談新型綠色環保節能管材PP-R 管道

張美霞

現代社會由于各種污染的加劇,生活用水的質量越來越差,而造成生活用水水質較差的最主要原因是自來水管道銹蝕引起的“二次污染”。因此從二十世紀六七十年代起,許多發達國家和地區開始陸續淘汰鍍鋅管。一些科研單位研制出了一種國際上90年代發展的新型環保節能型塑料產品——建筑給水聚丙烯管。在我公司承建的上海展覽中心的給水系統便采用了聚丙烯管。通過自己在本項目施工實踐應用,深刻地了解了此種管材的特性與施工工藝。

1 同傳統管道相比建筑給水聚丙烯管道具有的特性

1)耐腐蝕。傳統的管道由于各種化學建材和裝飾物品的使用使管材內、外壁腐蝕加劇,從而在使用過程中產生的銹水會對人們的身體健康造成嚴重損害;而PP-R管具有極佳的防腐性能,它可防止水和化學物質中的離子對管子內、外壁的腐蝕作用,不生銹,不腐蝕。

2)阻力小。PP-R直管段內壁光滑,不會結垢,沿程摩擦阻力比金屬管道小,管配件連接時不縮小斷面積,局部阻力系數小于鋼管,因而壓力損失小。

3)耐熱、耐壓、壽命長。PP-R管瞬間使用水溫可達95℃,長期使用時,當工作壓力不大于0.6 MPa時,水溫可達70℃;在20℃、環應力為16 MPa時,PP-R管1 h無滲漏;在95℃、環應力為3.5 MPa時,PP-R管1 000 h無滲漏;在水溫為70℃,壓力為1 MPa時使用壽命為50年,而在相同條件下金屬管材的使用壽命為20年～30年。

4)保溫節能。由于PP-R管保溫性能好,因而它不會使冷水變熱,熱水變冷,埋墻管敷設時不需要外加保溫層。

5)質量輕。在 20℃時PP-R管的密度為 0.89 g/cm3～0.91 g/cm3,重量僅為同規格鋼管的1/9、紫銅管的1/10。由于重量輕,在施工時PP-R管易于搬運和安裝,這樣可大大減輕工人的施工強度。

6)安裝簡便可靠。PP-R管具有良好的熱熔性,采用熱熔連接時,無需套絲,數秒鐘即可完成一個接頭連接,而且滴水不漏,美觀可靠。

7)質優價廉。PP-R管在施工過程中對環境無污染,廢料可反復回收利用,屬于綠色產品;而且總造價與鍍鋅管相當。

綜合其特性,由于PP-R管同傳統管道相比具有很大的優越性,因而我們說PP-R管是傳統管道極佳的更新換代產品。那么,PP-R這種塑料管為什么會有如此大的優越性,它的特性是由什么決定的。

2 聚丙烯管材的質量特性

聚丙烯一般有三種類型:均聚型(PP-H)、嵌段共聚型(PP-B)、隨機共聚型(PP-R),其不同類型適用于不同場合。其中隨機共聚型聚丙烯管材即PP-R管常用在建筑給水中,它是由耐熱級聚丙烯經高分子彈性體改性而成。PP-R管的特性我們可從它的構成分析中得到。

隨機共聚型——PP-R的結構式為:

PP-R是乙烯和丙烯分子在氣體狀態下聚合而成的共聚物。從它的結構式中我們看到,乙烯分子在聚丙烯分子鏈中是隨機分布的。正是由于這種隨機分布性改變了普通聚丙烯的低溫韌性和長期的蠕變性能,從而使PP-R管道具備了傳統給水管道無可比擬的優越性能,同時也擴大了其在冷/熱水管道、飲用水系統、空調系統、腐蝕性流體的管道輸送系統及壓力和壽命要求較高的場合中的廣泛適用性。

3 聚丙烯管在建筑給水中的施工工藝要求

3.1 管道敷設安裝

1)PP-R管與其他金屬管道平行敷設時應有一定的保護距離,凈距離不小于100 mm,且PP-R管宜在金屬管道的內側;2)室內地坪以下管道敷設應在土建工程回填土夯實以后重新開挖進行;3)埋地管道回填時,應先用砂土或顆粒徑不大于12 mm的土壤回填至上側300 mm處,經夯實后方可回填土。室內埋地管道的埋置深度不宜小于300 mm;4)管道在穿越街坊道路,覆土厚度小于700 mm時,應采用嚴格的保護措施。

3.2 管道連接

PP-R管的連接形式一般有三種:熱熔連接、絲口連接和法蘭連接,它具體的連接方式應按照敷設方式等因素選定。明敷和非直埋管道宜采用熱熔連接,與金屬管或用水器連接應采用絲口或法蘭連接。在上海展覽中心項目中給水系統使用的PP-R管則采用了熱熔連接的方式。

1)熱熔連接。熱熔連接是一種物理過程。它是利用專用的熔接器將材料原來緊密排列的分子鏈熔化分叉,加熱到一定時間后,兩個部件連接并固定,在熔合區建立接縫壓力,由于接縫壓力的作用,熔化的分子鏈隨材料冷卻,溫度下降重新連接,使兩個部件閉合成一個整體。熱熔連接有對接式熱熔連接、承插式熱熔連接和電熔連接。對于給水系統的給水管道,宜采用后兩種方式的熱熔連接。熱熔連接時要嚴格按照以下步驟進行:a.將熱熔工具接通電源,待工作溫度指示燈亮后開始操作;b.切割管件,切割時必須使端面垂直于管軸線,并采取必要措施保證管材與管件的連接端面清潔、干燥、無油;c.用卡尺和合適的筆在管端測量并標繪出熱熔深度,熱熔深度應符合表1中的技術要求;d.連接時,無旋轉地把管端導入加熱套內,插入到所標志的深度,同時無旋轉地把管件推到加熱頭上,達到規定標志處,加熱時間必須滿足表1的規定;e.達到加熱時間后,立即把管材與管件從加熱套與加熱頭上同時取下,迅速無旋轉地直線均勻插入到所標深度,使接頭處形成均勻凸緣;f.在表1規定的加工時間內剛熔接好的接頭還可以校正,但嚴禁旋轉。

表1 熱熔連接技術要求

2)絲口連接或法蘭連接。PP-R管在采用絲口或法蘭連接時應采用專用的連接件,且法蘭的襯墊應采用無毒橡膠圈。

3)沖洗消毒。應用于生活飲用水系統中的PP-R管在沖洗后,還應用含20 mg/L～30 mg/L的游離氯的水灌滿管道進行消毒,且含氯水在管中應滯留24 h以上。

在詳細了解了PP-R管在施工工藝中的特殊規程后,施工人員應嚴格執行規范要求,以保證工程的施工質量,從而為確保人們生活用水質量提供一個好的基礎設施。

既然PP-R管有很大的優越性,那么它是否會取代傳統管道在建筑中的地位。

4 建筑給水聚丙烯管的主要缺點

1)線膨脹系數較大,為0.14 mm/(m·K)～0.16 mm/(m·K),在相同條件下PP-R管道的膨脹量約為金屬管道的10倍,因此若在高層建筑中使用會有很多無法克服的弊端。2)抗紫外線的性能差,在陽光的長期直接照射下容易老化;另外,它的剛性和抗沖擊性也比金屬管道差。3)PP-R管材的氧指數較低,屬于可燃性材料,所以它不能用于消防給水系統,也不能與消防給水管道相連接。

5 結語

在某些領域(如高層建筑)PP-R管確實無法取代金屬管在建筑中的地位,就民用建筑生活供水系統而言,其優越的特性決定了它有著良好的推廣應用前景和顯著的社會、經濟效益。PP-R作為20世紀90年代新型環保節能管道產品,它將會肩負起人類生活源泉——水的運輸紐帶,并給我們的生活帶來一個嶄新的面貌。