PE-RT-II管技術(shù)特性及其保溫管施工工藝分析(14頁(yè)).doc
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2024-01-09
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1、(完整word版)PE-RT II管技術(shù)特性及其保溫管施工工藝分析PE-RT II管技術(shù)特性及其保溫管施工工藝分析摘 要:本文通過(guò)PE-RT II管材的基本技術(shù)性能的描述及熱熔焊接工藝的分析,突出了PERT II作為一種耐熱型承壓管材,尤其在北方應(yīng)用于城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)二次管網(wǎng)-pert II型耐熱聚乙烯預(yù)制直埋保溫復(fù)合管。關(guān)鍵詞:PE-RT II;技術(shù)特性;熱熔焊接工藝前言自從塑料承壓管道問(wèn)世以來(lái),各種類(lèi)型材料的塑料承壓管道不斷在工業(yè)領(lǐng)域和人們生活中得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展,聚烯烴類(lèi)的有:聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯等。近幾年來(lái)它們作為室內(nèi)給水管特別是熱水輸送和采暖管,在我國(guó)建筑領(lǐng)域已占2、據(jù)了重要地位.人們對(duì)這些不同種類(lèi)管道的技術(shù)特征都有不同程度的認(rèn)識(shí)。它們?cè)趯?shí)際工程應(yīng)用中也有不同的優(yōu)勢(shì)和異同點(diǎn)。在這里主要談?wù)勀蜔峋垡蚁┕懿牡募夹g(shù)特性和加工特性,并對(duì)其熱熔接工藝予以分析。1 耐熱聚乙烯材料1.1分子結(jié)構(gòu)特征 PE-RT II型管材,由高密度(hdpe)聚乙烯與乙烯共聚而成的.PE-RT II型管材料抗沖擊、耐開(kāi)裂、耐劃傷強(qiáng)度性極好,且柔韌性和長(zhǎng)期蠕變性能好,具有良好的耐低溫(40)和高溫性能。PE-RT II管按其共聚單體不同分為三種:1.乙烯與辛烯共聚耐熱聚乙烯(C2+C8);2.乙烯和己烯共聚-耐熱聚乙烯(C2+C6)以;3.乙烯和丁烯共聚的耐熱聚乙烯(C2+C4)。二型耐3、熱聚乙烯(PERT II)無(wú)需交聯(lián)即具有優(yōu)良的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度;具有可焊接性,并可采用所有的熔接方法;PE-RT II材料抗沖擊、耐開(kāi)裂強(qiáng)度性極好,且柔韌性和長(zhǎng)期蠕變性能好,具有與傳統(tǒng)高密度聚乙烯相同的良好的耐低溫 (-40)性能,長(zhǎng)期工作的最低工作溫度為-30,并能耐高溫.1。2 PERT II與非耐熱聚乙烯通過(guò)分子設(shè)計(jì)技術(shù),并采用茂金屬催化劑的新型合成工藝是合成PE80級(jí)以上承壓管道材料的先進(jìn)工業(yè)技術(shù)特征之一。PERT II也屬于PE80級(jí),其工作溫度范圍可提高到80以上,并能保證50年的使用壽命,當(dāng)然其必須通過(guò)國(guó)際權(quán)威獨(dú)立試驗(yàn)室進(jìn)行認(rèn)證的。PE-RT II耐熱性的提高主要得益于所用的共聚單4、體是1-辛烯而不是1丁烯、1己烯等,這樣優(yōu)化了支鏈的密度和微觀晶體結(jié)構(gòu),達(dá)到了與交聯(lián)聚乙烯同樣的耐溫性能。2 PERT II成型加工特性PERT II屬高密度聚乙烯,作為耐熱聚乙烯,它在生產(chǎn)加工過(guò)程中無(wú)需交聯(lián),克服了交聯(lián)聚乙烯生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性、交聯(lián)度控制不穩(wěn)定性,使得整個(gè)管材絕對(duì)的均質(zhì),質(zhì)量穩(wěn)定。但PE-RT II的加工溫度范圍不是很寬,其熔體溫度一般控制在190左右,管材生產(chǎn)時(shí)若溫度過(guò)高,其熔體強(qiáng)度低,會(huì)影響其成型的穩(wěn)定性.管件的注塑成型一樣應(yīng)采取低溫低壓機(jī)理,要求冷卻必須均勻.因其熱傳導(dǎo)系數(shù)是聚丙烯、聚丁烯的2倍,成型收縮率及成型后收縮率都比聚丙烯大。交聯(lián)聚乙烯交聯(lián)度的大小決定了交聯(lián)聚乙烯5、的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度,即其使用壽命。一般交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)度必須達(dá)到65%以上,這樣交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成是通過(guò)交聯(lián)劑(過(guò)氧化物、乙烯基三甲氧硅烷)在一定的溫度和壓力下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),實(shí)現(xiàn)聚乙烯支鏈的相互交聯(lián)而成,其加工的難度大且可變因素多,交聯(lián)度不易控制。PE-RT II對(duì)加工設(shè)備的適用性較強(qiáng),一般聚烯烴單螺桿擠出機(jī)均可完成PE-RT II的成型加工,根據(jù)PERT II的材料特性進(jìn)行工藝參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整即可.2。1 PERT II成型工藝參數(shù)設(shè)置(參考)機(jī) 筒 溫 度 模 頭 溫 度 水 溫 機(jī)頭壓力MPa 170 175 180 185 182 182 181 181 181 200 35。1 34.5 6、30。2 16。22。2 擠出溫度擠出溫度與原料的材質(zhì)、熔融指數(shù)MFR和所加工管材的管徑大小直接相關(guān)。從加料端至擠出機(jī)端機(jī)筒溫度控制在160200范圍內(nèi),機(jī)頭溫度在170200,熔體溫度一般不得超過(guò)200。3 熱熔焊接按工藝分析(以承插式為例)3。1 PERT II材質(zhì)熱熔性能PERT II是高密度聚乙烯,它的熱性能指標(biāo)如下:表1材質(zhì) 熔體流動(dòng)速率MFR(g/10min) 密度g/cm3 維卡軟化點(diǎn) 熔點(diǎn)Tm 熱傳導(dǎo)系數(shù)Wt/m.kPERT II0.85 0。941 124.5 134.5 0。403.2 熱熔焊接工藝參數(shù)設(shè)定焊接工藝要素有三個(gè):溫度、壓力、時(shí)間.3。2.1 焊接溫度確定:要考7、慮材質(zhì)的性質(zhì)及焊接處的質(zhì)量;3。2.2 PE-RT和其它中密度聚乙烯一樣是屬部分結(jié)晶性熱塑性塑料,因此它的熱焊接溫度應(yīng)在熔融溫度Tm或材料粘流態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tf之上,在此溫度下塑料才能熔融流動(dòng),塑料大分子才能相互擴(kuò)散和纏繞。通常聚乙烯、PP-R承插式熱熔溫度為26010,因此PERT II熔融焊接也應(yīng)在此范圍內(nèi)進(jìn)行,但實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)差異較大,PERT II在260下進(jìn)行焊接會(huì)出現(xiàn)粘模頭現(xiàn)象.3.2.3 另外焊接溫度受制于:a.焊接接頭處卷邊高度;b.樹(shù)脂熔體對(duì)工具的粘附;c。樹(shù)脂材料的熱氧化破壞,焊接溫度太高會(huì)產(chǎn)生熱氧破壞,析出揮發(fā)物(CO、不飽和烴等),焊接強(qiáng)度反而要降低。3。2。4 加熱時(shí)間:是焊8、接過(guò)程中重要參數(shù);3。2。5 它與加熱工具一起,決定了焊件內(nèi)的溫度分布及產(chǎn)生工藝缺陷可能性及焊件形狀結(jié)構(gòu)。加熱時(shí)間太短,塑料件表面還未熔融,焊件時(shí)困難、壓力要大、焊件接觸面牢度不夠;加熱時(shí)間太長(zhǎng),由于溫度的傳導(dǎo)、輻射,整個(gè)管材都軟化了,在承插焊接時(shí)就不能進(jìn)行。3.2。6 加熱時(shí)間長(zhǎng)短還取決于材質(zhì)的熱傳導(dǎo)系數(shù);PERT II熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.4,而PP-R塑料熱傳導(dǎo)系數(shù)為0。23,因此PE-RT II升溫時(shí)間、冷卻時(shí)間要比PP-R短些。3.3 轉(zhuǎn)化時(shí)間:是指管材、管件表面被熔化后,迅速離開(kāi)模具,然后將插口端迅速插入承口端的時(shí)間,這一過(guò)程應(yīng)盡可能短。3.4 冷卻時(shí)間:當(dāng)管材插入管件承接處后,讓其自然9、冷卻到環(huán)境溫度的時(shí)間。它取決于環(huán)境溫度高低。下面推薦PERT II承插式熱熔連接時(shí)間,見(jiàn)表2(熱熔溫度為21010)表2管外徑mm 加熱時(shí)間s 最長(zhǎng)加工時(shí)間s 最短冷卻時(shí)間min16 6 4 220 8 4 225 10 5 232 11 6 43。3 PERT II承插式熱熔連接步驟3。3。1 承插式熱熔設(shè)備;3。3。1。1 帶控溫可調(diào)裝置的加熱器(手動(dòng)焊接)3。3。1.2 承插口加溫的模頭(各種規(guī)格一套)3。3。1。3 大口徑連接時(shí)采用機(jī)械裝置,它可保證接頭直線度,連接前可使承插口復(fù)原。3。3。2 承插式熱熔連接步驟3.3。2。1 準(zhǔn)備工作:a 檢查帶控溫裝置的加熱器或機(jī)械焊接裝置是否滿足10、工作要求;b 安裝與管材、管件規(guī)格一致的模頭于加熱板上;c 設(shè)定加熱板溫度至焊接溫度(PERT II為21010)d 用酒精或軟紙擦拭加熱板表面。(注意不要?jiǎng)潅鸓TFE防粘層)3.3。3 焊接:焊接按焊接工藝參數(shù)操作,必要時(shí)根據(jù)天氣、環(huán)境溫度變化作適當(dāng)調(diào)整。a 用干凈布清除管材及管件接觸面的污漬;b 將加熱工具加熱到熔接溫度;(通常熔接溫度為21010)c 插口管末端應(yīng)切割平整,與中心軸垂直,用筆在承口和插口上做適當(dāng)標(biāo)記,以利連接定位,必要時(shí)須對(duì)承口和插口進(jìn)行整圓處理或?qū)Σ蹇诠苓B接端刮削。d 用加熱工具將管材、管件的插口、承口的表面熔化;e 將模具及加熱器迅速移開(kāi),這一過(guò)程應(yīng)盡可能短;f 將插11、口端迅速插入承口端,在達(dá)到連接強(qiáng)度之前,應(yīng)將接頭固定;g 讓其接頭自然冷卻至環(huán)境溫度。3。4 注意事項(xiàng):3.4。1 注意工作環(huán)境:工作場(chǎng)地有大風(fēng),會(huì)對(duì)熔接質(zhì)量有影響,因它會(huì)冷卻加熱板,導(dǎo)致不均勻溫度分布。3.4.2 將插口端插入承口端時(shí),外力使用要均勻,不然管子會(huì)不直,影響接頭使用壽命及強(qiáng)度。3。4。3 注意管材與管件的熔體流動(dòng)速率差異不能太大,不然不能得到最佳連接強(qiáng)度。MFR間差值盡可能小.(0。51。0g/10min)3.5 承插熱熔接頭質(zhì)量檢驗(yàn)方式3.5.1 用目測(cè)檢查:a 承口件和插口件是否對(duì)正;b 承口件和插口件之間擠出熔融材料在整個(gè)外圓周上是否均一致;c 剝開(kāi)接觸面,觀察焊接區(qū)有無(wú)12、雜質(zhì)、縮孔、裂紋或其它外傷;d 觀察有否由于熔接溫度過(guò)高、焊接壓力過(guò)大造成的管壁塌陷,卷邊過(guò)大或形狀不正確現(xiàn)象。3。5。2 用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)驗(yàn)證管接頭處焊接牢度:a 把焊接好的管材作靜液壓試驗(yàn);有否出現(xiàn)破裂、滲漏現(xiàn)象;b 工地上,在施工完畢后進(jìn)行通水打壓試驗(yàn),一般冷水管試驗(yàn)壓力為管道系統(tǒng)工作壓力1.5倍,熱水管試驗(yàn)壓力為管道系統(tǒng)工作壓力2倍,看整個(gè)管焊接處有否破裂、滲漏現(xiàn)象發(fā)生。3。6 PERT II對(duì)接式熱熔連接步驟熱熔對(duì)接工藝連接pert II型管施工時(shí)應(yīng)注意以下步驟:a。 材料準(zhǔn)備:將pert II型管道或pe-rt II型管件置于平坦位置,放于對(duì)接機(jī)上,留足10-20mm的切削余量。b。 13、機(jī)器夾具夾緊:根據(jù)所焊制的管材、管件選擇合適的卡瓦夾具,夾緊管材,為切削做好準(zhǔn)備。c.切削刨刀:切削所焊pert II型管段、管件端面雜質(zhì)和氧化層,保證兩對(duì)接端面平整、光潔、無(wú)雜質(zhì)。d.平行對(duì)中:pe-rt II型管兩頭焊管段端面要完全對(duì)中,錯(cuò)邊越小越好,錯(cuò)邊不能超過(guò)壁厚的10。否則,將影響對(duì)接質(zhì)量.e.燙板加熱:對(duì)接溫度一般在200220之間為宜,跟環(huán)境溫度成反比,冬季調(diào)至220c,夏天調(diào)至200c;加熱板加熱時(shí)間冬夏有別,以兩端面熔融長(zhǎng)度為不低于管材壁厚的2/10為佳.f. 燙板切換:將加熱板迅速拿開(kāi),瞬間讓兩熱融端面相粘并適度加壓,為保證熔融對(duì)接質(zhì)量,切換周期越短越好。g。熔融對(duì)接:是焊14、接的關(guān)鍵,對(duì)接過(guò)程應(yīng)始終處于熔融壓力下進(jìn)行,卷邊寬度以24mm為宜.h.保壓冷卻:在保持對(duì)接壓力不變,讓接口緩慢冷卻,冷卻時(shí)間長(zhǎng)短以手摸卷邊生硬,感覺(jué)不到熱為準(zhǔn)。再松開(kāi)卡瓦,移開(kāi)對(duì)接機(jī),重新準(zhǔn)備下一接口連接。3。6。2PE-RT II型管安裝a.安裝前檢驗(yàn)管槽是否達(dá)到安裝要求,然后查看pe-rt II型管道外觀有無(wú)明顯凹陷、裂痕、擦傷、劃傷,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患及時(shí)更換。b。在pe-rt II型管道彎頭、三通、漸縮接頭等處均用商砼設(shè)置混凝土支礅,法蘭閥門(mén)用磚砌支礅加固.c.PE-RT II型管與金屬管道、閥門(mén)、補(bǔ)償器或等,必須采用鋼塑過(guò)渡接頭或pert II型法蘭套連接。d。在pert II型管路隆起15、部位或上坡地段均應(yīng)設(shè)置排氣閥,以減小氣、水混壓對(duì)管道的沖擊.管道與排氣閥口徑比例設(shè)計(jì)為1:8。e。正常條件下PE-RT II型管材埋地敷設(shè)采用“無(wú)補(bǔ)償法敷設(shè).3.6。3土方回填夯實(shí)管道安裝敷設(shè)完畢,待隱蔽工程驗(yàn)收后,應(yīng)立即回填,回填時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定:a. 防止槽內(nèi)積水造成管道漂浮,如有積水,應(yīng)想辦法排盡。b.對(duì)石方、土石混合地段的管槽回填時(shí),應(yīng)先裝運(yùn)粘土或砂土回填至管頂200300mm,夯實(shí)后再回填其它雜土。c.回填必須從管兩側(cè)同時(shí)回填,回填一層夯實(shí)一層. d。管道試壓前,一般情況下回填土不宜少于500mm。e。管道試壓后的大面積回填,宜在管道內(nèi)充滿水的情況下進(jìn)行,管道敷設(shè)后不宜長(zhǎng)時(shí)間處于空管16、狀態(tài)。4 PERT II采暖管的工程應(yīng)用優(yōu)勢(shì)4.1 良好的熱穩(wěn)定性和長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度,工業(yè)用及民用建筑冷熱水管路系統(tǒng)、飲用水系統(tǒng)、熱力預(yù)埋管、地面輻射采暖系統(tǒng)以及高溫地源熱泵系統(tǒng)等,尤其在北方應(yīng)用于城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)二次管網(wǎng)pe-rt II型耐熱聚乙烯預(yù)制直埋保溫復(fù)合管.萬(wàn)年通PERT II管材管件工程典型應(yīng)用實(shí)例:河北唐山豐百小區(qū)和匯通花園二級(jí)管網(wǎng)改造項(xiàng)目263萬(wàn) 寧夏銀川 濱河新區(qū)中小學(xué)項(xiàng)目 40萬(wàn)廣東臺(tái)山別墅區(qū)溫泉項(xiàng)目 392萬(wàn)4.2 PE-RT II管材具有很好的柔韌性,其彈性模量低、彎曲半徑小(R=5D),易盤(pán)卷和彎曲,不易回彈,彎曲部分的應(yīng)力可以很快松弛,避免使用過(guò)程中,由于應(yīng)力集中而引起管材強(qiáng)度的減小。4。3 抗沖擊性能好,安全性高,低溫脆裂溫度達(dá)到70,施工時(shí)不受環(huán)境溫度變化限制,極具耐低溫性能,且施工操作簡(jiǎn)單方便,可修復(fù)性強(qiáng)。4.4 連接方便,可采用機(jī)械連接和同質(zhì)熱熔連接、電熔連接承插熱熔焊接、熱熔對(duì)接等,安全可靠,可修復(fù)性強(qiáng),優(yōu)于PEX管.
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