常用管材及连接方式.doc

塑料管材作为化学建材的重要组成部分，以其优越的性能，卫生、环保、低耗等为广大用户所广泛接受，常用塑料管有1）硬质聚氯乙烯（UPVC）管、2）氯化聚氯乙烯（CPVC）管、3）聚乙烯（PE）管、4）交联聚乙烯（PE-X）管、5）三型聚丙烯（PP-R）管、6）聚丁烯（PB）管、7）工程塑料（ABS）管、8）玻璃钢夹砂（RPM）管、9）铝塑料复合（PAP）管、10）钢塑复合（SP）管，等等、塑料管材管件生产。使用是跨行业跨部门的系统工程。原材料属石油化工。提供所需专料，制造归另行安排工和建材工业（作为新型建材），产品使用在建筑（住宅）和农业及城市基础设施方面。 随着塑料管材应用领域的不断扩大，塑料管材的品种也在不断增加，除了早期开发的供、排PVC管材、化工管材、农田排灌管材、燃气用聚乙烯管材外，近几年后增加了PVC芯层发泡管材、PVC、PE、双壁波纹管材、铝塑复合管材、交联PE管材、塑钢复合管材、聚乙烯硅心管等等。 塑料管材应用优势：塑料和传统材料不同，技术进步的的步伐更快，不断的出现的新技术、新材料、新工艺使塑料管相对传统材料的优势越来越突出。塑料管材与传统的金属管和水泥管相比，具有重量轻，一般仅为金属管的1/6-1/10,有较好的耐腐蚀性，抗冲击和抗拉强度，塑料管内表面比铸铁管光滑的多、摩擦系数小、流体阻力小、可降低输水能耗5%以上，综合节能好，制造能耗右降低75%，运输方便，安装简单，使用寿命长达30-50年。聚乙烯管近10年来在世界各国发展很快，发达国家在给水领域和燃气领域应用聚乙烯管已占绝对的优势。聚乙烯管不但大量用来代替传统的钢管、铸铁管等，还在代替聚氯乙烯管，原因就在于近10年来聚乙烯管技术创新。一方面材料有重大的进步，通过聚乙烯聚合生产工艺的改进，聚乙烯管材专用料的强度几乎提高了1倍。另一方面应用技术有新的发展，例如近年来不用开挖管沟，采用定向钻孔方法铺设聚乙烯管的技术充分发挥了聚乙烯管的优越性，使传统管材在适合采用这种方法的场合根本没有竞争能力。目前还有很多新材料、新技术正在研究，或已经研究出来正在试用考给，可以肯定，今后10年塑料管的技术进步将促使塑料管更迅速地发展，更广 塑料管材的优点：1.强度和刚性 2.水力特性 3.密封性 4.寿命和耐腐蚀性 5.铺设施工塑料管的物理性能影响管道的方式,用途,补偿措施和管道保温等方面。如:(1).PVC-U、PP、ABS的力学性能相对较高, 被视为“刚性管”,明装较好。反之,PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。(2).塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U,PE,ABS仅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。(3).塑料管因热膨胀系数高,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口，伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PP等聚烯烃类为最。施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。(4).由于导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。当不同塑料管之间绝热性的比较除导热系数外,还同它们各自的管壁厚度有关。承压性能:承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验:液压试验和长期高温液压试验。 各种管材的承压性能见表管材工作压力/MPa试样试验压力/MPa接头密封试验/MPa爆破压力/MPaUPVC1.642/hDe90，42PNDe90，336PNPEX1.0/951.6/常温1.22.53.55.6ABS1.03.8/h48PB1625冷水1.0/热水PP-RPP-C2.0/常温0.6/7520，11h，16MPa80，48h，4.8MPa80，170h，4.2MPaHDPE1.0/热水1.6/冷水卫生性能:理化卫生指标。其中PE,PE-X,PP,PB和ABS易达标。而PVC-U管材在生产时应使用无毒PVC树脂和卫生及稳定剂才能满足卫生性能的要求。给水塑料管的应用结构形式单一,材料品种众多且性能各异.常用给水塑料管的特点列表如下:品种优 点缺 点连接方式PVC-U抗腐蚀力强，易于粘合，价廉，质地坚硬有UPVC单体和添加剂渗出，不适用于热水输送；接头粘合技术要求高，固化时间较长粘合、螺纹HDPE韧性好，较好的疲劳强度，耐温度性能较好；质轻，可挠性和抗冲性能好熔接需要电力；机械连接，连接件大挤压夹紧、热熔合、电熔合PEX耐温性能好，抗蠕变性能好只能用金属件连接；不能回收重复利用挤压夹紧PB耐温性能好，良好的抗拉、压强度，耐冲击，低蠕变，高柔韧性国内还没有PB 树脂原料，依赖进口，价高挤压夹紧、热熔合、电熔合PP-R耐温性好在同等压力和介质温度的条件下，管壁最厚热熔合ABS强度大，耐冲击耐紫外线差，粘接固化时间较长粘合、螺纹、电熔合一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉,在不考虑水质影响,在冷水供水系统属于首选管材,而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。排水塑料管的应用材质单一:硬聚氯乙烯结构形式多样:芯层发泡管,空壁管,螺旋管,芯层发泡螺旋管,空壁螺旋管。其存在的一些问题:(1).热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决。(2).刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架来解决。(3).耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决。(4).阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决。(5)抗机械冲击性差,需强化施工技术,精心施工来解决。(6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。降噪的方式,提高管道材质的隔声效果,芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的；降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发的。将两种方式结合起来的思路是芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管的开发。相同条件下,不同结构形式的排水塑料管,其噪声测定结果:普通管芯层发泡管空壁管螺旋管排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前,排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用,但各地区的进展很不平衡。当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合,可采用柔性抗震排水铸铁管。 2.金属管 2.1 镀锌钢管镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。镀锌钢管由于价格低廉、性能优越,防火性能好,使用寿命长等优点,还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。2.2 铜管金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管路中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。2.3 铸铁管给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点，适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，60年代开始进入国际市场，经过几十年的推广和应用，这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点，是一种更新换代产品，但由于这种管材及配件价格相对较贵，所以在国内一直未能得到普及推广。2.4 其它:不锈钢管也受到工程技术人员的青睐,有关方面正从减少壁厚,降低价格方面着手,以利于推广。铝合金管是铝厂向给排水行业推出的新品种。镀镍钢管是和镀锌钢管性质最近,而耐腐蚀性能远远超过镀锌钢管的新颖管材,在解决了降低镀层费用和管材断口处施工现场上镍工艺后,有望在一定范围内得到采用。涂塑钢管则是在金属管材中前景看好的一种管材,且管道布置和敷设、接口方式和施工安装均与镀锌钢管相同,是这种管材最容易被接受。由于其涂层薄、价格低,也最容易被推广。3.复合管: 复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀)、支承层、保护层(要求耐腐蚀)组成。复合管一般以金属作支撑材料，内衬以环氧树脂和水泥为主， 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好；也有以高强软金属作支撑,而非金属管在内外两侧,如铝塑复合管，它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢，保证水质；也有金属管在内侧,而非金属管在外侧,如塑覆铜管,这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。根据金属的材料可分为:(1).钢塑复合管(2).不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管(3).塑覆铜管(4).铝塑复合管，交联铝塑复合管(5)衬塑铝合金管 应该说复合管材是管径300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为：（1）.两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2).两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。复合管的连接宜采用冷加工方式,热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。由于复合管尚属新型管材，我国还未有统一的设计、施工及验收规范。设计及施工人员往往套用镀锌管的工艺来进行设计与施工，故在此不作一一赘述。管道连接方式及其发展 承插式连接：主要用于铸铁管。50年代以前的铸铁管承插连接普遍采用油麻、青铅。因青铅成本高，50年代发展推广了石棉水泥接口。60年代初采用了橡胶圈代替油麻的柔性接口，比石棉水泥接口具有更好的弹性，在不均匀沉陷的基础上常被推广使用。1967年后又试验成功并推广了膨胀水泥接口，它与石棉水泥接口相比，最大的优点在于不需要打口，与管口的粘接力比石棉水泥好，是较理想的接口连接。但其抗弯性能差，敷设时，要有相当坚实的地基条件。 螺纹连接：从40年代开始广泛使用于给排水、蒸汽、煤气等工业管道，螺纹间的填料采用厚白漆和麻丝。冷冻管道螺纹连接采用黄粉甘油，密封性能好，宜随配随用，它的缺点是不宜回丝和振动。70年代开始，螺纹连接的密封材料由聚四氟乙烯薄膜带代替了传统的白漆麻丝，至今仍广泛使用。 法兰连接：40年代期间的管道安装就采用了铸铁螺纹法兰连接，适用于与设备阀门等连接的低压管道。50年代开始，大量使用了焊接法兰。焊接法兰比铸铁法兰承受压力高，焊接方便。60年代化工工业的发展，中温中压的管道较多地采用高颈对接式焊接法兰，有色金属的管道、衬里管、不锈钢管道连接广泛采用活套法兰。70年代开始，随着高温高压管道连接的需要，又采用了精度较高的高压螺纹法兰，密封垫采用金属透镜垫。如1990年上海石化总厂塑料厂施工中，高压机的高压配管采用精制螺纹法兰连接，中间放置透镜垫，连接用精制合金钢双头螺栓，管道工作压力为280兆帕，工作温度为350。法兰的垫片已由低温低压的橡胶板、石棉板发展为耐温、耐油、耐压的石棉垫、齿形垫及缠绕垫。煤气管道的连接已由原来的承插式接口发展成为法兰压盖、填料式连接。 焊接连接和焊接检验；40年代初期，管道焊接采用氧乙炔焊，很少采用电焊。50年代开始，才广泛用电焊焊接，焊接的管道只是压力较低的碳钢管。60年代开始，管道的焊接技术有了发展，开始能对碳钢厚壁管、不锈钢管、铜管、铅管、铝管等各种金属材质管道焊接。从70年代开始，尤其到了80年代，管道的焊接型式、钢种都有了更进一步发展。焊接型式从手工电弧焊扩大为各种惰性气体保护焊、自动焊。管道焊接从薄壁到厚壁，从碳钢到不锈钢、合金钢、超低温、超高温钢种。1980年在上海石化总厂芳烃装置中管道钢种就有18种，其中有X10NICrALTI（英格罗800），16MOS，10GrMo910(50848毫米）等异种钢焊接，与制氢炉连接的工艺管道的温度高达920。 50年代以前的管道焊接检验只凭直观，以目视法外观检查其表面成形等情况。从60年代开始，对焊缝检验要求有了提高，中高压管道焊缝进行5100X射线检验。如1966年，在上海硬化油厂不锈钢高压管道施工中，对直径10214毫米焊口进行100X射线检验。从70年代开始，尤其到80年代，化工管道绝大多数需要进行无损检验。焊缝的检验方式已由着色探伤、磁粉探伤表面检验发展为X射线内在检查，由薄壁管用X射线发展到用射线对厚壁管进行检验。如1980年对上海石化总厂芳烃装置中的工艺管道壁厚为2048毫米的焊缝使用钴60射线进行无损检验。 60年代的管道热处理曾采用火焰加热法，具体做法是用氧乙炔加热器对焊接区进行加热，然后再保温冷却。70年代初采用加热炉或简易加热处理。1975年起在上海石化总厂采用了自动热处理机，对管径为20660毫米、壁厚为3.748毫米的管道进行焊缝热处理。80年代以后，由于工艺管道温度、压力、材质要求越来越高，管道焊缝的热处理及X、射线无损检验已被广泛使用。消防给水管材及接法1. 管材自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统报警阀以前的管道、消火栓系统给水管，架空时应采用内外壁热浸镀锌钢管；埋地时应采用球墨铸铁管，自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统报警阀以后的管道可采用热浸镀锌钢管、铜管、不锈钢管及钢涂塑、不锈钢衬塑等管道。2. 采用钢管时压力小于等于2MPA时，最小壁厚有要求，详技术措施P274。3. 热浸镀锌焊接钢管分为普通钢管、加厚钢管、和无缝钢管，当系统压力小于等于1.0MPA时，可采用热浸镀锌焊接钢管；当系统压力在1.0-1.6间时，应采用热浸镀锌焊接加厚钢管；当系统压力大于1.6时应采用热浸镀锌无缝钢管。4. 当喷头为60度锥管螺纹时（NT），宜采用热浸镀锌无缝钢管。5. 管道接口：卡箍连接、螺纹连接、法兰和焊接。系统管道的连接镀锌钢管应采用槽式连接件（卡箍）、螺纹或法兰连接。报警阀前采用内壁不防腐钢管时，可焊接连接。系统中管径DN小于等于80时，采用螺纹连接，管径DN大于80时，可采用卡箍连接、法兰连接或焊接。因卡箍连接要求的施工空间小，便于维修，是目前最佳的连接方式。建筑物内排水管道管材及接法1. 建筑物内排水管道管材应采用建筑排水塑料管及管件或柔性接口机制排水铸铁管及相应管件。2. 环境温度可能出现0度以下的场所应采用金属排水管；连续或经常排水温度大于40度或瞬时排水温度大于80度的排水管道，如公共浴室、旅馆等有热水供应系统的卫生间生活废水排水管道系统、高温排水设备的排水管道系统、公共建筑厨房及灶台等有热水排出的排水横支管及横干管等，应采用金属排水管或耐热塑料排水管。3. 压力排水管道可采用耐压塑料管、金属管或涂塑复合钢管。4. 对建筑标准要求较高的建筑、要求环境安静的场所，当普通塑料排水管道的水流噪声不能满足噪声控制要求时，应采取相应空气隔声或结构隔声措施，如选用特制的消声管材及管件、采用隔声效果好的墙体（实体墙、夹层轻质墙、有泡沫塑料填充的隔声墙等）、管道支架设橡胶衬垫、穿越楼板处管道外壁包缠消音绝缘材料、设置器具通气管等。5. 排放带酸、碱性废水的实验楼、教学楼或医院等选用塑料排水管材时，应注意废水的酸碱、化学成分对塑料管材质和接口材料的侵蚀。6. 建筑高度超过100M的高层建筑内，排水管应采用柔性接口机制排水铸铁管及其管件。7. 通气管的管材，可采用塑料管和柔性接口机制排水铸铁管。8. 连接方法：（1）UPVC、CPVC、SNA+PVC管材与管件的连接，宜采用配套的胶粘剂承插粘接，立管也可采用弹性密封圈连接。（2）HDPE管道可根据不同使用性质和管径分别选用热熔连接或橡胶密封圈连接。当管道需预制安装或操作空间允许时，宜采用对焊连接；当管道需现场焊接、改装、加补安装、修补或安装空间狭窄时，宜采用电熔连接；当用于非刚性焊接或可拆场所时，应采用橡胶密封圈连接；当用于埋地敷设或同层排水暗敷时，应采用对焊连接或电熔管箍连接；当与其它排水塑料管连接时，应采用橡胶密封圈承插连接。（3）柔性机制排水铸铁管：管道暗装或相对隐蔽的场所宜采用法兰承插式接口，明装和有观感要求的场所宜采用卡箍式接口；埋地敷设的排水铸铁管的接口宜优先选用法兰承插式柔性接口。当用于同层排水敷设在回填层内时，应采用法兰承插式接口。柔性接口排水铸铁管的接口不得设置在楼板、屋面板、墙体等结构层内。管道接口与墙、梁、板的净距不宜小于150mm。建筑小区排水管材及接口及基础选用1.排水管材应根据排水性质、成分、温度、地下水侵蚀性、外部荷载、土壤情况和施工条件等因素因地制宜就地取材，条件许可的情况下应优先采用埋地塑料排水管，并应按下列规定选用：重力流排水管宜选用埋地塑料管、混凝土管或钢筋混凝土管；排到小区污水处理装置的排水管宜采用塑料排水管；穿越管沟、河道等特殊地段或承压的管段可采用钢管或铸铁管，若采用塑料管应外加金属套管（套管直径较塑料管外径大200mm）；当排水温度大于40度时应采用金属排水管或耐高温的塑料管；输送腐蚀性污水的管道可采用塑料管；位于道路及车行道下塑料排水管的环向弯曲刚度不宜小于8kN/平米，位于小区非车行道及其它地段下塑料排水管的环向弯曲刚度不宜小于4kN/平米。2.接口：塑料排水管道承插橡胶圈、粘接、熔接、卡箍等连接方式，应根据管道材料性质和管径大小选用。混凝土、钢筋混凝土管有橡胶圈、钢丝网水泥砂浆抹带、现浇混凝土套环和膨胀水泥砂浆等四种接口形式，应根据管口形式等因素确定；铸铁管可采用橡胶圈柔性接口和水泥砂浆接口；钢管应采用焊接接口；污水及合流排水管道宜选用柔性接口；当管道穿过粉砂、细砂层并在最高地下水位下，或在地震设防烈度为8度设防区时，应采用柔性接口。3.基础：采用塑料排水管道时，一般均采用砂石基础。采用混凝土、钢筋混凝土承插口管，地基承载力特征值fak不小于100kpa时，宜优先采用橡胶圈接口、砂石（或土弧）基础，fak小于100kpa时，应计算确定；采用混凝土、钢筋混凝土管，刚性接口时，应采用混凝土带状基础，但需每2025m设一个柔性接口，且该处混凝土基础设变形缝。给水管道管材1.埋地管道的管材，应具有耐腐性和能承受相应的地面荷载的能力。当DN75mm时可采用球墨铸铁管、给水塑料管和复合管；当不大于75时，可采用塑料管、复合管或经可靠防腐处理的钢管。小区室外埋地敷设的塑料管应采用硬聚氯乙烯（PVC-U）给水管和聚乙烯（PE）给水管。室外明敷管道一般不宜采用铝塑复合管、给水塑料管。室内给水管应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠的管材。明敷或嵌墙敷设一般可采用塑料给水管、复合管、建筑给水薄壁不锈钢管、建筑给不铜管、经可靠防腐处理的钢管。敷设在地面找平层内宜采用建筑给水硬聚氯乙烯管、建筑给水聚丙烯管、建筑给水聚乙烯管、建筑给水氯化聚氯乙烯管，铝塑复合管、建筑给水超薄壁不锈钢塑料复合管，管道直径不得大于DN20DN25。高层建筑给水立管不宜采用塑料管。给水泵房内及输水干管宜采用法兰连接的建筑给水钢塑复合管和给水钢塑复合压力管。水池（箱、塔）内浸水部分管道宜采用耐腐蚀金属管材或内外涂塑焊接钢管及管件（包括法兰、水泵吸水管、溢水管、吸水喇叭、溢水漏斗等）。进出管及泄水管宜采用管内外壁及管口端涂塑钢管段或球墨铸铁管（一般用于水塔）或塑料管（一般用于水池、水箱）。当采用塑料进水管时，其安装杠杆式进水浮球阀端部的管段应采用耐用消费品腐蚀金属管及管件，浮球阀等进水设备的重量不得作用在管道上。一般进出水管为塑料管时宜将从水池（箱）至第一个阀门的管段改为耐腐蚀的金属管。2.采用塑料管时，其供水系统压力一般不应大于0.60MPA（PVC-U、PP-R、PP-B管可不大于1.0MPA）水温不应超过该管材的有关规定。雨水管材与附件1.屋面雨水系统应采用承压管道、管