冷热水用耐热聚乙烯(PE-RT)管道系统的相关标准及设计应力

1、.冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）管道系统的相关标准及设计应力的计算摘要：本文比较了不同标准中的静液压测试应力、不同使用条件下的设计应力和不同设计使用压力下管材应选择的S值。对于PE-RT I，各国的标准要求基本相同。对于PE-RT，ISO22391-2009和ONORM B5159-2004和国标报批稿各有不同。但是针对地采暖领域，在相同的设计压力下，所选PE-RT管材的S值相当,壁厚相同。在生活热水领域，PE-RT比PE-RT有明显优势。关键词： 耐热聚乙烯;静液压强度;强度参照曲线;设计应力0 前言冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）是上世纪九十年代初合成的一种新型PE材料。普通的PE管材料

2、，不管是PE80还是PE100只能在40下长期使用。通过增加晶区连接链的数量，PE-RT在高温下的耐蠕变性和强度大大增强，可以用于建筑物内的冷热水供应。最早的PE-RT有DOW Chemical的2344，其后有韩国SK的DX800和LG的SP980等牌号，它们都属于第一代的PE-RT材料简称PE-RT I。随着对PE-RT研究的深入，20世纪初，DOW Chemical，巴塞尔，部分韩国公司又先后推出了第二代的PE-RT材料（PE-RT II）。它在高温下的强度更高，耐蠕变性更好。随着地板采暖的发展，PE-RT管材得到了广泛的应用，成为近年来最热门、发展最快的管材。市场上管材质量良莠不齐，我

3、国相应的标准正在制定过程中，已形成了国标报批稿，但至今尚未颁布。 本文对业内高度关注的PE-RT国标报批稿与现有的国际标准ISO22391-2009，德国标准DIN16833-2009和奥地利标准ONORM B5159-2004进行了比较，试图说明国标报批稿中PE-RTII的强度参照曲线和165h静液压测试条件的合理性. 通过对标准中的设计应力计算和管系列S值的选用。探讨了PE-RT和PE-RT各自的优缺点和适合的应用领域，以便找到各自的细分市场定位。 1 不同标准中的强度参照曲线1.1 PE-RTI的强度参照曲线方程ISO22391-2009、DIN16833-2009、ONORM B515

4、9-2004和国标报批稿中关于PE-RT I的强度参照曲线方程是相同的。（图1）1.2 PE-RT II的强度参照曲线方程ISO22391-2009、 ONORM B5159-2004和国标报批稿中的曲线方程则不同。（见图2、图3、图4）PE-RT II的曲线在PE-RT I的曲线上方，而且没有拐点，其强度和耐蠕变性较高。 2 不同标准中的管材静液压测试条件管材的静液压测试点取自长期曲线中20和95线上的点。对于PE-RT I，由于各标准强度参照曲线相同，管材的静液压测试值相同。对于PE-RT II，ISO22391-2009中，对PE-RT I和PE-RT II 95165h测试环应力分别为

5、3.6MPa和3.7MPa，95，1000h分别为3.4MPa和3.6MPa，差别很小，通过静液压强度对于PE-RTI和PE-RTII进行区分较难。ONORM B5159和国标报批稿中，PE-RT I和PE-RT II的静液压测试环应力相差较大。国标报批稿的取值则在其它两个标准之间，与PE-RT I还是有明显区别。如果直接取ONORM B5159的曲线，能满足其要求的牌号不多，其取值比较合理。3 不同标准的设计应力3.1 使用条件分级 ISO22391-2009中的设计应力通过长期曲线、方程和使用条件计算得来。使用条件分为1、2、4、5四类，分别对应不同的典型应用范围，见下表。每个使用条件下，

6、总的设计使用时间是50年。（见表2）3.2 不同标准中设计应力d的比较不同使用条件下的设计应力d。结果见表3：PE-RTII与PE-RT I相比设计应力在温度较低的使用条件1和4下增加不大，46.7%；但是在高温下的使用条件2和5下，增加较多20.538.8%。4 不同标准对应的管材的S值管材的系列数S值的选择，根据设计应力和设计压力以及安全系数计算出最大Smax值，然后向下选取最接近的系列数S值表4列出了在不同设计压力时，使用条件1、2、4、5的管材S值。从表中的S值可以看出在低温的使用条件4和使用条件1，各设计压力下所选的管系列S值大致相同，也就是说所用的管的尺寸相同，在较高温度的使用条件2和使用条件5下，可选S值较大，也就是说同样管外径下，管壁厚较小。由此可见，PE-RTI适合用于地采暖，其强度足以满足使用要求。PE-RTII适合用于生活热水，它可以减薄壁厚，增大通径。以实际使用中最常用的20管材，使用压力6bar为例，比较不同使用条件下所选管材的差异。5 结论5.1国标报批稿在静液压测试的取值介于ISO22391和ONORM B5159取值之间，尤其是在95，165h的短期测试上，明显区分PE-RT I与PE-RT II，其取值比较合理。 5.2 PE-RT II的设计应力高于PE-RT I，但是在低