《塑料管道基础知识》PPT课件.ppt

6/9/2019,Adding Quality to Peoples Lives,产品与标准,GF Piping Systems , 2,6/9/2019,目 录,1 产品与标准 2 与乔治费歇尔公司有关的标准 产品标准、应用标准 3 根据标准合理选材 基本概念、压力计算、管材选择 4 冷热水用塑料管道系统的比较分析 5 标准规定的检验规则,GF Piping Systems , 3,6/9/2019,定义 （规则 文本 批准） 意义 （规范 促进和制约 影响市场） 组织机构（SAC ISO CEN DIN BSI ASTM JIS） 标识 GB/国家标准 ISO 国际标准/ DIN 德国标准/ ASTM 美国标准/ BSI英国标准 分类 （层次 效力 范围） GB/T 推荐性标准；GB 强制性标准 一般标准的有效期限为5年，隔5年重新审查一次,1.产品与标准,GF Piping Systems , 4,6/9/2019,PE GB/T 13663-2000；Q/ILKX 3-1999；EN 12201:2003 DIN 8074-1999;DIN 8075-1999 PB GB/T 19473-2004（主编单位）；ISO/FDIS 15876-2002; DIN 16868-1996; DIN 16869-1997 PE-RT Q/ILKX 5-2005； CJ/T 175-2002； ONORM B 5159；ISO/DIS 22391-2004 PE-X GB/T 18992-2001；ISO/DIS 15875-1999 DIN 16893-1996（尺寸）; DIN 16892-1997 (一般要求) PP GB/T 18742-2003；ISO/DIS 15874-1999 (含PP-R) DIN 8077-1999;DIN 8078-1999 防渗氧管材 DIN 4726 DIN 4727,2.与GF有关的标准产品标准(国家标准 / 国际标准),GF Piping Systems , 5,6/9/2019,2.与GF有关的标准ISO10508 (冷热水用塑料管道使用条件分级),温度、 使用年限 、总体使用系数（安全系数）,GF Piping Systems , 6,6/9/2019,2.与GF有关的标准应用标准,给水 DBJ/CT 508-2001 建筑给水聚丁烯管道工程技术规程-上海市地方标准* CJJ/T 98-2003 建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程(PE,PEX,PE-RT)-行业标准 待定 建筑给水塑料管道工程技术规程 进行中* 采暖 JGJ 142-2004 地面辐射供暖技术规程（起草单位）-行业标准* DBJ/T 01-49-2000 低温热水地板辐射供暖应用技术规程-北京市地方标准 03K404 低温热水地板辐射供暖系统施工安装-建设部标准图* DBJ 01-605-2000 新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程-北京市地方标准 图集 京01SSB1 新建集中供暖住宅分户热计量设计和施工试用图集-北京市地方标准* 91SB 华北地区建筑设备施工安装通用图集 （主编）-华北地区标准图* * GF公司参与编写,GF Piping Systems , 7,6/9/2019,3.根据标准合理选材基本概念,d,e,d 管材外径,mm e 管材壁厚,mm,Standard Dimension Ratio 标准尺寸比,Pipe Serie S 管系列,Nominal Pressure PN 公称压力(20/ 50Y）,PN =,10 sd,S,=,20 sd,SDR -1,GF Piping Systems , 8,6/9/2019,ISO 4065 中定义的管道设计参数.,S值：与管道结构尺寸有关，与管道种类无关。 管外径相同，管壁越厚，S值越小；管壁越薄，S值越大 壁厚相同时，外径越小，S值越小；外径越大，S值越大,3.根据标准合理选材基本概念,GF Piping Systems , 9,6/9/2019,P：管内工作压力,bar e ：管材壁厚,mm ：环应力,MPa C ：设计系数（安全系数）无量纲,3.根据标准合理选材基本概念（环应力和压力的换算）,管道承受同样的环应力时，S值越大，承压能力越小 同种材料： 外径相同时，壁厚越大，承压能力越大（ S值小） 壁厚相同时，外径越小，承压能力越大（ S值小）,环应力影响塑料管材使用寿命的主应力 环应力相同条件下不同材料环应力不同,GF Piping Systems , 10,6/9/2019,静液压强度参考曲线,3.根据标准合理选材基本概念（静液压强度参考曲线）,不同材料具有不同的静液压强度曲线，但是标准是唯一的,GF Piping Systems , 11,6/9/2019,3.根据标准合理选材基本概念（50年使用寿命的推导依据）,标准外推法ISO 9080 以高温条件下的静液压强度预测低温下的长期强度值，依据时温等效原理。外推时间极限为外推因子乘以试验的最长时间。,110下一个试验超过8760h(1年)，即可外推到70条件下50年的寿命。 示例： T=110-70=40，查表知Ke=50 t= TKe=1（年）50=50(年) Miners规则: 累计破坏的计算方法，不同温度不同时间的持续作用的叠加,GF Piping Systems , 12,6/9/2019,3.根据标准合理选材,计算管道压力等级所必需的参数: Temperature 温度 管道设计运行温度? Lifetime 寿命 管道设计使用年限 ? (通常为50年) Material properties 原材料性能参数 原材料的静液压强度? Safety Factors / Design Factors 系统应用的总体使用系数（安全系数）?,GF Piping Systems , 13,6/9/2019,时间t一定时 温度低=应力大 温度高=应力小,压力P 一定时 温度低=时间长 温度高=时间短,3.根据标准合理选材影响塑料管材使用寿命的因素（P/T/t）,GF Piping Systems , 14,6/9/2019,3.根据标准合理选材压力计算与管材选型(标准工况查表法),示例： 以S4系列的PE-RT管材为例，应用于ISO 2级（ 70热水），允许的最大工作压力计算如下：,GF Piping Systems , 15,6/9/2019,3.根据标准合理选材压力计算与管材选型（非标准工况查曲线法）,如果有些工况的设计温度或压力不在国际标准使用条件分级之列，可采用查曲线的方法进行计算。 以S5系列的PB管材为例，设计使用年限为50年， 70和20允许的最大工作压力计算如下，示例：,GF Piping Systems , 16,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析-概述,聚丁烯(PB)是聚烯烃类材料中长期静液压强度最高的材料，同等工况下聚丁烯管材的管壁较薄，管内流量较高；相同规格的管材，聚丁烯管材的耐压能力较高，而且柔韧性好易于施工。适用于高温散热器连接系统、生活冷热水系统和地板采暖系统。可以热熔连接。 耐热增强聚乙烯PE-RT原材料由乙烯与辛烯共聚而成，具备卓越的抗裂性能、耐高温性能、抗静液压强度和耐低温脆裂性能，而且无需交联。根据静液压强度不同又分成PE-RT（I 型）和PE-RT（ II 型），其中II 型静液压强度在I 型的基础上提高了很多。目前只有DOW化学公司（II型和I型）和SK集团（ I型）提供该原料。 PE-RT（I型）只能用于地板采暖系统， PE-RT（ II 型）适用于生活冷热水和地板采暖系统。可以热熔连接。 交联聚乙烯PE-X根据交联方式不同又可以分为PE-Xa、PE-Xb和PE-Xc。交联度的大小直接决定管材的长期静液压强度和耐压能力，但是交联过程无法在线控制，因此交联的控制是管材质量的一大隐患。而且PE-X不能熔融，只能采用机械式连接。 无规聚丙烯PP-R，长期静液压强度不如PE-RT，同等工况下，壁厚较厚，流通量较小；抗低温脆性不太好；而且原材料市场混杂，管材质量也良莠不齐。可热熔连接。 稳态PP-R，是由PP-R管与合金铝层组成的复合管，具有聚丙烯胶铝胶聚丙烯五层结构，铝层作为功能层，可以增强管材的刚性和阻氧性，铝层不承压，耐压能力与普通PP-R相同。热熔连接时必须剥去外保护层和铝层，操作复杂；管材管件为不同材质，系统相容性差。,GF Piping Systems , 17,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析稳态PP-R与普通PP-R,1.管材设计应力 按照行业标准 CJ/T 210-2005，各使用级别设计应 力稍高于PP-R，但是测试的压力水平却和PP-R的测试压力相同。,2.管道系统 a.系统的压力水平 与稳态PP-R管材配套的管件为普通PP-R管件，作为系统而言，耐压能力仍为普通PP-R管道系统的压力水平。 b.系统的连接技术 热熔连接时必须剥去外层塑料以及铝层，一般剥皮工具很难完成 管材和管件的模量不同，承受温度压力变化时产生的应力不同，接头成为薄弱点,GF Piping Systems , 18,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析 (一览表),GF Piping Systems , 19,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析长期静液压强度曲线,GF Piping Systems , 20,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析 长期静液压强度曲线,GF Piping Systems , 21,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析设计应力的比较,GF Piping Systems , 22,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析允许工作压力的比较,GF Piping Systems , 23,6/9/2019,示例：ISO 2级工况 / 设计压力10Bar / 流量2.0 l/s，外径为40mm的管材：,工况和流量同种的情况下， 压力损失(pR) 和流速的平方(v2)成正比，与内径(di)成反比,PB : PE-RT 2 : PE-X : PE-RT 1 : PP-R = 0.7 : 1 : 1 :1.3 : 1.3,4.冷热水用塑料管道系统比较分析水力特性的比较,优秀的材料性能意味着相同的外径、更大的流量、更小的压力损失,GF Piping Systems , 24,6/9/2019,4.冷热水用塑料管道系统比较分析连接技术,塑料-塑料系统的连接 热熔连接： PB、PE-RT、PP-R可以采用热熔连接的方式，简单方便，安全可靠 PE-X不能热熔，机械式连接严密性不好，而且会导致缩径，压力损失增大 稳态PP-R的热熔连接技术繁琐，而且管材管件材料不同，模量的差异也会导致接头失效 电熔连接： PB和PE-RT的电熔连接技术能解决其他连接方式无法解决的