国家建材工业塑料管材产品质量监督检测中心 杨智航 朱连滨 尹巍 杨秀云

随着建设部推广和应用化学建材, 限制淘汰落后建材产品的力度的不断加大,随着我国住宅业的快速发展和城市基础设施等拔入加大, 化学建材作为一种继钢材、木材、 水泥之后, 发展起来的又一重要的建筑材料, 已经在我国现代建筑业的舞台上显示出强大的生命力和广阔的发展前景,塑料管材作为化学建材的重要组成部分, 以其优越的性能,卫生、环保、低耗等为广大用户所广泛接受,而在建筑工程中得到大量使用。然而,由于塑料管材在我国发展历史较短, 近几年才逐渐兴起,使人们对以往铸铁管熟悉的同时,对塑料管却知之甚少,一旦认可,即认为其无所不能,为了使人们更好地了解塑料管的性能及其应用途径,结合本人在检测中的发现的一些问题,现介绍几种塑料管材在应用中应注意的问题。

一、UPVC排水管

UPVC排水管在我国塑料管行业产量占到50%左右,是我国应用最为广泛,应用较早,用户最为熟悉的塑料管材, 然而在检测中我们发现, 正是UPVC排水管存在着诸多的问题。 这是因为PVC树脂性能较差,加工范围较窄,成型条件极为苟刻,所以对UPVC管生产企业来说,寻找最佳助剂(如稳定剂、改性剂、润滑剂、填充剂等),研究最优配比和合理工艺,是保证管材质量的前提,现介绍几种常见问题。

1、抗冲击较差。按GB/T5836.1-92标准检测落锤冲击试验,多年检测发现,一次通过率仅为不足50%,许多产品甚至10次冲击,全部破裂。

2、拉伸强度及韧性较差。好的UPVC管其拉伸强度曲线应具有明显屈服,延伸率较大,如图1所示,而差的管材常常表现为脆性,延伸率低而易断裂如图2所示。

3、软化温度较低,易于遇热变形。表现在试验性能上,即是维卡软化温度较低(小于79), 有些厂家为提高软化温度,简单地在配料时加大填料量,这样做的确可提高软化温度,但却使管材其它性能,尤其是抗冲击性,拉伸强度、 韧性大大降低,因此要提高软化温度,而不降低或很少降低其它性能,就应在助剂选择、原料配比、生产工艺、及生产机械上下工夫,不可轻率对待。

二、UPVC给水管

UPVC给水管,按照国标GB/T10002.1-1996进行检测, 其液压检验性能标准值要求较高,这就对生产UPVC给水管材的企业提出了很高的要求。也许大家所不够重视的管材偏心问题,就会导致生产出的管材壁厚不均匀度较大, 从而不但造成原材料的浪费,而且使其液压试验性能很难达到环应力42MPa的要求。因此这就要求生产企业不但要把好材料配比,有条件的企业应安装在线检测仪器,随时调整管材的尺寸偏差。

三、铝塑复合管

目前市场上出现铝塑复合管有三种,PE/AL/PE;PE/AL/XPE;XPE/AL/XPE。第一种是内外层为聚乙烯,第二种是内层为交联聚乙烯,外层为聚乙烯,第三种是内外层均为交联聚乙烯,中部层均为铝层。第一种一般用于冷水管道系统,后两种一般用于热水管。此类管材, 由于其含有铝层,可增加耐内压强度,阻隔氧气、CO2等而避免对输水管道设备的锈蚀威胁,导热性好而减少热点集中,抗静电而屏蔽性好并有一定的阻燃作用,因此易被大众所接受。而且由于其连接管件为铜制,不锈钢制螺纹密封管件,连接较为方便,不需特殊工具, 与现在大量存在铸铁管接口接近,因而显示其一定的优势。此类管用于冷水管道系统问题较少,但用于热水管道系统就存在许多问题,主要如下:

1、铝层焊疑缝处为薄弱环节,尤其是搭接焊铝塑管,因此液压试验破裂处大多在焊缝线附近。这一点应引起重视。 因此生产企业在生产过程中,应选择质量优良的焊机,尽量提高焊缝处的强度,减少铝层焊缝边缘的突尖,避免产生有害的集中应力。

2、铝层与塑料层,尤其是与交联聚乙烯层的粘结力较弱,使铝塑管在用于热水管道系统时,容易导致分脱而破坏。 这主要是由于其一,生产企业在选用热溶胶时,为了降低成本,选用质量较差的产品;其二,在铝管成形过程中,采用石蜡润滑,减少牵引阻力,从而导致粘接剂的粘接强度受到影响;其三,对交联铝塑复合管而言,由于交联聚乙烯的惰性,导致粘接强度降低。

3、对交联铝塑复合管而言,由于有些厂在水解交联或蒸煮交联这一道工序上做的不够,导致交联聚乙烯层的交联度较低(小于65%), 使管材高温静液压强度降低,从而在热水管道系统中使用的危险系数大大增加。

4、对交联铝塑复合管而言,有些厂为了降低成本,生产中人为降低交联聚乙烯层的厚度,增大非交联层厚度, 使整管的高温静液压强度降低。

5、把内外层均交联的铝塑复合管用于热水管道系统较为适合。而当前,好多企业把只有内层交联的铝塑管也大量用于热水管道,这里要提醒一句,这样做有很多隐患。在检测中我们发现,当后一种铝塑管用于热水管道(尤其是大于90℃水温)时,由于内外温差较大,可能会出现内外塑料伸缩不一致,而导致接头漏水,或脆性破坏,如图3:

6、另外要说明的是,国内有的厂家已将美国陶氏化学公司生产的聚乙烯树脂DowLEX 2344E LLDPE用于铝塑复合管,生产非交联耐高温铝塑复合管,其高温静液压强度也比较令人满意,但价格较高,其与交联型铝塑复合管不属同类,需另论。

四、聚乙烯(PE)给水管材

国际上对于应用于管材的聚乙烯材料一直不断地研究和改进,正是因为材料性能的不断改进, 尤其是PE100管的出现,大大提高了聚乙烯管的许用应力,可在同样使用压力下减少壁厚,增加输送截面,同时增强了抵抗裂纹扩展的能力, 进一步增强了聚乙烯管的优势。目前国际上把聚乙烯管的材料分为PE32、PE40、PE63、PE80、PE100五个等级,而用于燃气管和给水管的材料主要是PE80和PE100。 我国对聚乙烯管材专用料没有分级,这使得国内聚乙烯燃气管和给水管生产厂家选择原材料比较困难, 也给聚乙烯管材的使用带来了不小的隐患。 因此国家标准局在GB/T13663-2000新标准中作了大量的修订,规定了给水管的不同级别PE80和PE100对应不同的压力强度,并且去掉旧标准中的拉伸强度性能,而增加了断裂伸长率(大于350%),即强调基本韧性。

那么国内现在PE管材情况如何?我们在检测中发现问题不少。

1、国内许多生产企业生产的PE管材拉伸强度较高,而断裂伸长率却低得可怜,只有40%~80%,从而使PE管的刚性较大,韧性较小,大大降低了管材的抗地震性能,增加施工强度,也给管道熔焊带来较大困难。

2、颜料分散性不好。 在检测中我们发现颜料分散性好的PE管材的断裂伸长率甚至达到700%, 而分散性不好的管材断裂伸长率有的竟然只有100%左右,因此颜料分散性也会严重影响管材的物理机械性能。

以上即是本人在检测中发现的问题,以供大家参考,如有贻误,望指正。

注:本文摘自北京市建筑材料质量监督检验站网站。


2015年11月18日

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