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硬聚氯乙烯（PVC-U）管

作者：啟邁管道編輯發(fā)布日期： 2020.11.18

硬聚氯乙烯(PVC-U)管是國內(nèi)外發(fā)展最早、產(chǎn)量最大、使用最為廣泛的塑料管材。自二十世紀40年代起由歐洲、美國、日本等地相繼開發(fā)、推廣。我國從20世紀60年代開始使用，廣泛應(yīng)用于建筑和市政的排水和給水工程中。2005年，我國塑料管道用量約為240萬噸，其中PVC管道的應(yīng)用量約為130萬噸。據(jù)調(diào)查，PVC-U 管中大約45% 用于各種排水領(lǐng)域，其中主要是建筑物排水管，30% 左右用于供水領(lǐng)域，15% 左右用于各種護套管。

一、硬聚氯乙烯管的主要特性與分類

1. PVC-U管的主要特性

（1）耐化學(xué)腐蝕好，不生銹；

（2）具有自熄性和阻燃性；

（3）耐老化性能好，可在-15℃～60℃之間使用30～50年；

（4）內(nèi)壁光滑，內(nèi)壁表面張力小，很難形成積垢，流體輸送能力比鑄鐵管高43.7％；

（5）比重輕，約為鐵管的1/5，施工安裝便利，安裝工作量僅為鋼管的1/2，故勞動強度低、工期短；

（6）電性能良好，體積電阻1～310¹⁵Ω·cm，擊穿電壓23～28kV/mm；

（7）管材韌性低，線膨脹系數(shù)不大，使用溫度范圍窄。

（8）PVC-U管剛性好，并可達到建筑材料難燃性能的要求，使用壽命長。接口方式可采用粘接或膠圈柔性接口連接，安裝較為簡便。

2. 分類

PVC-U管一般可分為壓力管和非壓力管。

壓力管主要用于城鄉(xiāng)供水管、建筑給水管和低壓農(nóng)業(yè)灌溉管。

非壓力管主要用作建筑排水管和城鎮(zhèn)排水管和電線套管。

建筑排水管可區(qū)分為：實壁管、內(nèi)螺旋實壁管、雙壁內(nèi)螺旋管、芯層發(fā)泡管等。

城鎮(zhèn)排水管又可區(qū)分為：實壁管、雙壁波紋管、徑向加筋管等。

二、給水壓力管

1. 原料與配方

PVC-U壓力管的生產(chǎn)應(yīng)采用專用的混配料?；炫淞蠎?yīng)以PVC樹脂為主，其中加入必需的添加劑，所有添加劑應(yīng)分散均勻。PVC樹脂應(yīng)符合標準GB/T 5761-1993的要求，樹脂的K值應(yīng)大于64，氯乙烯單體含量小于5mg/kg。

PVC-U飲用水管，因涉及到人生安全，衛(wèi)生性能要求很高。所選用的PVC樹脂應(yīng)為食品級樹脂，其中的氯乙烯單體（VCM）含量必須低于10^-6（≤1PPm）。同時，在生產(chǎn)管材過程中，由于 PVC的粘流溫度T_f（136℃）與分解溫度T_d（140℃）非常接近，需要加入熱穩(wěn)定劑。熱穩(wěn)定劑中性價比最好的是鉛鹽。但因重金屬鉛會在人體內(nèi)造成累積，對健康潛存隱患。因此，國際上鉛鹽穩(wěn)定劑的PVC-U給水管正在逐步退出飲用水管的市場。

2004年3月18日建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于發(fā)布〈建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)〉的公告》（建設(shè)部第218 號），以及2006年8月1日開始執(zhí)行的《給水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》GB/T 10002.1 新標準，提出PVC－U 供水管應(yīng)禁止使用鉛鹽穩(wěn)定劑。因此當(dāng)前國內(nèi)PVC-U飲用水管基本上采用有機錫穩(wěn)定劑或鈣-鋅穩(wěn)定劑生產(chǎn)。實現(xiàn)了飲用水管無鉛化，只要符合國標要求的管，人們可放心使用。

2. 生產(chǎn)工藝與設(shè)備

PVC-U給水管材擠出成型工藝如下：

進料擠出冷卻定型牽引噴碼切割→成品

主要由擠出機將混配料加熱，塑化熔融后穩(wěn)定地輸送到擠出機頭，由機頭成型出管坯，在牽引裝置作用下通過真空定型和冷卻裝置達到所要求的幾何形狀切斷（然后經(jīng)在線擴口），堆放、收藏。

PVC-U管材生產(chǎn)的主要設(shè)備是包括擠出機、機頭、定徑冷卻套、冷卻槽、牽引機、噴碼機、切割機、擴口機、料架等組成。

3. 壓力管的性能指標

表1 PVC-U給水管物理機械性能指標

項目	技術(shù)指標
密度（kg/m³）	1350～1460
維卡軟化溫度℃	≥80
縱向回縮率％	≤5
二氯甲烷浸漬試驗（15℃，15min）	表面變化不劣于4N
落錘沖擊試驗（0℃）TIR（％）	≤5
液壓試驗	無破裂，無滲漏
連接密封試驗	無破裂，無滲漏
偏角試驗（僅適用于彈性密封圈連接）	無破裂，無滲漏
負壓試驗（僅適用于彈性密封圈連接）	無破裂，無滲漏
衛(wèi)生性能	應(yīng)符合GB/T 17219-1998 氯乙烯單體含量不大于1.0mg/kg

另外，連接用膠粘劑應(yīng)符合《硬聚氯乙烯(PVC-U)塑料管道系統(tǒng)用溶劑型膠粘劑》QB/T 2568-2002；彈性密封圈應(yīng)符合《橡膠密封件—給排水管及污水管道用接口密封圈—材料規(guī)范》HG/T 3091-2000的要求。

4. 管材壁厚的確定

在設(shè)計管材尺寸時,長期強度(最小要求強度MRS) 起著決定性作用。

根據(jù)《壓力用管材和管件的熱塑性塑料材料—分級和命名—總體使用(設(shè)計) 系數(shù)》ISO12162,設(shè)計應(yīng)力σs 由公式（1）得到。

σ_s= MRS/C （1）

式中：σ_s—設(shè)計應(yīng)力

　MRS —最小要求強度,單位MPa

　 C —總使用(設(shè)計) 系數(shù)

總體使用系數(shù)C按管材公稱外徑d_e分兩個檔次選擇，即d_e≤90mm，C選用2.5，設(shè)計應(yīng)力σ_s為10MPa；d_e≥110mm，C選用2，設(shè)計應(yīng)力σ_s為12.5MPa。

6. 設(shè)計與施工注意事項

（1）給水溫度不大于45℃，給水系統(tǒng)壓力不大于0.6MPa。

（2）不得用于室內(nèi)消防給水系統(tǒng)，也不得用于與消防給水系統(tǒng)相連接的生活給水系統(tǒng)。

（3）公稱外徑d_n≤40mm時，宜采用公稱壓力為1.6MPa的管材；當(dāng)公稱外徑d_n≥50mm時，宜采用公稱壓力不小于1.0MPa的管材。

（4）管道距熱源應(yīng)有足夠的距離，不得因熱輻射而使管外壁溫度高于45℃。

（5）在建筑給水管道系統(tǒng)中可用作主立管，但在可能受到碰撞的場所，應(yīng)采取有效的保護措施；不宜在室外明設(shè)，當(dāng)因特殊情況需要在室外敷設(shè)時，應(yīng)采取避免陽光直射的避光措施；在寒冷地區(qū)敷設(shè)時，應(yīng)采取保溫和防凍措施；管道有結(jié)露可能時，應(yīng)采取保護措施。

（6）城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)中，在閥門、消火栓等處應(yīng)做好固定處理，管道轉(zhuǎn)彎時應(yīng)設(shè)支墩。

三、排水非壓力管

（一）PVC-U建筑排水管

1. 原料與配方

（1）PVC-U實壁管

生產(chǎn)管材的原料為硬聚氯乙烯混配料?；炫淞蠎?yīng)以PVC樹脂為主，加入必需的添加劑，添加劑應(yīng)分散均勻。管材的混配料中，PVC樹脂質(zhì)量百分含量不宜低于80％，允許使用本廠產(chǎn)生的清潔回用料。

（2）PVC-U芯層發(fā)泡管

PVC-U芯層發(fā)泡管的配方組成如下：PVC樹脂、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、發(fā)泡劑、改性劑、成核劑、其他助劑等。制造管材所用的混配料中應(yīng)以聚氯乙烯樹脂為主，其含量（質(zhì)量分數(shù)）不少于60％。使用碳酸鈣作填充料時，聚氯乙烯樹脂加碳酸鈣的含量（質(zhì)量分數(shù)）不少于85％。

（3）PVC-U內(nèi)螺旋管

原料及配方與PVC-U實壁管相同。

2、生產(chǎn)工藝與設(shè)備

（1）PVC-U實壁管

PVC-U實壁管的生產(chǎn)工藝及設(shè)備與PVC-U給水管相同。

（2）PVC-U芯層發(fā)泡管

PVC芯層發(fā)泡管配方設(shè)計分為表層和芯層兩種不同的配方。表層料配方與普通PVC-U實壁管相同。一般要求PVC樹脂的平均聚合度在1000左右；芯層料要求流動性好，發(fā)泡倍率高，一般選用平均聚合度為700～800的PVC樹脂，加入適量的發(fā)泡劑，在一定溫度下使熔體發(fā)泡形成空隙。

PVC-U芯層發(fā)泡管生產(chǎn)工藝流程與普通PVC-U實壁管大致相似，不同之處在于之處在于皮層料與芯層料的配方、混和工藝不同。兩種材料混配好之后分別進入各自的擠出機內(nèi)熔融、塑化、計量，在一定的壓力下同時進入流量分配器（喂料塊）流經(jīng)復(fù)合機頭，在管坯成型部分形成三層結(jié)構(gòu)的管坯擠出，然后在出離口模后自然發(fā)泡，并進入真空定型水箱，然后進行牽引、噴碼、切割、擴口等。

（3）PVC-U內(nèi)螺旋管

PVC-U內(nèi)螺旋管的配方、生產(chǎn)加工工藝與PVC-U排水管無明顯差別，不同之處在管機頭結(jié)構(gòu)，采用專用機頭。它的成型的關(guān)鍵是在其內(nèi)壁上的螺旋凸筋的成型。其成型方法是：在管材成型機頭的芯棒上開設(shè)若干條（一般為6～8條）斷面形狀為三角形的直槽，隨著管坯的不斷擠出，芯棒以一定的轉(zhuǎn)速連續(xù)轉(zhuǎn)動，這樣從三角形的直槽中擠出的熔融物料經(jīng)不斷地旋轉(zhuǎn)，就在管材的內(nèi)壁上形成了斷面為三角形的連續(xù)不斷凸起的螺旋凸筋。其冷卻定型裝置應(yīng)采用真空冷卻外徑定型裝置。

3. 性能指標

PVC-U建筑排水用實壁管應(yīng)符合GB/T 5836.1-2006的要求；

芯層發(fā)泡管應(yīng)符合GB/T 16800-2001的要求；

PVC-U內(nèi)螺旋管應(yīng)符合CECS 94-2002的要求。

5. 設(shè)計與施工注意事項

（1）PVC-U建筑排水線膨脹系數(shù)較大，須設(shè)置伸縮補償裝置來解決；

( 2) 耐熱性能低 ( 適用于連續(xù)排放溫度不超過40℃, 瞬時排放溫度不超過80℃的生活污水) 。因此, 設(shè)計使用中應(yīng)遠離熱源。低溫環(huán)境下PVC-U 排水管抗沖擊強度降低。

( 3) 韌性低，抗機械沖擊性差,需精心施工來解決。

( 4) 阻燃性不足, 屬自熄性材料，在穿越樓板、上人屋面的屋面板、防火墻、管道井井壁處需設(shè)置阻火圈和防火套管來解決。

（5）排水時噪音大，排水立管應(yīng)離臥室布置。

（6）粘接連接時，應(yīng)通風(fēng)并防火。

（二）城鎮(zhèn)排水管

1. 原料與配方

（1）PVC-U排水用實壁管。以PVC樹脂為主要原料，加入必要的添加劑，其中的聚氯乙烯樹脂含量（質(zhì)量含量）不少于80％。

（2） PVC-U雙壁波紋管。以PVC樹脂為主，其含量一般在80％以上，當(dāng)使用符合條件的碳酸鈣作填料時，PVC樹脂含量應(yīng)在75％以上，其余為穩(wěn)定劑、潤滑劑、加工助劑、填料及其他助劑。

（3）PVC-U徑向加筋管。以PVC樹脂為主要原料，可加入為提高管材加工性能和物理力學(xué)性能所必需的添加劑，允許使用本廠的清潔回用料。

2. 生產(chǎn)工藝與設(shè)備

（1）PVC-U排水實壁管

生產(chǎn)工藝及設(shè)備與普通PVC-U排水管基本相同。

（2）PVC-U雙壁波紋管。它的生產(chǎn)工藝流程如下：

配料高速捏合過篩雙螺桿（或單螺桿）擠出機

機頭整形雙壁波紋管機頭模具波紋成型

（打孔）定長切割擴管成品（大口徑）

（3）PVC-U徑向加筋管。它的生產(chǎn)工藝及設(shè)備基本與PVC-U雙壁波紋管基本相同。

3. 性能指標

埋地PVC-U管應(yīng)符合GB/T 20221-2006物理機械性能指標；

PVC-U雙壁波紋管應(yīng)符合GB/T 18477-2001物理機械性能指標；

PVC-U徑向加筋管應(yīng)符合QB/T 2782-2006物理機械性能指標。

4. 適用范圍、規(guī)格尺寸與連接方式

（1）PVC-U排水實壁管。連接方式有彈性密封圈連接（適用于管材外徑110mm～1000mm）和粘接式連接（110mm～200mm），主要用于無壓埋地排污、排水管道系統(tǒng)，在考慮了材料的耐化學(xué)性和耐熱性條件下，也可用于工業(yè)用無壓埋地排污管道系統(tǒng)。管材尺寸應(yīng)符合GB/T20221的要求。

（2）PVC-U雙壁波紋管。一般采用橡膠密封圈連接。它可應(yīng)用于城鎮(zhèn)排水、埋地?zé)o壓農(nóng)田灌溉和建筑物外排水。在考慮到材料的耐化學(xué)性和耐熱性后亦可用于工業(yè)排污。管材尺寸應(yīng)符合GB/T18477的要求。

（3）PVC-U加筋管。適用于市城鎮(zhèn)排水工程，公共建筑室外、住宅小區(qū)的埋地排污、排水、排氣用管材，通訊線纜穿線管材。它也可用于系統(tǒng)工作壓力不大于0.2MPa、公稱尺寸不大于300mm的低壓輸水灌溉。管材的連接使用彈性密封圈連接方式。管材尺寸應(yīng)符合QB/T2782的要求。

5. 設(shè)計施工注意點

（1）應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，管道埋設(shè)深度，地面活動荷載的狀況以及回填土的性狀等，合理確定選用管材的環(huán)剛度。

（2）施工中，合理選用管道腋角部位和管兩側(cè)的回填材料的種類，并按《規(guī)程》夯實，達到相應(yīng)密實度的要求。只有這樣，才能滿足柔性管道材料在埋設(shè)狀態(tài)下的管土共同承擔(dān)外荷載的工作原理。否則會造成管材變形量過大，出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象。

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