6.3 管材

6.3.1 塑料管
1 分类(表6.3.1-1)
2 使用条件分级(表6.3.1-2)
3 许用设计应力σ_D(表6.3.1-3)
4 常用尺寸系列(表6.3.1-4)

表6.3.1-1  塑料管分类

注：搭接焊式的大致有：代号为PAP的铝塑复合管(结构：内外层为聚乙烯或无规共聚聚丙烯塑料，中间层为铝管)，代号为XPAP的交联铝塑复合管(结构：内外层为交联聚乙烯塑料，中间层为铝合金管)；对接焊式的有：代号为PAP1的一型铝塑管(结构：外层为聚乙烯、内层为交联聚乙烯塑料，嵌入的中间层为铝合金管。适合较高工作温度和流体压力条件下使用)，代号为XPAP2的二型铝塑管(结构：内外层均为交联聚乙烯塑料，嵌入的中间层为铝合金管。适合较高工作温度和流体压力条件下使用，较一型管具有更好抗外部恶劣环境性能)，代号为PAP3的三型铝塑管(结构：内外层均为聚乙烯塑料，嵌入的中间层为铝管。适合较低工作温度和流体压力下使用)，代号为PAP4的四型铝塑管(结构：内外层为聚乙烯塑料，嵌入的中间层为铝合金管。适合较低工作温度和流体压力下使用。可用于输送燃气等气体)，代号为RPAP5的五型铝塑管(结构：内外层为耐热聚乙烯塑料，中间层为铝合金管。适合较高工作温度和流体压力)。

表6.3.1-2  塑料管使用条件分级

注：1~5级是根据国际标准ISO/10508:1995推荐的方法，按欧洲奥、德、法地区典型使用条件的分级。其中3级一般已不被采用。

表6.3.1-3  塑料管许用设计应力σ_D（MPa）

注：上表系按ISO13760推荐的准则计算出的确保50年使用寿命的管材许用设计应力。其中20℃/50年的许用设计应力，安全系数取1.5，只适合输送冷介质时采用。

表6.3.1-4  常用尺寸系列

 

5 材质和壁厚选择方法举例
  1)确定管材的使用条件等级。根据工程使用条件、运行水温及其作用时间，确定管材使用条件等级。
举例：北京地区热媒设计参数85／60℃的散热器采暖工程，可按国际标准IS0／10508：1995的5级，即在共50年的总使用周期中，运行温度20℃共历时14年，60℃共历时25年，80℃共历时10年，90℃共历时1年，100℃的意外运行条件不超过共100h(参见“表6.3.1-2塑料管使用条件分级”)。
  2)选择管材材质并得到许用设计应力。根据使用条件分级，确定管材许用设计应力σ_D。举例：选用PP-R管，使用条件5级，σ_D=1.90MPa。
  3)选择管材系列。应根据环应力σ不大于许用设计应力σ_D、以及所选管材系列的S值应不大于计算得到的SCALA.MAX值的原则，选择、确定管材系列。S_CALC.MAX值按下式计算：

式中：σ_D——许用设计应力（MPa）；
          P_D——系统工作压力（MPa）。
举例：设系统工作压力P_D=0.8MPa，S_CALC.MAX=σ_D／P_D=1.9／0.8=2.375，根据如上所述选择管材系列原则，应选择S2系列的PP-R管，因为2＜2.375。
举例：设系统工作压力PD=0.8MPa，S_CALC.MAX=σ_D／P_D=1.9／0.8=2.375，根据如上所述选择管材系列原则，应选择S2系列的PP—R管，因为2＜2.375。
  4)在所选管材系列中，按管材公称外径确定所需最小壁厚。举例：在S2系列内，De16壁厚为3.3mm，De20壁厚为4.1mm。
  5)按壁厚检验所选择管材是否合理。例如：De20的壁厚已达4.1mm，一般无此产品，只能改用其它材质。
  6)改用其它材质应验算。例如：改选用PB管，使用条件5级，σ_D=4.31MPa，S_CALC.MAX=σ_D／P_D=4.31／0.8=5.388，根据管材系列选择原则，选择S5系列。在S5系列中，De16壁厚为1.5mm，De20壁厚为1.9mm。
  7)考虑管材生产和施工过程中可能产生的缺陷，管材壁厚不应小于1.8mm；需进行热熔焊接的管材，其壁厚不得小于1.9mm。
6 设计选用要点
  1)埋设在地面垫层内的塑料类管材，不允许有接头，应严格执行有关规程的规定。
  2)应注意塑料类管材有线膨胀系数较大的特性。
  3)除铝塑复合管外，其它塑料类管材均有透氧性，当采用钢板制作的散热器时，宜选用有阻氧层的管材。
  4)无规共聚聚丙烯管的低温脆化温度为-10℃，其它塑料类管材为-70℃。
  5)除铝塑复合管以外的其它塑料类管材，应按外径乘壁厚(或S系列)标记管径。
  6)当选用上述四种以外的其它新型塑料类管材时，同样也应根据该种管材在不同使用条件分级时的许用设计应力，确定其壁厚。
  7)铝塑复合管是由塑料和铝材两种杨氏模量相差很大的材料组成的多层管，在承受内压时，厚度方向的管环应力分布是不等值的，无法考虑各种使用温度的累积作用。而且，每一种管径只有一个壁厚，因此不能用S值来选用管材或确定管材的壁厚。应根据生产厂提供的“长期工作温度”和“允许工作压力”，直接选择不同类别的铝塑管以及不同管径的单一壁厚。