塑料管材基础知识

塑料管材基础知识1.1长期寿命

60~70年代塑料压力管的使用寿命大体是按10~20年来考虑的，其依据是要求塑料压力管与钢管的腐蚀寿命相当。满足以塑代钢的基本要求。

80~90年代对塑料压力管长期寿命的要求逐渐稳定在50年。其依据是与建筑物和其它市政设施的使用寿命匹配。当前，人们对塑料压力管预期的长期寿命又有向100年延长的明显趋势。塑料管材基础知识1.2长期静液压实验在使用塑料压力管的初期，用管材制品的打压爆破试验来保证塑料压力管的质量。如聚乙烯管的2倍使用压力做液压试验，保持5min，无破裂、无渗漏。与打压爆破试验相比，一个重要的进步是使用1000h静液压试验来控制管材制品的性能。随后，1000h静液压试验也不能满足监控日益增长的长期寿命的要求，为此将静液压试验延长到8760h。经过多年演化后，8760h静液压试验已成为人们在质量控制关键环节不得不接受的试验条件。塑料管材基础知识1.3外推塑料管材长期使用寿命

10000h静液压试验只能预测100000h（11.4年），因真正的塑料压力管材在100000h只有韧性破坏。无法预见~50年是否会出现韧脆转化现象。

ISO9080和GB/T18252-2000中使用了高温试验，利用时温等效关系外推，可以得到50年使用寿命。塑料管材基础知识1.3外推时间极限外推时间极限的计算只能是由高温较短时间向低温更长时间方向外推。从外推计算目的看，低温为使用温度、高温为强化试验温度。计算公式为：te=ketmaxISO9080：1997和GB/T18252-2000承认的最大外推时间极限为100年。△T/Kke△T/Kke≥102.5≥3018≥154≥3530≥206≥4050≥1512≥60100铝塑复合管在塑料压力管的初级发展阶段，人们依靠打压爆破等短期性能要求和试验方法，比较成功地开发了“兼具两者优点”的复合管。但是，当塑料压力管进入了监控50年长期寿命-长期静液压强度性能的发展阶段后，市场对复合管提出了监控50年使用寿命的要求。铝塑复合管复合管容易在异种材料结合处出现缺陷或引起失效问题。异种材料的热膨胀系数不同，热胀冷缩效应可以引起失效问题。复合管不能使用焊接连接，管路连接部位容易出现泄露。铝塑复合管我国市场上曾经有的和现在有的复合管种类很多，如钢塑（内衬管）预制复合管、控网钢带塑料复合管、钢骨架塑料复合管、铝塑复合管、玻璃钢夹砂管等。这些复合管都处于与塑料压力管初级发展阶段相当的水平，相应产品属于初级管，相应市场为初级市场。因此，这些复合管的市场定位应是：对50年使用寿命没有明确要求的应用领域和一些有特殊要求、全塑管难以胜任的应用领域。铝塑复合管输送燃气不是铝塑复合管的优势

PE100SDR11燃气管不用铝层增强，在保证50年使用寿命条件下允许压力为1MPa。铝塑复合管用铝层增强的结果，壁厚并未减小，但丧失了对50年使用寿命的保证，同时许用压力下降到0.4MPa，显然对小口径的燃气管，如果没有特殊理由，选用铝塑复合管是不合适的。管材外径De/mm壁厚e/mm铝层厚mm许用压力MPa50年使用寿命搭接焊铝塑复合管322.90.280.40不保证对接焊铝塑复合管323.00.600.40不保证PE100SDR11管323.0—1.0保证铝塑复合管输送冷水不是铝塑复合管的优势

PE100SDR11给水管不用铝增强，在保证50年使用寿命条件下允许压力可达1.60MPa。铝塑复合管用铝层增强的结果，壁厚并未减小，但许用压力有所下降，同时丧失了对50年使用寿命的保证。显然，对小口径的给水管，如果没有特殊理由，选用铝塑复合管是不适合的。管材外径De/mm壁厚e/mm铝层厚mm许用压力MPa50年使用寿命搭接焊铝塑复合管322.90.281.25不保证对接焊铝塑复合管323.00.601.40不保证PE100SDR11管323.0—1.6保证铝塑复合管输送热水不是铝塑复合管的优势由于铝塑复合管的时间-温度等效关系有待进一步研究，很难与塑料热水管主导市场的规定接轨。

铝塑复合管的成本除了与总的厚度有关外，还于铝和塑料的价格有关，铝塑复合管很难拥有成本上的优势。塑料压力管的三个发展阶段开始采用塑料压力管的初级发展阶段这些塑料压力管不保证50年使用寿命，不保证防范快速裂纹增长的性能。这类塑料压力管称为初级管。如U-PVC、铝塑复合管等……

在塑料压力管的初级发展阶段，几乎所有的塑料种类都被用作塑料压力管管材管件原料。塑料压力管的三个发展阶段保证和改进塑料压力管的长期寿命-长期静液压强度性能的发展阶段，即第二个发展阶段这些压力管保证50年使用寿命，但不保证防范快速裂纹增长的性能。这些压力管称为长寿管。如PP-R、PB等……

随着塑料压力管应用日益扩大，人们认识到需要监控塑料压力管50年长期寿命-长期静液压强度性能。这项性能对塑料压力管原料提出了很高的要求，大大限制了塑料压力管可选择的原料范围。塑料压力管的三个发展阶段不仅保证塑料压力管的长期寿命-长期静液压强度性能，还要防止塑料压力管发生快速裂纹增长破坏危险的发展阶段，即得第三个发展阶段这些压力管保证50年使用寿命，保证具有防范快速裂纹增长危险的安全性。这些压力管称为安全长寿管。如PE、PE-RT和PE-X等……

随着塑料压力管应用领域向大口径高压力方向发展，人们认识到除了50年长期寿命-长期静液压强度之外，还应监控塑料压力管的抵抗快速裂纹增长的性能。聚丙烯（PP）PP是用丙烯聚合而成或由丙烯与共聚单体聚合而成的热塑性塑料。

PP-H丙烯均聚物的MRS为10MPa，可以输送冷水。

PP-H有以下缺点：

1、抵抗冲击强度较低。

2、低温时性能差。

3、对划痕敏感。聚丙烯（PP）为改进PP-H的脆性，实现增韧的效果，通常的方法是将塑料与弹性体共混。用乙丙橡胶或乙烯/丙烯交替共聚增韧的聚丙烯称为PP-C。改性的另一条技术是在聚丙烯分子链上引入长的聚乙烯嵌段。这种嵌段共聚物称为PP-B。PP-B在一定程度上改进了PP-H的脆性，但MRS降低到8MPa，热水使用条件下的长期静液压强度降为PP-H的60%。在聚丙烯的分子链上引入无规分布的共聚乙烯单体，得到PP-R。PP-R较大幅度改进了PP-H和PP-B的脆性。PP-R的MRS与PP-B一样，为8MPa。但更重要的是，PP-R在热水使用条件下的长期静液压强度不仅比PP-B有大幅度提高，其设计应力比PP-H还要高。聚丁烯（PB）PB是由1-丁烯聚合而成的热塑性塑料。PB具有独特的抵抗蠕变破坏的能力。它的长期静液压强度相对于短期强度有较高的保持率。高温强度相对于室温强度有较高的保持率。

80年代PB管得到较大发展，经过十几年的应用，美国PB管在全国范围内多处出现爆管渗漏事故。1993~1996年，PB管用户与PB管原料生产商和管材生产厂经历了一场诉讼案。原料生产商败诉，赔偿9.5亿美元。充斥美国不再使用PB管。

PB管在美国爆管的原因有多种说法：1、水中氯含量较高；2、生产的管件有开裂现象；3、生产的管材因划痕引起开裂。数据统计表明：1、PB管破坏事故发生在8~22年使用时间后，预期使用寿命15年；2、被破坏的PB管中，64%有可见的氧化降解特征；3、被破坏的PB管中，42存在完全穿透管壁或部分穿透关闭的裂纹。聚丁烯（PB）氧化稳定性

塑料管有三种破坏形式，即韧性破坏、脆性破坏、氧化破坏。塑料材料自身都很容易发生氧化破坏。塑料材料的氧化稳定性来源于人为地添加的抗氧剂体系。抗氧剂消耗侵入的氧，保护了塑料材料。一旦抗氧剂耗尽，塑料将在氧的作用下发生自动加速的氧化反应并迅速导致制品失效。

塑料热水管在实际应用中，入侵的氧的化学反应所消耗的抗氧剂通常只占很小比例。而水抽提作用是