PP-R管道在我國建筑給水中的應用研究*

宋 濤，史艷華，梁 平，林 立

（1：丹東燃氣總公司，遼寧丹東 118001；2：遼寧石油化工大學機械工程學院，遼寧撫順 113001）

PP-R管道在我國建筑給水中的應用研究*

宋 濤1，史艷華2，梁 平2，林 立1

（1：丹東燃氣總公司，遼寧丹東 118001；2：遼寧石油化工大學機械工程學院，遼寧撫順 113001）

本文對目前我國建筑給水管材中最常用的PP-R管道的特性、應用范圍和施工工藝等進行了綜述，對近幾年PP-R管道應用中存在的主要問題進行了分析，對其未來的發展進行了展望。

PP-R；建筑給水；施工；應用范圍

傳統給水管道一般采用鍍鋅鋼管和灰口鑄鐵管。鍍鋅鋼管和灰口鑄鐵管強度、剛度和抗沖擊能力良好，有一定的耐熱、耐壓性能，價格適中，原材料易于獲取且易于加工，在早期國民經濟中發揮重要作用，被廣泛地用作建筑給水管道及消防管道。然而這種管道質重易蝕，使用壽命短，一旦防腐涂層發生破損，管道的耐蝕性能變得很差，易腐蝕，尤其是因銹蝕出現黃水、黑水、紅水等現象，對水質造成二次污染，使水質嚴重惡化，并可能引起滲漏，破壞用戶的居住及生活環境，降低生活質量。因此，1999年12月國家建設部、經貿委、技術質量監督局、建材局聯合發布《關于在住宅建設中淘汰落后產品的通知》[1]，明確規定自2000年6月1日后，在新建住宅中禁止給水管道采用鍍鋅管和鑄鐵管，推廣使用塑料類管材。該規定加速了我國給水用管材的升級換代，加大了市場對無污染的新型給水管材的需求。在這種情況下，作為推薦管材-無規共聚PP-R（Polypropylene Ethylene Random Copolymer）管材以其質量輕、強度高、耐腐蝕、不結垢、使用壽命長等不可替代的優點，迅速占領我國民用給水管材市場，市場占有率遙遙領先于其他塑料給水管，表現出強勁的生命力。

根據《化學建材產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要》，2005年我國塑料管道在各類管道市場中的占有率到50%以上，其中建筑冷熱水供應和采暖管道的60%要采用塑料管。到2010年，這一比例要提高到80%[2]。據統計，2001年至2010年間，我國平均每年管道需求量約為12億米，可見，我國的給水領域為PP-R管的應用發展提供廣闊的空間。

然而，PP-R管在建筑給水的應用中也存在一些不容忽視并有待完善的問題，如管材生產與施工的科學化和標準化。本文針對近幾年PP-R管在我國建筑給水行業中的應用現狀進行總結研究，并對存在的問題及解決的方法進行探討，以期促進PP-R管材在我國給水行業中更科學合理地應用。

1 PP-R管道的特性

無規共聚PP-R（Ⅲ型）管是20世紀初歐洲開發應用的新型塑料管道產品，主要應用于熱水管和冷水管系統。PP-R管采用氣相共聚法使3%～5%的乙烯與丙烯隨機地無均勻聚合，生成無規共聚物，經擠出（管材）或注射（管件）成型。PP-R屬聚烯烴類高聚物，具有此類高聚物的基本物理性能：如密度低、導熱系數小、化學穩定性好等（如表1）。

表1 PP-R管的主要技術指標Table 1 Main technical specifications of polypropylene ethylene random copolymer pipe

此外，和其他PP類材料相比，PP-R具有更好的低溫抗沖擊性能，長期耐熱性能和蠕變性能，在相同溫度和內壓條件下使用壽命更長。有數據表明[2]：PP-R管道在輸送70℃的熱水，長期內壓為1MPa條件下使用壽命可達50年，是管道系統中最適合給水用的材料。

歸納PP-R管材特性，主要有以下幾點：

（1）無毒、衛生，屬綠色建材：PP-R原料屬聚烯烴，其分子由碳氫元素組成，無毒性，衛生性能優良。PP-R管在原料生產、制品加工、使用及廢棄全過程中均不會對人體及環境造成不利影響，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等微生物有明顯抗菌作用，殺菌率可穩定在90%以上，被稱為綠色建材，不但可用于冷熱水系統，還可用于純凈飲用水系統。并且使用PP-R管可免去使用鍍鋅鋼管所造成內壁結垢，生銹而引起的水質“二次污染”。

（2）耐熱、保溫，屬節能產品[3]：PP-R管維卡軟化溫度為131.3℃，最高使用溫度為95℃，長期（50年）使用溫度為70℃，可滿足建筑給水設計規范中規定的熱水系統使用。PP-R管的生產能耗僅為鋼管的20%，且導熱系數為0.1 W/（m·℃），僅為鋼管導熱系數的1/200，具有較好的保溫性能，用于熱水管道的保溫節能效果極佳。與鋼管相比，用于熱水及采暖系統可節約大量保溫材料及能源。

（3）安裝簡單、可靠：采用熱熔連接，數秒鐘即可完成一個接頭連接，其連接處實現分子間結合，無明顯界面，不會發滲漏，解決了長期困擾的給水系統漏水問題；與金屬管及用水器連接采用優質金屬鍍鎳嵌件，安全可靠。

（4）環保：PP-R管材、管件在生產及施工過程中產生的廢品經清潔、破碎后可直接用于管材的再生產。在回收料摻入量不超過原料總量5%的情況下，不會影響制品質量可降低生產成本，免除廢料對環境的影響。

PP-R管除具有以上特性，當然也存在因自身材料性能所決定的不足，如與金屬管道相比剛性和沖擊性差，線路膨脹系數較大，抗紫外線性能差等。

2 PP-R管的應用范圍

經國家建材檢測中心和中國預防醫學科學院檢測，PP-R管各項性能和衛生指標完全符合QP19 29-93標準和GB/T17219-1998標準，可廣泛使用于以下幾個方面：房地產建筑、商務大樓建筑物內的冷熱水輸送系統，包括集中供熱系統；建筑物內的采暖系統，包括地板的采暖及輻射采暖系統；可直接飲用的純凈水供應系統；中央（集中）空調系統；輸送或排放工業及化學介質等工業用途；綠色農業、林業灌溉系統；食品、飲料生產輸送系統；雨水管網；游泳池管網；太陽能設施的管網；工廠用壓縮空氣管網等等。

由于給水聚丙烯管材的氧指數較低，屬于可燃性材料，達不到消防供水的要求，不得用于消防給水系統，也不得與消防給水管道相連接。

3 PP-R管道施工

3.1 PP-R管道的連接

PP-R給水管道連接方法有電熔、法蘭接、絲接、熱熔連接等，但較常采用的是熱熔連接。（1）熱熔連接：熱熔連接操作由相同PP-R管材與管件，采用廠方提供的專用熱熔工具將連接部位表面加熱，達到一定溫度，使之熔合，從而達到規定的耐壓強度。（2）電熔連接：相同的PP-R管道連接時，在接頭處插入特制的電熔管件，對電熔管件通電，依靠電熔管件預先埋設的電阻絲產生的熱量達到熔接之目的。（3）絲扣連接：同鋼管連接相同，不同的是由廠方提供PP-R管專用管件。（4）法蘭連接：由金屬法蘭盤及PP-R過渡接頭組成，過渡接頭與管材用熱熔連接套入法蘭盤形成法蘭連接件。注意的是，絲扣、法蘭連接不得出現在暗敷部分。

同種材質的給水PP-R管及配件之間，應優先采用熱熔連接[4]。當PP-R管材與管件的連接采用熱熔連接方式時，不允許在管材和管件口直接套絲，熱熔連接必須使用專用的熱熔機具，以確保熔接質量。根據管材管徑的大小分別選用不同型號的熔接器：RJQ 32熔接器適用于D12～D32管連接，RJQ 63熔接器適用于D40～D63管連接，RJQ 110熔接器適用于D75～D110管連接。

3.2 PP-R管道施工的要點

3.2.1 進廠前檢查

管材質量檢查：管材進廠安裝前應認真核查產品的相關質量保證書，即生產許可證、產品合格證和質量保證書，按GB/Tl8742-2002《冷熱水用聚丙烯管道系統》的規定，對管材進行宏觀形貌檢查和尺寸檢查。

3.2.2 管道敷設安裝

PP-R管道的敷設安裝通常包括以下幾個步驟[5]：

（1）根據設計及實際準確下料：管材和管件不得露天堆放，防止陽光（紫外線）直射，堆放應平整避免彎曲，以免影響下料。PP-R管采用熱熔形式連接，管子與管件間的連接只能一次性使用，因此給水支管在墻內暗裝時，要根據設計要求和施工現場的具體情況，準確下料。

（2）平設：PP-R管與其他金屬管平行敷設時應有≥100 mm的間距且應置于金屬管道的內側。

（3）套管：管道穿越樓板或墻壁時應設置鋼套管，套管應高出地面50 mm，并有防水措施。暗設給水立管在穿越樓板處應做固定支撐點，以防立管累積伸縮在最上層支管接出處產生位移應力，對支管造成破壞。穿屋面時應采取嚴格的防火措施，冷水管穿墻可預留孔洞，洞口尺寸較管外徑大50 mm。對穿越管道的孔洞，在無防水要求時，可用1∶2水泥砂漿填實；當有防水要求時，應采用膨脹水泥配制1∶2水泥砂漿填實，并在板面抹三角灰。

（4）支吊架安裝：支吊架間距應充分考慮輸送介質和環境間的溫差，溫差越大間距應越小。

（5）標記：管道安裝完畢后，應在墻面或地面上用帶色油漆示意出管道位置，避免二次裝修時破壞管道。

（6）安裝后的管道嚴禁攀踏或挪作它用。

3.2.3 管道線性膨脹的處理

由于PP-R管材的線膨脹系數較大，是鋼管的13倍；是銅管的8倍[6]，如果系統的工作溫度差達到10～15℃（比如用于熱水系統中），設計者應充分考慮管材的熱膨脹性[7]，在施工中應采取有效的措施解決管材的熱膨脹問題。目前主要采用以下三種措施：

（1）嵌墻敷設的管道（暗敷）：安裝完畢試壓合格后，管槽內管道周圍的空間應用M7.5級水泥砂漿填封密實，依靠管道與水泥砂漿磨擦阻力及塑料管良好的蠕變性,使軸內伸縮轉化成徑向變化，從而消除線性變化應力。

（2）明裝管道：當直線距離較長時，應采用自由臂補償方法解決管道的熱脹變形，即給管道自由伸縮的空間和余地。

（3）L、Z型管道：配置適當的固定及活動支架來實現補償，自由臂的長度應經計算校核。由于PP-R管道的線膨脹系數較大，在嵌墻敷設時還要注意流出膨脹空間，如下圖1和圖2所示。

圖1 暗敷設管道示意圖Fig 1 The schematic diagram Of Pipeline Laying

圖2 Z形管管道設置示意圖Fig 2 The schematic diagram Setting Of z-shaped Pipeline

3.2.4 抗紫外線處理

由于PP-R管道抗紫外線性能差，受紫外線長期照射容易老化，因此在施工及存放過程中應對管材進行抗紫外線處理。管道安裝前露天存放時，應有遮蔽措施；在施工設計時，應考慮將管道置于日照較少的天井、向陰面及管道井的位置，如必須在日照較強處安裝時，必須采用纏繞抗紫外薄膜或外包鋁箔遮蔽等措施，以避免管道過早老化。

3.2.5 水壓試驗

當設計未注明時，PP-R給水管道系統試驗壓力為工作壓力的1.5倍，但不得＜1MPa。檢驗方法：首先向管道系統注水，打開排氣閥讓管網中氣體排凈，關閉排氣閥，將壓力緩慢地升至試驗壓力，在試驗壓力下穩壓1 h，壓力降不得＞0.05 MPa，然后室內管網在工作壓力的1.15倍狀態下穩壓2 h，壓力降不得＞0.03 MPa，同時檢查各連接處不得滲漏；室外管網降至工作壓力進行檢查，壓力應保持不變，不滲不漏。

3.2.6 沖洗及消毒

給水管道系統在驗收前應進行通水沖洗。沖洗水流速宜大于2 m/s，沖洗時不應留死角，每個配水點龍頭都應打開，在系統最低點設放水口，直至沖洗出口處排水水質與進水水質相當為止。在管道使用前應采用游離氯濃度為20～30 mg/L的水灌滿管道進行消毒，含氯水在管中應靜置24 h以上。消毒后，再用飲用水沖洗管道后方可飲用。

4 PP-R給水管應用中存在的主要問題

4.1 管材質量

目前，國內外生產PP-R管專用料企業不少，但是能提供原料SMR保證的企業為數很少。SMR是指在110℃靜液壓應力為1.9 MPa連續耐壓8 760 h試驗，只有通過SMR測試的PP-R管專用料生產的PP-R管的使用壽命才能達到50年[8]。全國具有規模的PP-R管道生產廠家有幾十家，而產品質量卻良莠不齊。

出現管材質量的主要原因：一方面部分企業片面追求高額利潤，降低生產成本，或選擇不過關原料，或超量使用回料或非本企業的回料生產，或生產技術不過關；另一方面，目前PP-R管暫無國家和行業標準，企業執行的都是企業標準，而企業制定的標準要求高低各不相同，檢驗方法不一，檢驗標準混亂，最終勢必導致產品質量存在差異，以至于部分低性能產品流入市場，擾亂了正常的市場秩序。

為此，企業應當加強自身建設，保證產品質量。嚴格控制產品原料進貨，采用能提供原料SMR保證的企業生產的PP-R管專用料；采用通過省級鑒定的性能優良的設備，對原有落后的設備應該進行更新或技術改造，提高設備的性能及自動化程度；嚴格按照生產工藝條件和參數進行生產，適量使用本企業回料，嚴禁使用非本企業的回料。產品質量除了要符合GB/Tl8742-2002《冷熱水用聚丙烯管道系統》的規定，國家監管部門應盡快建立健全相關的國家標準及檢驗規范，從源頭保證產品質量。

4.2 安裝質量

PP-R給水管的施工是一項新技術，目前國家尚無明確的規范和規程，沒有成熟的施工經驗可以借鑒。管材線膨脹系數大，雖然在施工中做了相應的試驗，但仍然缺少長期應用的實踐經驗，針對由于溫差引起的變形量，可考慮安裝伸縮節式補償裝置并結合自然補償；由于PP-R管水的摩擦阻力比鋼管小，經測定其粗糙系數n在0.0014～0.002，阻力系數為0.015～0.021[9]，且材料內壁光滑不結垢，故設計時可考慮采用較高流速或適當縮小管徑。

此外，總結近幾年在PP-R給水管應用中出現的質量事故，由于安裝人員缺乏PP-R管的安裝施工規范常識或野蠻施工造成的事故也占相當的比例。在運輸或安裝過程中隨意拋擲、曝曬，熔接時隨意提高熱熔連接加熱頭溫度，加快施工速度，至使產生安裝質量問題。為此，施工單位應加強對新上崗的操作人員的培訓，使他們能熟練掌握熱熔焊接操作方法；技術參數的控制選擇，規范施工。

5 結語

PP-R管作為一種新型綠色環保管材，其優越的綜合性能，是我國建筑給水行業中的朝陽產品，滿足現代人高質量的生活需求。PP-R管生產及安裝技術在我國已有近20年的發展歷史，隨著人們對PP-R管這一產品認識不斷加深，其應用范圍越來越廣，施工中應結合管材特點充分考慮各種問題，創新施工工藝和方法，為PP-R管道的進一步推廣提供技術支持。

[1]建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范（GB50242-2002）（M）.中國建筑工業出版社.

[2]錢伯章.PP-R PP-B管材專用料發展進展.上海建材，2008，1：23-24.

[3]湯浩.PP-R給水管開發應用及發展中應重視的問題.重慶建筑，2002，3：33-34.

[4]黃東紅.淺析PP-R給水管道安裝技術及常見質量通病的防治.福建建設科技.2009，1：78-79.

[5]胡振玲.給水PP-R塑料管的性能及應用.鐵道運營技術.2004，10（3）：26-28.

[6]楊良，張軻，馬紅衛.淺談PP-R給水管道的施工.建筑與工程. 2009，3：261.

[7]柴雪峰，石平.淺議給水PP-R管應用過程中應注意的問題.河南機電高等專科學校學報.2006，14（1）：47-49.

[8]吳東亮，徐梓榮.新型PP-R給水管材存在問題與分析.福建建材.2002，3（77）：3-4.

[9]徐靜.PP-R給水管材的應用.甘肅科技.2003，19（10）：71-72.

Application Research of Polypropylene Ethylene Random Copolymer Pipe（PP-R）in Building Water Supply System

SONG Tao1，SHI Yan-hua2，LIANG Ping2，LIN Li1
（1.Gas company of Dan dong，Liao ning 118001，China；2.School of Mechanical Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China；）

The characteristics，application range and construction technology of PP-R pipe in building water supply system were summarized.Main problems in application of PP-R pipe in recent years were analyzed，and its development tendency was also prospected.

PP-R；Building water supply system；Construction；Application range

TU532+.3

A

1671-0460（2010）02-0191-04

2010-03-22

宋濤（1972－），女，1995年畢業于沈陽建筑工程大學供熱通風與空調專業，現于遼寧省丹東燃氣總公司，主要從事燃氣管道設計與質量管理，工程師。聯系電話：13942501249 0415-2310206；Email:songtao720902@126.com。