室內燃氣管選擇鋁塑復合管的安全性

金季靖

(佛山市日豐企業有限公司，廣東佛山 528000)

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室內燃氣管選擇鋁塑復合管的安全性

金季靖

(佛山市日豐企業有限公司，廣東佛山 528000)

摘要：從鋁塑復合管的性能、生產過程、管材與管件的連接等方面說明了鋁塑復合管應用在室內燃氣管道領域具備很高的安全性，并闡述了燃氣鋁塑管在設計和安裝時的注意事項。

關鍵詞：鋁塑復合管，機械密封原理

鋁塑復合管(簡稱鋁塑管)是以焊接鋁管為中間層，聚乙烯塑料為內外層，專用熱熔膠位于鋁帶和聚乙烯之間，通過擠出成型方法復合成一體的五層管材。五層結構使鋁塑管集金屬管和塑料管的優點于一身，具有優異的耐壓耐溫性能、熱脹系數小、可彎曲不反彈、隔光和隔絕管內外氣體滲透的特點。國內燃氣鋁塑管通常為黃色。鋁塑管的結構如圖1所示。

圖1　鋁塑管的結構示意圖

該文從燃氣鋁塑管的性能、生產過程、機械式管件密封原理、管道安裝要點等方面來闡述鋁塑管應用于建筑室內燃氣管道具有極高的安全性。

1從鋁塑管的性能指標和生產過程說明燃氣鋁塑管的安全性

1.1　燃氣鋁塑管的性能指標和使用條件[1]

GB 50028-2006《 城鎮燃氣設計規范》中，對城鎮燃氣管道的設計壓力分級如下：

中壓燃氣管道 A 0.2MPa

B 0.01MPa≤P≤0.2MPa

低壓燃氣管道 P<0.01MPa

鋁塑管的國標GB/T 18997.1-2003《鋁塑復合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管》中，對燃氣鋁塑管的工作溫度和工作壓力有如下規定(表1)[2]：

表1　燃氣鋁塑管的設計工作條件

說明燃氣鋁塑管的應用范圍是中低壓燃氣管道。而GB/T 18997.1-2003中的6.7(靜液壓強度)的要求如下(表2)：

表2　各類鋁塑管靜液壓強度要求

表2是所有鋁塑管都必須達到的指標。可以看到，鋁塑管的出廠測試壓力(C型即為燃氣管，60℃下通過10h持續2.72MPa測試)遠遠高于GB/T 18997.1-2003給出的燃氣鋁塑管的設計工作條件(常溫0.4MPa)。因此，鋁塑管在承壓能力方面具有極高的安全系數。

1.2　鋁塑管的生產流程

鋁塑管按鋁管焊接的不同工藝分為搭接焊式鋁塑復合管和對接焊式鋁塑復合管。從兩種管材的成型工藝來說，搭接焊鋁塑管采用正壓定徑成型，在成型過程中管內始終有0.6MPa的氣壓保持管材的圓度。而對接焊鋁塑管采用常壓分布涂覆成型的方式。搭接焊式鋁塑管帶壓生產(始終0.6MPa)是一個非常獨特的優點，相當于對每一米管材都進行了氣密性測試的全檢。因此，燃氣用鋁塑管應采用搭接焊式鋁塑復合管。

2從燃氣鋁塑管的管件連接說明燃氣鋁塑管系統的安全性

2.1　燃氣鋁塑管配套管件的密封原理

如圖2所示，機械卡壓式接頭與燃氣鋁塑管的連接是這樣來實現的：通過專用鉗壓工具，讓套于鋁塑管外層的不銹鋼套產生收縮、塑性變形，迫使鋁塑管內壁塑料層收縮并咬合至接頭芯體外圓表面上的鋸齒形環槽中，由于兩只O型橡膠密封圈設計線徑大于芯體外徑D2(見圖1)25%。因此，在鋁塑管內層收縮后，兩只O型密封圈將始終處于壓縮狀態，從而提供持久的密封性能。

圖2　機械式管件裝配圖

O型圈在使用過程中因受壓力作用變形而產生密封作用，因此在裝配時O型圈和被密封面之間就要保持一定的壓縮量。橡膠受壓產生的反彈力始終給予被密封面一初始壓縮應力，從而起到預密封作用，如圖3所示。

圖3　預密封作用

當受預密封作用的O型圈受流體壓力作用時，O型圈被擠向溝槽一側。當壓力增大，O型圈變形成D形，并把壓力傳遞給接觸面，隨流體壓力增大，傳遞壓力越大，密封作用越大。這種隨流體壓力增大自動增強密封效果的作用叫做自密封作用，如圖4所示。

圖4　自密封作用

決定O型圈預密封作用和自密封作用的主要參數是壓縮量，對靜密封條件下，壓縮量一般取20%，考慮到管件和密封圈生產過程中的尺寸公差和熱脹冷縮的影響，燃氣鋁塑管用的卡壓式管件O型圈平均壓縮量設計為25%。

塑料和金屬的線膨脹系數相差十倍之多，因此，在冷熱交替時，膨脹(收縮)量不同，密封還會可靠嗎？流體溫度升高時，塑料膨脹量大于金屬膨脹量，不會出現間隙。流體溫度降低時，塑料的收縮量大于金屬收縮量，則密封面會出現間隙。

最大間隙量的計算：我們考慮極限溫差，從96℃熱水(GB/T 18997規定鋁塑管的最高使用溫度為95℃)轉換為1℃冷水，極限溫差ΔTmax=95℃。

塑料層收縮量=內層塑料厚度×αPEX×ΔTmax

銅芯體收縮量=銅芯體厚度×αCu×ΔTmax

最大間隙量=塑料層收縮量-銅芯體收縮量

以1216為例，最大間隙量=0.0120-0.002865=0.009135mm，遠遠小于O形圈凸出高度0.35mm(相當于該值的2.6%)。其余規格的最大間隙量計算值與O形圈凸出高度的比較尺寸見表3。

表3　不同規格鋁塑管與管件在極限溫差95℃時的最大間隙量

注：PEX的線膨脹系數：αPEX=1.5×10-4m/(m·℃)

Cu的線膨脹系數：αCu=1.63×10-5m/(m·℃)

根據前面的討論，決定O形圈密封作用的主要參數是密封圈的壓縮量，從表3的計算結果來看，所有規格在極限溫差時的最大間隙量值遠遠小于O形圈凸出高度。因此，幾乎不會影響到O形圈的壓縮量，也就不會影響密封作用。

戶內燃氣輸送時溫差比冷熱水輸送更小，所以燃氣輸送更安全。

3結語

燃氣鋁塑管在管材的性能和管材與管件的連接方面均具有極高的安全性能。

日豐公司作為GB/T 18997.1-2003《鋁塑復合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管》的主編單位，在鋁塑管的生產和應用上有長期的數據積累。日豐燃氣專用鋁塑復合管應用于室內燃氣管道近20年，至今還未出現過一例安全性能方面的投訴。因此，從安全性上來講，戶內表后灶前的燃氣管應優先選擇燃氣專用鋁塑復合管。

參考文獻

[1] GB 50028-2006城鎮燃氣設計規范[J].

[2] GB/T 18997.1-2003鋁塑復合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管[J].

The Aafety of Multilayer Pipe for Indoor Gas Pipeline

JIN Ji-jing

(Foshan Rifeng Enterprises Co.，Ltd，Foshan 528000，Guangdong，China)

Abstract：This paper demonstrated the high safety of multilayer pipe for indoor gas pipeline through the structure，production of the pipe and sealing mechanism of fittings. In addition，the notices in design and installation for gas pipe were also described.

Key words：Multilayer pipe，mechanical sealing principle，design and installation

中圖分類號：TQ 322.2