《耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材》

1耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材本文件规定了耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材（以下简称“管材”）的材料、颜色、外观、规格尺寸及偏差和物理力学性能等要求，描述了相应的试验方法，规定了检验规则、标志、包装、运输和贮存的内容。本文件适用于以耐热聚乙烯（PE-RT）树脂为主要原料，经多层共挤成型的用于供热、供冷、暖通及太阳能热水器等领域冷热水输送用管材的生产和检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T2918塑料试样状态调节和试验的标准环境GB/T3682.1塑料热塑性塑料熔体质量流动速率（MFR）和熔体体积流动速率（MVR）的测定第1部分：标准方法GB/T6111流体输送用热塑性塑料管道系统耐内压性能的测定GB/T6343泡沫塑料及橡胶表观密度的测定GB/T6671热塑性塑料管材纵向回缩率的测定GB/T8806塑料管道系统塑料部件尺寸的测定GB/T9345.1塑料灰分的测定第1部分：通用方法GB/T11115聚乙烯（PE）树脂GB/T13021聚乙烯管材和管件炭黑含量的测定（热失重法）GB/T16422.2塑料实验室光源暴露试验方法第2部分：氙弧灯GB/T18251聚烯烃管材、管件和混配料中颜料或炭黑分散度的测定GB/T18252塑料管道系统用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度GB/T19278热塑性塑料管材、管件与阀门通用术语及其定义GB/T19466.6塑料差示扫描量热法（DSC）第6部分：氧化诱导时间（等温OIT）和氧化诱导温度（动态OIT）的测定GB/T28799.1冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）管道系统第1部分：总则GB/T28799.3冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）管道系统第3部分：管件GB/T37197乙烯-乙酸乙烯酯（EVAC）树脂ISO13760流体输送用塑料压力管材Miner’s规则累计破坏时间的计算（Plasticspipesfortheconveyanceoffluidsunderpressure—Miner’srule—Calculationmethodforcumulativedamage）3术语和定义GB/T19278界定的以及下列术语和定义适用于本文件。23.1耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材polyethyleneofraisedtemperatureresistance（PE-RT）multilayerpipeswithco-extrusioninsulation由外护层（3.4）、保温层（3.3）及内层管（3.2）共三层结构组成，经同步挤出成型、兼具保温功能和输水功能的耐热聚乙烯（PE-RT）管材，又称保温一体耐热聚乙烯管材。3.2内层管innerpipe用于输送冷热水的工作管。3.3保温层insulatinglayer在内层管（3.2）和外护层（3.4）之间，为保持管道输送介质温度而设置的保温材料层。3.4外护层outercasing保温层（3.3）外，阻挡外力和环境对保温材料的破坏和影响的材料层。3.5管系列pipeseriesS与内层管（3.2）公称外径和内层管（3.2）公称壁厚有关的无量纲数，按式（1）计算，并按一定规则圆整：S=……………………（1）S=…………（2）4符号和缩略语4.1符号下列符号适用于本文件。dem,max：内层管最大平均外径dem,min：内层管最小平均外径dn：内层管公称外径ea：保温层与外护层总壁厚en：内层管公称壁厚ey1：管材任一点壁厚ey2：内层管任一点壁厚3PD：设计压力PD,cold：输送冷水时的设计压力Scalc,max：最大管系列计算值TD：设计温度Tmal：故障温度Tmax：最高工作温度ty：壁厚允许偏差σcold：20℃、50年的设计应力σσLPL：静液压强度置信下限值4.2缩略语下列缩略语适用于本文件。EVAC：乙烯-乙酸乙烯酯（ethylene-vinylacetate）PE：聚乙烯（polyethylene）PE-RTI：I型耐热聚乙烯（polyethyleneofraisedtemperatureresistancetypeⅠ)PE-RTⅡ:Ⅱ型耐热聚乙烯（polyethyleneofraisedtemperatureresistancetypeⅡ)PE-RTMCIP：耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材（Polyethyleneofraisedtemperatureresistance（PE-RT）multilayerpipeswithco-extrusioninsulation）5结构、分类及代号、标记5.1结构管材结构示意图见图1。图1管材结构示意图5.2分类及代号管材按内层管材料分为PE-RTI型管材和PE-RTⅡ型管材。管材产品分类及代号见表1。4表1管材产品分类及代号5.3标记标记的构成及含义应符合下列规定：内层管公称外径×公称壁厚（mm）产品代号（MCIP）内层管材料（按表1）内层管材料为PE-RTⅡ,内层管公称外径为25mm，内层管公称壁厚为2.3mm的耐热聚乙烯（PE-RT）多层共挤保温管材标记为：PE-RTⅡMCIPdn25×en2.3mm。6一般规定6.1使用条件级别6.1.1管材按照GB/T18991的规定，按使用条件选用其中的1、2、4、5四个使用条件级别，见表2。每个级别均对应着特定的应用范围及50年的设计使用寿命，在实际应用时，还应考虑0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa和1.0MPa等不同的设计压力。表2使用条件级别T℃年T℃间t分布年T℃时间t分布h11214516.1.2表2中所列各种使用条件级别的管道系统也应同时满足在20℃和1.0MPa工作压力条件下输送冷水，达到50年设计使用寿命的条件。56.2材料6.2.1用于生产内层管的PE-RT材料应是符合GB/T28799.1要求的定级混配料。其中，用于生产太阳能热水系统用内层管的PE-RT材料还应符合GB/T28799.1中温泉管道的材料要求。混配料按GB/T18252进行定级。将定级所得长期预测静液压强度曲线（蠕变破坏曲线）与GB/T28799.1给出的预测强度参照曲线进行比对,混配料的预测静液压强度置信下限(σLPL）值在全部温度以及时间范围内均应不小于预测强度参照曲线上的对应值。对于PE-RTⅡ型混配料,任何温度下（直到110℃),8760h之前的试验结果均不应出现脆性破坏,即8760h之前曲线上不应存在拐点。6.2.2保温层用聚乙烯（PE）应符合GB/T11115中挤出薄膜类规定的技术要求，使用其它材料制成的保温层应符合7.3.2的要求，同时整管导热系数应符合表10的要求。6.2.3外护层用乙烯-乙酸乙烯酯（EVAC）应符合GB/T37197中薄膜用EVAC的技术要求，使用其它材料制成的外护层应符合表8的要求。6.2.4管材不应使用回用料。6.3管系列S值的选择6.3.1管材按内层管的不同材料、使用条件级别和设计压力选择对应的管系列S，见表3及表4。管材也可以根据不同地域的气候条件以及相关设计的要求选用其他的温度—时间组合，在考虑外推时间极限的前提下，按ISO13760的规定，用Miner’s规则计算出该温度—时间组合的设计应力，进而得到对应的管系列S。6.3.2管系列S和Scalc,max的推导参见附录A。表3管系列S值的选择（PE-RTⅠ型）设计压力P管系列Sσσσσ555554544—表4管系列S值的选择（PE-RTⅡ型）设计压力P管系列Sσσσσ5555555544467要求7.1外观与颜色7.1.1外护层表面应光滑、平整，不应有裂口、明显的凹陷、杂质等缺陷，颜色应均匀一致。7.1.2内层管表面应光滑、平整、清洁，不应有明显划痕、凹陷、气泡、杂质等影响产品性能缺陷，表面颜色应均匀一致。7.1.3管材切口应平整、光洁，且应与管的轴线垂直，切割面外护层与保温层之间、保温层与内层管之间应无明显分离。7.1.4内层管一般为本色，外护层一般为黑色，其他颜色由供需双方协商确定。7.2规格尺寸7.2.1内层管外径、壁厚及偏差内层管公称外径、平均外径以及管系列S对应的公称壁厚见表5。用于热熔承插连接的管材,内层管壁厚应不小于1.9mm。用于热熔对接连接的管材,内层管壁厚应不小于5.0mm。表5内层管规格尺寸公称壁厚edd内层管任一点壁厚偏差应符合表6的规定。表6内层管任一点壁厚偏差公称壁厚e允许偏差te≤e≤e＋t77.2.2保温层与外护层总壁厚保温层与外护层两层总壁厚不应低于5mm。7.2.3长度管材一般为盘管，盘管长度一般为100m或200m，也可由供需双方协商确定，管材长度不应有负偏7.3性能7.3.1内层管性能管材的内层管性能应符合表7的规定。表7内层管性能要求7.3.2保温层性能管材保温层的表观密度应不低于155kg/m3。7.3.3外护层性能管材的外护层性能应符合表8的规定。表8外护层性能要求级% 7.4静液压强度管材的静液压强度应符合表9的规定。8表9静液压强度性能要求℃h13137.5管材物理力学性能管材的物理力学性能应符合表10的规定。表10管材物理力学性能要求%7.6系统适用性7.6.1系统的内压试验，连接使用的配套管件应符合GB/T28799.3的要求。7.6.2系统的内压试验应符合表11的规定。表11内压试验管系列S℃h53498试验方法8.1试样状态调节和试验的标准环境管材应在生产48h后进行取样。除非另有规定，试样应按GB/T2918规定，在温度为（23±2）℃条件下进行状态调节，时间不少于24h，并在此条件下进行试验。8.2外观和颜色8.3尺寸测量8.3.1外径按GB/T8806测量，量具精度的选择应符合GB/T8806规定。内层管外径需要剥掉保温层及外护层进行测量，平均外径在距离管材端口至少50mm处测量。8.3.2壁厚8.3.2.1管材壁厚按GB/T8806测量。8.3.2.2内层管壁厚按GB/T8806测量，内层管壁厚需要剥掉保温层及外护层进行测量。8.3.2.3保温层与外护层总壁厚在同一截面同一径向测量管材壁厚ey1与内层管壁厚ey2，按式（3）计算保温层与外护层总壁厚ea。ea=ey1-ey2 式中：ea——保温层与外护层总壁厚，单位为毫米（mm）；ey1——管材任一点壁厚，单位为毫米（mm）；ey2——内层管任一点壁厚，单位为毫米（mm）。8.3.3长度按GB/T8806测量，盘卷长度测量记米标识间的距离。8.4灰分按GB/T9345.1，采用直接煅烧法进行试验。试验结果取平均值。制样时，应剥掉保温层及外护层。8.5氧化诱导时间按GB/T19466.6进行试验，试料容器为铝皿。试样数量为3个，试验结果取最小值。内层管试验时，试验温度为210℃,制样应从内层管内侧切取。外护层试验时，试验温度为200℃,制样应从外护层外侧切取。8.695℃/1000h静液压试验后的氧化诱导时间按GB/T19466.6进行试验，试料容器为铝皿。试样取自完成95℃/1000h静液压试验后的管材的内层管内侧。试验结果取最小值。8.7熔体质量流动速率按GB/T3682.1进行试验。试验结果取3个数据的算术平均值。管材制样时，应从内层管制取。熔体质量流动速率变化率按式（4）计算：δMFR=MFFR0 （4）式中:δMFR——内层管熔体质量流动速率变化率；MFR1——内层管熔体质量流动速率；MFR0——内层管混配料熔体质量流动速率。8.8表观密度保温层表观密度的试验方法按GB/T6343进行试验，制样时，应去除内层管及外护层，采用保温层圆柱形体积进行试验，试样数量至少5个，试样的总体积不少于50cm3。图2管材保温层示意图表观密度按式（5）计算，取其平均值，并精确至0.1kg/m3。ρ=式中:m221-π1216……（5）ρ——保温层表观密度，单位为（kg/m3m——试样质量，单位为克（g）；π——圆周率，取数3.14进行计算；r2——试样平均外半径，单位为毫米（mm）；r1——试样平均内半径，单位为毫米（mm）；L1——试样长度，单位为毫米（mm）；8.9炭黑分散或颜料分散按GB/T18251进行试验。试样制备采用压片方法。8.10炭黑含量按GB/T13021进行试验。8.11氙灯老化按GB/T16422.2进行试验，使用日光滤光器暴露（方法A）。测试时长30天，目测试样表观变化情况。试样数量为3个，每个试样长度为（20±2）cm。试验参数按表12的规定执行。表12氙灯老化试验参数℃℃%W/mW/（m 注：表中给出的辐射度、黑标温度和相对湿度的正负偏差8.12静液压强度按GB/T6111的规定进行试验。按内层管公称尺寸计算试验压力。8.13纵向回缩率按GB/T6671中的烘箱法进行试验，试验参数按表13的规定执行。从一根管材上截取3个试样，试验结果取平均值。表13纵向回缩率试验参数℃h128.14导热系数导热系数测试装置示意见图3，试样应处于常温（23±2）℃环境条件下。截取一段长度为200mm的管材，一端用橡皮塞封堵，取与内层管配套的橡皮塞在正中心钻一小孔，将温度传感器从小孔通过，在室温下将沸水（100℃)倒入管材内层管中，将另一端用准备好的带传感器的橡皮塞封堵，确保不漏水，将另一温度传感器贴于管材外表面，待外表面传感器温度达到最高值（T2）时，记录内层管中水的温度（T1）以及环境温度（T3），按式（6）计算导热系数。式中：(T1T2)……λ——导热系数，用瓦/米·度（W/（m·K））表示；r2——管材平均外半径，用米（m）表示；h——管外壁与周围环境的对流换热系数，用瓦/平方米·度（W/（m2·K））表示，一般取值15；T2——外表面传感器温度达到最高值时的外表面温度，用开尔文（K）表示；T3——环境温度，用开尔文（K）表示；T1——外表面传感器温度达到最高值时的内层管中水的温度，用开尔文（K）表示；r1——管材平均内半径，用米（m）表示。图3导热系数测试装置示意图8.15轴向剪切强度按附录B进行试验。8.16内压试验按GB/T6111进行试验。使用组合件试样（管材和两种及以上管件的组合）。试样内外的介质均为水,采用刚性连接（A型）密封接头。9检验规则9.1检验分类检验分为出厂检验和型式检验。9.2组批和分组9.2.1组批同一设备、原料、配方和工艺连续生产的同一规格管材作为一批，每批管材数量不超过10km。如果生产7天管材仍不足10km，则以7天生产量为一批。9.2.2分组管材按表14进行尺寸分组。型式检验按表15选取每一尺寸组中任一规格的管材进行检验，即代表该尺寸组内所有规格产品。表14管材尺寸分组和内层管公称外径范围129.3出厂检验9.3.1出厂检验的项目为外观、颜色、尺寸、7.3.1中的内层管熔体质量流动速率、保温层表观密度、20℃/1h和95℃/22h（或165h）静液压强度、7.5中的纵向回缩率。9.3.2管材的外观、颜色、尺寸按GB/T2828.1采用正常检验一次抽样方案，取一般检验水平Ⅰ,接收质量限（AQL）4.0，抽样方案见表15。表15抽样方案批量范围N样本量n接收数A拒收数R20130150181212233456789.3.3在9.3.2计数抽样合格的产品中，随机抽取规定数量的样品,进行7.3.1中的内层管熔体质量流动速率、保温层表观密度、20℃/1h和95℃/22h（或165h）静液压强度、7.5中纵向回缩率的检验。9.4型式检验9.4.1型式检验项目为第7章中的所有项目。9.4.2按9.3.2对管材外观、颜色、尺寸进行检验，在检验合格的样品中随机抽取规定数量的样品，进行其他项目的检验。9.4.3一般情况下，每三年进行一次型式检验。若有下列情况之一，也应进行型式检验：a）正式生产后，当结构、材料、工艺等有较大改变，可能影响产品性能时；b）产品停产一年后，恢复生产时；c）出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。9.5判定规则外观、颜色、尺寸按表15进行判定。其他要求有一项或多项不合格时，则随机抽取双倍样品进行不合格项的复检，如仍有不合格项，则判定为不合格批。10标志、运输和贮存10.1标志10.1.1产品的永久性标志应位于外护层上。标志不应损伤外护层，且应牢固。10.1.2产品标志应明显、清晰，并应至少包括下列内容：a）生产厂名和/或商标；b）产品名称；c）产品标记；d）本文件编号；e）生产日期或生产批号；f）计米标识（仅对于盘管），单位为米。10.2运输管材在装卸和运输时，不应抛掷、曝晒、沾污、重压等，以免对管材造成损伤。10.3贮存管材应堆放于库房内，远离热源、防止阳光直射。管材堆放高度不宜超过1.5m。（资料性）管系列最大计算值的推导A.1总则本附录给出了管系列最大计算值Scalc,max的计算原理，以确定相关使用条件和相应设计压力PD下管材的管系列S，其使用条件级别见表2的规定。A.2设计应力不同使用条件的管材的设计应力σD按照ISO13760的Miner’s规则，并与表2相应的使用条件级别以及表A.1中所给的总体使用（设计）系数来确定。各种使用条件级别的设计应力σD的计算结果见表A.2。表A.1总体使用（设计）系数℃CTTTT表A.2设计应力1245A.3管系列最大Scalc,max推导Scalc,max取σD/PD和σcold/PD,cold中的较小值。其中：——σD为表A.2给定的设计应力；——PD为设计压力；——σcold为20℃、50年的设计应力；——PD,cold为输送冷水时的设