耐热聚乙烯(PE-RT)管材综述----河北日泰新型管材有限公司曾凡军_淄博日 ...
    随着地面辐射采暖行业在我国的蓬勃发展,地暖产品可谓百花齐放,而作为整个地暖系统主材的管材则尤为受到关注。普通聚乙烯管材的使用温度不超过50℃已成为常识,上世纪90年代由美国陶氏化学公司率先开发出的PE-RT聚乙烯原料的性能使人们的认识发生了改变,PE-RT 管材使用温度可达80℃以上,并实现了聚乙烯管材不需要交联就可以应用于高温场合,且可以实现熔融连接。PE-RT(耐热聚乙烯)作为一种新型的中密度聚乙烯,在地面采暖的应用上越来越多的被人所关注。
    一、国内地面采暖管发展
    地面辐射采暖是通过在地面下敷设输送热水的散热盘管,利用地面自身的蓄热、辐射而将热量向地面上的空间散发,维持空间具有较稳定合适温度状态的技术。低温地面采暖系统以整个地面作为散热器,通过地面结构层内铺设管道,在管道内注入60℃以下的低温热水加热地面混凝土层,地面温度一般在26℃左右,室内温度可达16℃-20℃。
    低温地面辐射采暖是90年代才在国内兴起的高品位采暖技术,是通过xx的设计,使科学分布于地面层下的热水管首先均匀加热整个地面,利用热量向上辐射的规律由下往上进行热导,是对房间热微气候进行调节的一种节能型采暖系统,具有热感舒适、能效高、免维修、管理方便等特点,是一种极为理想的供暖方式。耐高温塑料管材在地面采暖的推广应用中起了推动作用。目前国内地面采暖管材主要有PE-RT、PEX、PP-R、PB,其中PE-RT是最近几年才出现的。
    地面采暖的使用条件和对管材独特的使用方式要求所用的管材具有一定的特点:
    1、长期耐温耐压性能:我国的地面采暖设计一般采用40-60℃的热水,设计压力一般为0.4-0.6MPa。由于在不同的季节管材所承受的温度与压力不同,很难计算其在这种情况下的使用应力。一般采用ISO10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》标准的规定。
    2、高可靠性:由于地面采暖属于隐蔽工程,管材的使用寿命要求要与房屋同步,一旦出现问题,对于出现问题的点不容易判断,而且造成的损失要远远高于管材本身的价值,所以要求管材具有高可靠性。这一方面要求管材本身的质量要可靠,另一方面要求管材的抗划痕和抗冲击等施工性能要好,因为施工过程管材难免受到一些摩擦和冲击。
    3、高柔韧性(即弯曲性好):为了确保管道系统的可靠性,地面采暖管材一般不应有接头,这样就要求使用整根的管材,要求管材足够柔软,容易施工。
    二、什么是PERT(耐热聚乙烯)管材
    PE-RT管(耐热聚乙烯管),是Polyethylene of raised temperature resistance pipe的英文缩写,是一种可以用于热水的非交联的聚乙烯管,也有人突出了其非交联的特性,叫它“耐高温非交联聚乙烯管”。它是一种采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种中密度聚乙烯,它采用乙烯和辛烯共聚的方法,通过控制侧链的数量和分布得到独特的分子结构,来提高PE管的耐热性。由于辛烯短支链的存在使PE的大分子不能结晶在一个片状晶体中,而是贯穿在几个晶体中,形成了晶体之间的联结,它保留了PE管的良好的柔韧性、高热传导性和惰性,同时使之耐压性更好,这种改性方法和目前市场上常见的PPR管类似。
    PE-RT管无须交联,无须控制交联度和交联均匀度,产品质量容易控制,生产质量缺陷的环节更少,所以更容易生产质量合格的管材。PE-RT管可以熔接,正好适合地暖管不允许有接头的要求。PE-RT的柔韧性比PPR(聚丙烯)、XPAP(铝塑复合管)好的多,和PE-Xa(交联聚乙烯)相比毫不逊色。PE-RT管具有优越的耐低温性能。因此在冬季低温情况下也可以施工,弯曲管道时无需预热,可以解决我国北方地区冬季气温低,无法施工而造成的经济损失。其弯曲半径可以小到管道外径的5倍,比PE-Xa的8倍好的多。
    PE-RT的热稳定性试验是在110℃,环应力1.9MPa情况下通过8760小时试验,管材无渗漏无破坏。对于PE-Xa是110℃,环应力2.5MPa情况下通过8760小时试验管材无渗漏无破裂。这就是说PE-RT在耐温耐压上不是最突出的,但PE-RT能满足地面辐射供暖对耐温耐压的基本要求,拥有良好的质量稳定性和抗冲击性,也就是可靠性。在价格上与PE-Xb相当,可谓适中,较之    XPAP和PB便宜的多,由于其方便的维修性能又降低了维修费用。
    执行标准:CJ/T175-2002冷热水用耐热聚乙烯(PE-RT)管道系统
    PE-RT管材性能指标:
    PE-RT管材规格尺寸:
    三、PE-RT地暖管材的性能和发展情况
    建设部于2004年3月18号以218号文肯定了低温热水地面辐射供暖技术,它适用于建筑物的地面采暖。该技术在我国“三北”地区推广意义重大。其中的第92条款是建筑地面辐射供暖塑料管系统,推荐用管XPAP、PPR、PEX、PE-RT,标志着PERT管材做为一种新兴的地面供暖水系统专用管之一,得到国家认可和推广。同时,也说明PE-RT管材在国内的认知度开始上升,管材生产和应用技术已经基本成熟,具备大规模推广应用的条件。在2004年5月26日上海举行的一个行业会议上,将“PE-RT管的研制与生产”列为“中国塑料管材{zx1}十项科技发展成果”之一。PE-RT管材已具备了相对完备的标准体系,有德国标准,我国建设部标准和ISO标准。在国家的推广作用下耐热聚乙稀PE-RT管材很有发展潜力。
    PE-RT管材应用地域范围越来越广。传统需采暖区域主要是长江以北也就是三北地区,而随着经济的发展和地暖的这种舒适、健康、易于独立采暖的诸多优势,已在南方地区得到广泛的应用,如上海、江苏、河南、浙江、安徽、四川、湖南、贵州等省市,而且档次高、价格高,成为一种时尚。
    1.PE-RT、PP-R、PB、PEX管在地板采暖中的性能价格比较。
    1.1 长期耐温耐压能力:对于ISO10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》中的使用等级4即地板采暖,各种材料的设计应力对比如下:
仅从设计应力上讲,可以认为PB管的壁厚在同样的温度和环应力条件下可以比其他管薄。然而地面采暖工程上选用管材时,处于高可靠性的要求,还应考虑生产和施工时可能产生的缺陷。德国标准DIN4726《用于低温地板采暖系统的塑料管道—基本要求》规定“对于管径≥15mm的管材的壁厚至少应为2.0mm”;北京市《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》中规定“各类管材的壁厚均不宜小于1.7mm”。这显然不是处于耐压能力的考虑,而是考虑到热熔和划痕等因素的影响。特别是对划痕比较敏感的PB管,更不能做的太薄。所以PB管的耐压优势在地板采暖得不到充分体现。可见,虽然各种管材的耐压耐温性有一定差别,但是在低温地面采暖的使用中,各种管材的壁厚是一样的,最常用的是2.0mm,在这个壁厚下各种管材都xx可以满足低温地面采暖的需要。PB管在耐压性能上的优势不能充分体现,抵消不了其在价格上的劣势。
    1.2 柔韧性:
可见最柔软的是PB管,PE-RT和PE-Xa差不多,PP-R次之,PP-B最难弯曲。PB、PE-RT和PE-Xa刚中带柔,具有较好的韧性,弯曲特别省力,且可以采用较小的曲率半径。特别是在冬季施工时,不需要特殊的工具或者加热即可弯曲,施工成本低,而且弯曲部位产生的内应力要比较低,对管材的使用寿命影响小。同时管材柔软易固定,对固定管材用的材料要求比较低,可以节约施工成本。PE-RT作为地面辐射供暖系统的加热盘管时,这个特点给施工带来了极大的方便。此外,其特有的“应力松驰性能”在管道弯曲处的应力能很快得到释放,从而可以避免在长期使用过程中由于应力集中而在弯曲处出现破裂的现象。
    1.3 抗冲击性能:
PB、PE-RT和PEX的耐低温冲击性都比较好,而PP-R和PP-B的耐低温冲击性比较差。PE-RT管材在-40℃时的抗冲击性和PP-R管材0℃时的抗冲击性相近。耐低温冲击性比较好的管材,冬季低温环境施工时管材不易受到冲击而破裂,增加了施工安排的灵活性。
    1.4 热传导性:
PE-RT的热传导系数与PEX相当,远高于PP-R和PB,在采暖应用中可以提高热传导效率。对地面辐射供暖来说,在相同条件下,盘管的导热系数高,就意味着单位地面面积的散热量提高,其结果是可以减少盘管长度,降低造价,并且降低了系统运行费用。
    1.5 成型加工性:
和PE-RT、PB、PP-R等其他几种热塑性管材不同,PEX管的耐热耐压性能不是靠材料本身而是靠交联来保证,所以一旦交联度出现问题,其使用性能将严重下降。由于PEX管材生产时需要交联,生产工艺相对复杂,对厂家工艺控制水平要求较高,质量受工艺的影响比较大,相应的增加了综合成本。同时,交联度不易控制均匀,现场监测也有难度,可能产生由不均匀造成的薄弱点;目前市场上良莠不齐,鱼龙混杂,质量很难控制。
PP-R、PE-RT和PB为热塑性管材,加工工艺简单,加工中对管材质量的影响因素少,管材性能由材料自身来提供,只要有合适的设备,产品质量的可靠性比较高。
    1.6 可回收性:
由于PEX管材不可回用,一旦出现有的厂家舍不得将不合格品废掉,以次充好的现象,结果将不堪设想。对于要求高可靠性管材的地面采暖系统而言,热塑性的管材应该更加符合使用的需要。 PE-RT和 PP-R在生产过程中产生的废弃边角料和不合格的管材和管件均可在制造商的企业内再次加工利用,不会对环境造成污染,具有较高的环保性。随着民众环保意识的觉醒和国家环保力度的加大,符合高环保要求的产品在未来的市场竞争中将拥有更大的市场。
    1.7 管道的连接问题:
管材通常有两种连接方法:“热熔”式连接和机械式连接。热熔式连接是指在接头和管材上都使用相同的聚合物材料,采用特制的连接设备,把接头和管材加热至一定温度并熔合在一起,形成一个均匀、{yj}性的水密连接。施工时只需严格遵从特定的加热时间和温度参数,就可保证连接可靠。机械式连接是指采用机械的压力连接管材和接头。主要有环式连接和压缩连接两种机械式连接方法,易造成局部缩径,水流阻力增加,渗漏等现象。
    2.国内外发展情况
    2.1 近年来欧洲在冷热水输送、地面供暖和散热器供暖领域里,PE-RT管的应用呈大幅度上升趋势,越来越广泛。下面借用数据表格来说明。
欧洲PE-RT在冷热水输送、
地面供暖和散热器供暖领域的用量(百万米)
    从上表分析可以看到:从1996年起PE-RT异军突起,其市场占有率逐年上升,而且PE-RT仍保持强劲的上升势头。
2.2 期刊Globalpipe对于2003、2004年欧洲地面采暖管道系统情况的报道,归纳介绍于下表(为了说明发展趋势,列入2001年的数据):
欧洲2003年地面采暖管道系统应用情况(百万米)
    从数据中可以看到:在地面采暖领域,PEX和PE-RT仍然占xx,还是有明显优势。该报道中没有提供PP的数据。报道说,在欧洲的生活及采暖领域PP-R已经衰落,但因为生产简单和低廉在东欧的生活用水领域还有增长。PB在很多市场下降,但是在英国有些增长。
    2.3 国内情况
    目前在我国的地面采暖系统中,使用的管材以PEX为主,PE-RT管是近几年开始在中国使用,国内对PE-RT了解的还比较少。下面分别加以介绍。
    ⑴PEX:管主要分为PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc三种。因为PEX管相对柔软、耐温耐压、导热性好、抗冲击性好,所以在中国地板采暖系统使用较多;其中PE-Xa是其中最有竞争力的。
    ⑵PB:因为PB管在上述的几种管材中有{zg}的承压能力和{zh0}的柔软性,所以占据着部分xx市场。但是PB管在国际上的声誉却不大好。这是因为在欧美曾有几次PB管出事故的报道(可能与PB的耐划痕能力差有关)。在PE-RT参与地面采暖市场的竞争下,估计PB管只能有极少的分额,难有大的起色。
    ⑶PP-R和PP-B管:因PP-R和PP-B管韧性较差,在地面采暖领域无性能优势,不适于地面采暖,应用正在下降。
    ⑷PE-RT:PE-RT因其优异的性能和xxx,一出现就受到客户的欢迎,市场占有率稳步提高。
    四、结束语
    管材的优劣关键在于各项性能指标的均衡和xxx,正确的选择应该是既能满足使用条件的要求,且有一定的安全裕量,但又不过分的大材小用而造成浪费,中国的名言“物尽其用,人尽其材”同样也适用于管材选择。随着人们认识的深化,可以预见今后几年PE-RT在供暖领域里的应用将越来越普及、越来越广阔,甚至将独领风骚。


郑重声明:资讯 【耐热聚乙烯(PE-RT)管材综述----河北日泰新型管材有限公司曾凡军_淄博日 ...】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——