塑料管材管件的檢測和應(yīng)用探究

摘 要：本文從塑料管材管件的檢測和實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)方面進(jìn)行深入探討。首先，介紹塑料管材的不同檢測方法。其次，分析新型塑料管材在工程管道、室內(nèi)冷水管道建設(shè)中的運(yùn)用。這項(xiàng)研究，對(duì)市政項(xiàng)目建設(shè)人員更全面地理解塑料管材管件性能和應(yīng)用方法很有幫助，為合理選擇和使用塑料管材管件提供借鑒。

關(guān)鍵詞：塑料管材管件；檢測；應(yīng)用文章編號(hào)：2095-4085（2024）08-0179-03

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，塑料管材管件具有輕量化、高耐磨性及抗腐蝕能力的優(yōu)點(diǎn)，日益廣泛地應(yīng)用于各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。為保證在實(shí)際運(yùn)用中的性能符合設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)塑料管材進(jìn)行全面嚴(yán)格的質(zhì)量檢測。與此同時(shí)，對(duì)塑料管材在工程實(shí)踐中的應(yīng)用模式進(jìn)行深入解析，給指導(dǎo)市政項(xiàng)目建設(shè)人員合理選擇材料提供重要依據(jù)。本文旨在對(duì)塑料管材管件的檢測技術(shù)及其在各類工程建設(shè)中的應(yīng)用場景進(jìn)行系統(tǒng)性深入探討。

1 塑料管材管件的分類闡述

1.1 CPVC管材管件

CPVC全稱為氯化聚乙烯，是一種新型的高分子合成材料，是聚氯乙烯（PVC）的一種派生產(chǎn)品。CPVC管材管件具備突出的優(yōu)點(diǎn)，包括耐腐蝕、耐高溫、耐壓性好等，被廣泛應(yīng)用于熱水系統(tǒng)、工業(yè)用水、冷熱水循環(huán)系統(tǒng)以及飲用水供應(yīng)系統(tǒng)等。

1.2 PPB管材管件

PPB是聚丙烯隨機(jī)共聚物的縮寫，PPB管材管件因具備良好的耐腐蝕性、耐熱性、抗低溫沖擊強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑供熱系統(tǒng)、飲用水供應(yīng)系統(tǒng)、冷熱水管道、空調(diào)系統(tǒng)、工業(yè)液體輸送系統(tǒng)等。PPB管材管件在生產(chǎn)過程中可以進(jìn)行顏色標(biāo)識(shí)，方便用戶識(shí)別。

1.3 PE管材管件

聚乙烯（PE）管材管件的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)遍及全球許多國家和地區(qū)。聚乙烯是一種熱塑性塑料，具有優(yōu)良的韌性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性及良好的焊接性等特點(diǎn)，在給排水、燃?xì)廨斔汀㈦娎|保護(hù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1］。

1.3.1 給水用聚乙烯管材管件

（1）給水用聚乙烯管材管件主要包括PE100和PE80兩種類型，這兩種類型的PE管材管件在壓力等級(jí)、環(huán)境應(yīng)用等方面具有很好的特性。

（2）給水用聚乙烯管材管件根據(jù)其直徑、長度和接口形式等特征進(jìn)行分類。常見的聚乙烯管材管件直徑通常在20mm至1200mm之間，根據(jù)需要確定管件長度。接口形式分類包括法蘭連接、熱熔連接、電熔連接、插口連接等。法蘭連接適用于管道直徑較大的管件，熱熔連接和電熔連接適用于直徑較小的管件，插口連接常用于灌溉和排水系統(tǒng)的管件。此外，還可以用聚乙烯管材管件的顏色進(jìn)行分類。

（3）在實(shí)際工程應(yīng)用中，選擇給水用聚乙烯管材管件時(shí)，要綜合考慮工程環(huán)境、設(shè)計(jì)要求、物料成本等多方面的因素，以確保管材管件的性能符合工程設(shè)計(jì)的要求。

1.3.2 埋地用聚乙烯管材

（1）埋地用聚乙烯管材，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)壁分為雙壁波紋管材和纏繞結(jié)構(gòu)壁管材兩種。因其具備耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長、連接可靠等特性，被廣泛應(yīng)用于市政排水、水利建設(shè)等工程中。

（2）雙壁波紋管材和纏繞結(jié)構(gòu)壁管材的主要區(qū)別在于，雙壁波紋管是由內(nèi)外兩層高密度聚乙烯組成，內(nèi)壁光滑，外壁呈均勻波紋狀，柔韌性較好，比較適合于復(fù)雜地形環(huán)境的工程。纏繞結(jié)構(gòu)壁管材呈螺旋狀，分為A、B、C三類結(jié)構(gòu)壁，具有更好的剛度及耐壓性能，適用于需要承受較大負(fù)荷的工程。

1.4 PP-R管材管件

PP-R管材管件是由隨機(jī)共聚聚丙烯（PP-R）制成，因其具備耐高溫性、耐腐蝕性和環(huán)保無毒性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于家庭和工業(yè)冷熱水系統(tǒng)以及飲用水輸送系統(tǒng)。按照壓力等級(jí)（如PN10，PN16，PN20等）、管徑（一般在20mm至160mm之間）、長度（按需定制）、顏色（常見的有綠色、灰色、白色等，用以區(qū)分用途）以及接口形式（主要有熱熔連接和電熔連接）進(jìn)行分類。根據(jù)工程環(huán)境、設(shè)計(jì)要求、成本預(yù)算等因素，選擇適合的PP-R管材管件。

2 關(guān)于塑料管材管件的檢測

2.1 硬聚乙烯排水管的檢測

硬聚乙烯（PVC-U）排水管是一種重要的塑料管材，廣泛用于市政排水和建筑排水領(lǐng)域。對(duì)其進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的檢測，對(duì)于保證管材質(zhì)量和安全性至關(guān)重要。對(duì)硬聚乙烯排水管的檢測，一般包括以下幾個(gè)主要方面：

（1）尺寸檢測：對(duì)管道的外徑、壁厚、長度等進(jìn)行檢測，以保證管道的尺寸符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。例如，根據(jù)《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T 5836.1-2006）標(biāo)準(zhǔn)，75mm管徑的PVC-U排水管，其壁厚應(yīng)該不小于1.8mm。

（2）熱穩(wěn)定性檢測：檢測管材在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，一般采用熱空氣爐進(jìn)行檢測，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，PVC-U排水管材在200℃下，保持20min后的失重不應(yīng)超過0.2%［2］。

（3）沖擊強(qiáng)度檢測：檢測管材在受到?jīng)_擊后的穩(wěn)定性。通常通過重錘沖擊試驗(yàn)進(jìn)行沖擊強(qiáng)度檢測，根據(jù)《熱塑性塑料管材耐外沖擊性能試驗(yàn)方法時(shí)針旋轉(zhuǎn)法》（GB/T 14152-2001）標(biāo)準(zhǔn)，測試溫度為0℃時(shí)，63mm管徑的PVC-U排水管，其沖擊強(qiáng)度不應(yīng)小于2.0kJ/m。

2.2 埋地管材檢測方式分析

埋地管材，如給水管、排水管、燃?xì)夤堋㈦娏艿龋浅鞘谢A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到市民生活各個(gè)方面。對(duì)埋地管材進(jìn)行全面且準(zhǔn)確的檢測至關(guān)重要。檢測方式如下：

（1）尺寸檢測：尺寸檢測是塑料管道質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，一旦尺寸參數(shù)偏差過大，會(huì)導(dǎo)致管道接頭處密封不良，引發(fā)泄露；壁厚不足，在壓力或沖擊下容易造成管件破裂。尺寸檢測要使用精確的測量設(shè)備進(jìn)行尺寸檢測，嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證管道的外徑、內(nèi)徑、壁厚、長度等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）強(qiáng)度檢測：強(qiáng)度檢測主要包括靜水壓試驗(yàn)和環(huán)剛度等級(jí)試驗(yàn)。靜水壓試驗(yàn)主要針對(duì)給水管管材，是將管道內(nèi)充滿水，然后將其密封并施加一定的內(nèi)壓，如1.5倍的工作壓力，保持一定時(shí)間，觀察管道是否有泄露和破裂現(xiàn)象。環(huán)剛度等級(jí)試驗(yàn)，是檢測具有環(huán)形橫截面的熱塑性管材在規(guī)定形變下的強(qiáng)度，主要檢測標(biāo)準(zhǔn)是《熱塑性塑料管材 環(huán)剛度的測定》（GB/T 9647-2015），量試件內(nèi)徑，長度，根據(jù)不同管徑，設(shè)置不同的壓縮速度，測出當(dāng)達(dá)到要求形變時(shí)（一般變形量為3%）所產(chǎn)生的負(fù)荷，求得管材環(huán)剛度的數(shù)據(jù)。

（3）密封性檢測：管道系統(tǒng)的完整性和可靠性在很大程度上取決于連接部位的密封性能。對(duì)接頭進(jìn)行密封性檢測，不僅可驗(yàn)證連接部位的密封性，還可檢查接頭的安裝質(zhì)量。《鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管材及管件》（CJ/T 189-2007）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，管道應(yīng)在0.05MPa的壓力下保持10min。嚴(yán)格的測試可有效檢測出管道連接部位是否存在微小的泄露，以避免對(duì)項(xiàng)目施工質(zhì)量造成影響。

2.3 管件的檢測維卡熱變形

維卡熱變形（Vicat Softening Temperature， VST）測試，是一種測量塑料材料在一定負(fù)載和溫度下，開始軟化或變形的測試方法。這項(xiàng)測試對(duì)管件質(zhì)量的評(píng)價(jià)尤為重要，維卡熱變形測試的結(jié)果，直接反映管件在高溫環(huán)境下能否保持良好形狀的穩(wěn)定性，具體如下：

（1）維卡熱變形測試通常按照GB/T 1633-2000標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在測試過程中，樣品被置于恒溫的油浴中，然后在樣品上施加一定的負(fù)載（如1kg或5kg）［3］。隨著油浴溫度的升高，樣品開始變形，當(dāng)樣品的變形量達(dá)到1mm時(shí)，此時(shí)的油浴溫度即為樣品的維卡熱變形溫度。

（2）對(duì)于塑料管件而言，其維卡熱變形溫度應(yīng)根據(jù)其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行選擇。例如，若管件需要用于高溫環(huán)境（如熱水管、蒸汽管等），其維卡熱變形溫度應(yīng)較高，以保證在高溫環(huán)境下能保持穩(wěn)定的形狀和尺寸。反之，若管件只用于常溫環(huán)境（如冷水管、排水管等），對(duì)維卡熱變形溫度的要求則相對(duì)較低。

2.4 檢測管材的縱向回縮率

（1）將塑料管材切割成一定長度（通常為200mm）的樣品，然后在樣品的兩端各標(biāo)記出一定長度（通常為100mm）的刻度線，測量并記錄其初始長度L0。

（2）將樣品置于恒定的溫度（通常為160℃或200℃）下進(jìn)行熱處理一段時(shí)間（通常為1h或2h），然后取出樣品，在室溫下放置24h自然冷卻。最后，再次測量刻度線之間的長度L1。

（3）縱向回縮率的計(jì)算公式為：R＝［（L0-L1）/L0］×100%。按照ISO 2505標(biāo)準(zhǔn)，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等塑料管材的縱向回縮率應(yīng)小于3%，聚氯乙烯（PVC）和氯化聚氯乙烯（CPVC）等塑料管材的縱向回縮率應(yīng)小于5%。

2.5 檢測管材的斷裂伸長率

（1）從塑料管材中取出一定寬度（通常為10mm或20mm）的試樣，測量并記錄其初始長度L0。

（2）將試樣置于萬能試驗(yàn)機(jī)的夾具中，然后以一定的速度（通常為50mm/min或100mm/min）進(jìn)行拉伸，直到試樣斷裂，測量并記錄其斷裂后的長度L1。

（3）斷裂伸長率的計(jì)算公式為：E＝［（L1-L0）/L0］×100%。按照ISO 6259標(biāo)準(zhǔn)，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等塑料管材的斷裂伸長率應(yīng)大于350%，聚氯乙烯（PVC）和氯化聚氯乙烯（CPVC）等塑料管材的斷裂伸長率應(yīng)大于100%。

2.6 檢測管材的氧化誘導(dǎo)試驗(yàn)

（1）將塑料管材樣品粉末置于差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimeter， 簡稱DSC）的測試盤中，然后在氮?dú)饣驓鍤獾谋Ｗo(hù)下，將樣品加熱至一定的溫度（例如200℃），保持一定的時(shí)間（例如30min），以消除樣品中的自由基和殘余抗氧化劑。

（2）將保護(hù)氣氛切換為氧氣，并保持該溫度，記錄樣品在氧氣氣氛下開始顯著氧化反應(yīng)的時(shí)間，即氧化誘導(dǎo)時(shí)間。

（3）氧化誘導(dǎo)試驗(yàn)的結(jié)果通常以分鐘（min）作為記錄單位。按照《塑料 差示掃描量熱法（DSC）第6部分：氧化誘導(dǎo)時(shí)間（等溫OIT）和氧化誘導(dǎo)溫度（動(dòng)態(tài)OIT）的測定》（GB/T 19466.6-2009）標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)， 聚乙烯（PE）管材的氧化誘導(dǎo)時(shí)間一般不低于20min。

3 塑料管材管件的實(shí)際使用剖析

3.1 工程管道中的應(yīng)用

（1）在給排水工程中，例如城市的市政給排水系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)以及雨水排放系統(tǒng)，PE和PP管材使用頻次較高。其耐腐蝕性能卓越，可以防止管材由于長期接觸水分和化學(xué)物質(zhì)而發(fā)生腐蝕。低摩阻特性也使得流體能夠順暢通過，降低能源消耗。同時(shí)，由于PE和PP具備韌性強(qiáng)和高耐寒性的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)和氣候條件。

（2）在燃?xì)廨斔凸こ讨校琍E管材因具備出色的耐化學(xué)性、良好的密封性和優(yōu)良的安全性能，成為燃?xì)夤艿赖睦硐脒x擇，尤其適用于城市燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)和燃?xì)獍l(fā)電站的燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)。

（3）在電力和通信線路保護(hù)工程中，PVC（聚氯乙烯）和PE等塑料管材因具備優(yōu)良的電絕緣性能、高強(qiáng)度、抗壓性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于電纜保護(hù)和光纜通信線路的敷設(shè)。例如，根據(jù)國際電工委員會(huì)（IEC）的標(biāo)準(zhǔn)，PVC和PE管材在電線管道的應(yīng)用中，其電絕緣強(qiáng)度要高于20 kV/mm，抗壓性能要達(dá)到50N/mm3，PVC和P的性能E符合以上要求，成為電力和通信線路保護(hù)管材的最佳選擇［4］。

3.2 室內(nèi)冷水管道應(yīng)用

在室內(nèi)冷水系統(tǒng)的構(gòu)建中，塑料管材管件發(fā)揮了無可替代的作用。其中，由于PP-R（聚丙烯隨機(jī)共聚物）和PVC-U（非塑化型聚氯乙烯）的性能優(yōu)越，被廣泛應(yīng)用。PP-R管材管件以其具備卓越的熱穩(wěn)定性、良好的抗壓能力、優(yōu)異的環(huán)保性和耐腐蝕性，成為冷水供應(yīng)系統(tǒng)的重要管材。PP-R材料的熱膨脹系數(shù)較小，能有效抑制由于溫度差異引發(fā)的管道形變。PVC-U管材管件因具備抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)、高強(qiáng)度、出色的電氣絕緣性和較低的投資成本等優(yōu)勢，被廣泛用于室內(nèi)冷水系統(tǒng)。

4 結(jié)語

總而言之，塑料管材管件通過一系列的檢測程序，確保其在各種工程項(xiàng)目中的可靠性、耐用性。塑料管材管件的檢測包括尺寸檢測、密度測量、維卡熱變形檢測、縱向回縮率測試、斷裂伸長率檢測以及氧化誘導(dǎo)試驗(yàn)等。由于塑料管材管件在工程管道、室內(nèi)冷水管道工程中性能優(yōu)越，被得到廣泛應(yīng)用。還要綜合考慮工程項(xiàng)目的具體需求、環(huán)境條件和成本預(yù)算等因素，選擇和使用不同的塑料管材管件。在未來的研究中，要深入探討其他新型塑料管材的性能和應(yīng)用，為城市市政工程高質(zhì)量建設(shè)貢獻(xiàn)智慧和力量。

參考文獻(xiàn)：

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［2］吳曉丹.塑料管材管件的檢測與應(yīng)用分析［J］.建材與裝飾，2020（2）：52-53.

［3］劉志華.塑料管材管件的檢測與應(yīng)用分析［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（32）：89.

［4］黃智文.塑料管材管件的檢測與應(yīng)用［J］.廣東建材，2018，34（1）：37-39.

作者簡介：周杰（1991—），男，漢族，福建寧德人，本科，工程師。研究方向：工程檢測。