有良好的機械性能和絕熱性能，通常情況下可耐溫120 ℃通過改性或與其它隔熱材料組合可耐溫180 ℃。

（3）工作管

PE-RT II型預制直埋保溫管采用耐熱聚乙烯（PE-RT II)管。工作管原材料本色即透明色，不加任何色母及填充料。

6.2 PE-RT管材性能特點

（1）衛(wèi)生性能

生活熱水輸送用管材的衛(wèi)生性能應符合GB/T17219的規(guī)定。

（2）保溫復合塑料管

a.外觀：保溫復合管外觀應清潔，可視面不應有影響其性能的構(gòu)槽、裂紋、凹陷、雜質(zhì)、顏色不均等缺陷。

b.管端垂直度：保溫復合塑料管管端的外護管宜與聚氨酯泡沫塑料保溫層齊平，

且應與工作管的軸線垂直，角度誤差應小平2.5°。

c.擠壓變形及劃痕：保溫層受擠壓變形時，徑向變形量不應大于設計保溫層厚度的15%。外護管劃痕深度不應大于外護管最小壁厚的10%，且應不大于1 mm。

d.管端預留段長度及偏差：工作管兩端留出的無保溫預留段長度應滿足保溫復合塑料管連接的要求，兩端預留長度之差應不大于20 mm。

e.管端泡沫脫層：保溫層應與工作管及外護管緊密粘接，管段泡沫脫層徑向尺寸應不大于2 mm，沿軸向的深度不應超過70 mm，環(huán)向累計長度不應大于圓周長的1/3。

（3）外護管表面溫度

在運行工況下外護管表面的溫度應小于50 ℃。

（4）外徑增大率

外護管外徑增大率保溫復合塑料管發(fā)泡前后，外護管任一位置同一截面的外徑增大率應不大于2%。

（5）最大軸線偏心距

當外護管外徑不大于160 mm時，軸線偏心距應不大于3.0 mm；當外護管外徑大于160 mm時，軸線偏心距應不大于4.5 mm。

（6）軸向剪切強度

在23 ℃條件下，保溫復合塑料管的軸向剪切強

度應不于0.09 MPa。（7）環(huán)剛度保溫復合塑料在環(huán)剛度應不小于4 kN/m2。（8）抗沖擊性

在-20 ℃條件下，用3.0 kg的落錘從2 m高處落下對外護管進行沖擊，外護管不應有可見裂紋。

（9）柔韌性

適用于外護管公稱外徑不大于50 mm的PUPE、PUPB保溫復合塑料管。當外護管最小彎曲半徑不大于外護管公稱外徑的30倍時，保溫層與外護管不應破裂，外護管的不圓度應不大于30%，與外護管連接部位的保溫層裂紋寬度應不大于5 mm。

（10）蠕變性能

蠕變比率應不于5。

6.3 PE-RTⅠ型管和PE-RTII型管區(qū)別

PE-RT管和PE-RT II型管最大的區(qū)別在耐高溫級別不一樣，PE-RT管屬低溫管道使用溫度在70 ℃以下，PE-RT II型管用于高溫熱水管道使用溫度70～95 ℃；在低溫管道系統(tǒng)中PE-RT管口徑大多為dn20～110 mmm ，高溫熱水管道系統(tǒng)中PE-RT II型管 口徑為dn16～500 mm；

從理論上講PE-RT管和PE-RT II型管所共聚的單體不一樣，PE-RT管采用中密度聚乙（mdpe）與辛烯聚合而成的PE-RT管，PE-RT II型管則采用高密度聚乙烯（hdpe）與己烯或丁烯來共聚而成的PERT II型管， PE-RT原料品牌代表有美國陶氏、SK公司，PE-RTII型管原料品牌道標有法國道達爾、巴塞爾、韓國LG（PE-RT原料)、法國道達爾（PE-RT型原料）

在物理性能上表現(xiàn)為PE-RTII型管材硬度大，就像市場上pe100級小口徑20管和pe80級20管一樣，拿2者做實驗的話在彎曲度上PE-RTII型管能很直觀的體現(xiàn)比PE-RT管硬度、強度大的多，PE-RT II型管和PP-R熱水管在同等溫度條件下 硬度相當，從安裝及審美觀的角度來說PE-RTII型管用于熱水管道系統(tǒng)橫平豎直和PP-R熱水管一樣，反之如吊裝的PE-RT管道系統(tǒng)當溫度達70 ℃時蠕變性非常大，外觀顯得彎彎曲曲很不美觀甚至懷疑它耐熱性，而PERT II型管很好的解決了這個問題。

在化學性能上PE-RTII型管比PE-RT管優(yōu)越的多，在長期70 ℃靜液壓狀態(tài)下，PE-RTII型管熱穩(wěn)定性表現(xiàn)的非常穩(wěn)定，PE-RT管則出現(xiàn)拐點熱穩(wěn)定性能呈現(xiàn)“拋物線”狀態(tài)急聚下降，說明PE-RT管的適用溫度范圍在70 ℃以下的低溫管道系統(tǒng)，PE-RT II型管適用于70-95 ℃高溫管道系統(tǒng)。

國內(nèi)外PE-RTⅡ型管道已在廣泛使用，在熱水管道系統(tǒng)、空調(diào)進回水保溫管道系統(tǒng)、熱力管網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域應用，隨著國家戰(zhàn)略“十三五”規(guī)劃"新能源、新材料“的深入推進，作為新型材料的PE-RTII型預制直埋保溫管在高寒地區(qū)的”華北“”東北“”西北“會廣泛使用，自此建設部和城鄉(xiāng)住建部2015年11月已頒布CJ/T480-2015《PE-RTII預制直埋保溫管》標準. 在集中供熱二次管網(wǎng)進行大面積推廣使用，可以預見未來的幾年P(guān)E-RTⅡ型預制直埋保溫管前景一片大好。

7 PE-RTⅡ型預制直埋保溫管施工技術(shù)及注意事項

由于PE-RT II型預制直埋保溫供熱技術(shù)在我國起步較晚，尚需不斷完善。從工程實踐中出現(xiàn)的質(zhì)量問題來看，應在設計和施工中特別注意以下幾個問題：

（1）在設計和施工中，一定要真正理解供熱管道直埋敷設方式分為有補償直埋敷設及無補償直埋敷設兩種方式。兩種敷設埋設深度考慮不同因素。

一是當確定采用有補償直埋敷設方式時，埋設深度只考慮由于地面荷載的作用不會破壞管道的穩(wěn)定便可，從經(jīng)濟、施工方便等方面考慮。當采用有補償直埋敷設方式時，盡量淺埋，一般覆土厚度大于0.6 m即可，且與管徑大小無關(guān)。

二是當采用無補償直埋敷設方式時，埋設深度要考慮管道的穩(wěn)定要求，穩(wěn)定性主要與覆土厚度有關(guān)，一般比有補償埋得深，當采用不預熱的無補償直埋敷設管道時，最小覆土深度應按《城市熱網(wǎng)設計規(guī)范》(CJJ34—90)第7．2．15條執(zhí)行，覆土厚度應與管徑大小成正比。

（2）施工前必須對生產(chǎn)預制聚氨酯保溫直埋管的廠家進行調(diào)研，進場后認真進行檢驗，對不合格的保溫管拒絕使用。

（3）在直埋管道施工中，焊接是一項保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵工作。

必須是取得合格證書的焊工，方可在合格證書準許的范圍內(nèi)施焊，沒有合格證書的焊工絕對不能參加焊接施工。焊接管接頭時，應做好工作坑，且應注意接頭打坡口及接頭焊接質(zhì)量。

（4）固定支架，各種井室的施工質(zhì)量直接影響工程質(zhì)量和管道的使用壽命，如井室防水不好，將使部件因浸水遭到破壞。因此，應認真施工，確保施工質(zhì)量。

（5）必須重視直埋管管道的打壓，在滿足打壓條件下，首先進行灌水排凈空氣，然后分兩步做：

a．強度試驗：把管道內(nèi)的壓力升至工作壓力的1．5倍后，在穩(wěn)壓10分內(nèi)無滲漏。

b．嚴密性試驗：把管內(nèi)的壓力降至工作壓力時，用1 kg的小錘在焊縫周圍對焊縫逐個進行敲打檢查，在30 min無滲漏且壓力降不超過0．2個大氣壓即為合格。

c．應按規(guī)范要求做好試壓記錄。

（6）現(xiàn)場接頭保溫施工。這一項內(nèi)容是直埋管道施工特有的，施工質(zhì)量好壞直接影響使用壽命，必須引起足夠重視。保溫管現(xiàn)場接頭保溫須在試壓合格后方可進行，保溫層有現(xiàn)場發(fā)泡施工和保溫瓦施工兩種方法，不管采用哪種方法施工，都不能出現(xiàn)環(huán)形空間，開裂、脫層等缺陷，保護層的做法有多種(如高密度聚乙烯和玻璃鋼保護層)，但都必須保證接頭的整體性，嚴密性，防水性。

（7）回填土應在管道試壓，接頭，竣工測量，清掃完畢后方可進行，且必須按直埋管施工特點回填規(guī)定厚度砂子，千萬不可偷工減料。

綜上所述，隨著PE-RT Ⅱ原料的發(fā)展，以及大口徑、厚壁PE-RTⅡ管材生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，PERTⅡ保溫管材的諸多優(yōu)點更加突出，必將帶來集中供熱管道系統(tǒng)的“以塑代鋼”的“革命”，國內(nèi)多家石化單位也正如火如荼的研制成功生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)價廉的PERT Ⅱ原料，正逐步擺脫只能依靠進口PE-RT Ⅱ原料的困境，PE-RT Ⅱ保溫管方興未艾，前景大好。