PP-R管道在我國(guó)建筑給水中的應(yīng)用研究*

宋 濤，史艷華，梁 平，林 立

（1：丹東燃?xì)饪偣?，遼寧丹東 118001；2：遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧撫順 113001）

PP-R管道在我國(guó)建筑給水中的應(yīng)用研究*

宋 濤1，史艷華2，梁 平2，林 立1

（1：丹東燃?xì)饪偣?，遼寧丹東 118001；2：遼寧石油化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，遼寧撫順 113001）

本文對(duì)目前我國(guó)建筑給水管材中最常用的PP-R管道的特性、應(yīng)用范圍和施工工藝等進(jìn)行了綜述，對(duì)近幾年P(guān)P-R管道應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)其未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

PP-R；建筑給水；施工；應(yīng)用范圍

傳統(tǒng)給水管道一般采用鍍鋅鋼管和灰口鑄鐵管。鍍鋅鋼管和灰口鑄鐵管強(qiáng)度、剛度和抗沖擊能力良好，有一定的耐熱、耐壓性能，價(jià)格適中，原材料易于獲取且易于加工，在早期國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮重要作用，被廣泛地用作建筑給水管道及消防管道。然而這種管道質(zhì)重易蝕，使用壽命短，一旦防腐涂層發(fā)生破損，管道的耐蝕性能變得很差，易腐蝕，尤其是因銹蝕出現(xiàn)黃水、黑水、紅水等現(xiàn)象，對(duì)水質(zhì)造成二次污染，使水質(zhì)嚴(yán)重惡化，并可能引起滲漏，破壞用戶的居住及生活環(huán)境，降低生活質(zhì)量。因此，1999年12月國(guó)家建設(shè)部、經(jīng)貿(mào)委、技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局、建材局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于在住宅建設(shè)中淘汰落后產(chǎn)品的通知》[1]，明確規(guī)定自2000年6月1日后，在新建住宅中禁止給水管道采用鍍鋅管和鑄鐵管，推廣使用塑料類管材。該規(guī)定加速了我國(guó)給水用管材的升級(jí)換代，加大了市場(chǎng)對(duì)無(wú)污染的新型給水管材的需求。在這種情況下，作為推薦管材-無(wú)規(guī)共聚PP-R（Polypropylene Ethylene Random Copolymer）管材以其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長(zhǎng)等不可替代的優(yōu)點(diǎn)，迅速占領(lǐng)我國(guó)民用給水管材市場(chǎng)，市場(chǎng)占有率遙遙領(lǐng)先于其他塑料給水管，表現(xiàn)出強(qiáng)勁的生命力。

根據(jù)《化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要》，2005年我國(guó)塑料管道在各類管道市場(chǎng)中的占有率到50%以上，其中建筑冷熱水供應(yīng)和采暖管道的60%要采用塑料管。到2010年，這一比例要提高到80%[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年至2010年間，我國(guó)平均每年管道需求量約為12億米，可見，我國(guó)的給水領(lǐng)域?yàn)镻P-R管的應(yīng)用發(fā)展提供廣闊的空間。

然而，PP-R管在建筑給水的應(yīng)用中也存在一些不容忽視并有待完善的問(wèn)題，如管材生產(chǎn)與施工的科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化。本文針對(duì)近幾年P(guān)P-R管在我國(guó)建筑給水行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)研究，并對(duì)存在的問(wèn)題及解決的方法進(jìn)行探討，以期促進(jìn)PP-R管材在我國(guó)給水行業(yè)中更科學(xué)合理地應(yīng)用。

1 PP-R管道的特性

無(wú)規(guī)共聚PP-R（Ⅲ型）管是20世紀(jì)初歐洲開發(fā)應(yīng)用的新型塑料管道產(chǎn)品，主要應(yīng)用于熱水管和冷水管系統(tǒng)。PP-R管采用氣相共聚法使3%～5%的乙烯與丙烯隨機(jī)地?zé)o均勻聚合，生成無(wú)規(guī)共聚物，經(jīng)擠出（管材）或注射（管件）成型。PP-R屬聚烯烴類高聚物，具有此類高聚物的基本物理性能：如密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好等（如表1）。

表1 PP-R管的主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Main technical specifications of polypropylene ethylene random copolymer pipe

此外，和其他PP類材料相比，PP-R具有更好的低溫抗沖擊性能，長(zhǎng)期耐熱性能和蠕變性能，在相同溫度和內(nèi)壓條件下使用壽命更長(zhǎng)。有數(shù)據(jù)表明[2]：PP-R管道在輸送70℃的熱水，長(zhǎng)期內(nèi)壓為1MPa條件下使用壽命可達(dá)50年，是管道系統(tǒng)中最適合給水用的材料。

歸納PP-R管材特性，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）無(wú)毒、衛(wèi)生，屬綠色建材：PP-R原料屬聚烯烴，其分子由碳?xì)湓亟M成，無(wú)毒性，衛(wèi)生性能優(yōu)良。PP-R管在原料生產(chǎn)、制品加工、使用及廢棄全過(guò)程中均不會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成不利影響，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等微生物有明顯抗菌作用，殺菌率可穩(wěn)定在90%以上，被稱為綠色建材，不但可用于冷熱水系統(tǒng)，還可用于純凈飲用水系統(tǒng)。并且使用PP-R管可免去使用鍍鋅鋼管所造成內(nèi)壁結(jié)垢，生銹而引起的水質(zhì)“二次污染”。

（2）耐熱、保溫，屬節(jié)能產(chǎn)品[3]：PP-R管維卡軟化溫度為131.3℃，最高使用溫度為95℃，長(zhǎng)期（50年）使用溫度為70℃，可滿足建筑給水設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的熱水系統(tǒng)使用。PP-R管的生產(chǎn)能耗僅為鋼管的20%，且導(dǎo)熱系數(shù)為0.1 W/（m·℃），僅為鋼管導(dǎo)熱系數(shù)的1/200，具有較好的保溫性能，用于熱水管道的保溫節(jié)能效果極佳。與鋼管相比，用于熱水及采暖系統(tǒng)可節(jié)約大量保溫材料及能源。

（3）安裝簡(jiǎn)單、可靠：采用熱熔連接，數(shù)秒鐘即可完成一個(gè)接頭連接，其連接處實(shí)現(xiàn)分子間結(jié)合，無(wú)明顯界面，不會(huì)發(fā)滲漏，解決了長(zhǎng)期困擾的給水系統(tǒng)漏水問(wèn)題；與金屬管及用水器連接采用優(yōu)質(zhì)金屬鍍鎳嵌件，安全可靠。

（4）環(huán)保：PP-R管材、管件在生產(chǎn)及施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢品經(jīng)清潔、破碎后可直接用于管材的再生產(chǎn)。在回收料摻入量不超過(guò)原料總量5%的情況下，不會(huì)影響制品質(zhì)量可降低生產(chǎn)成本，免除廢料對(duì)環(huán)境的影響。

PP-R管除具有以上特性，當(dāng)然也存在因自身材料性能所決定的不足，如與金屬管道相比剛性和沖擊性差，線路膨脹系數(shù)較大，抗紫外線性能差等。

2 PP-R管的應(yīng)用范圍

經(jīng)國(guó)家建材檢測(cè)中心和中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院檢測(cè)，PP-R管各項(xiàng)性能和衛(wèi)生指標(biāo)完全符合QP19 29-93標(biāo)準(zhǔn)和GB/T17219-1998標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛使用于以下幾個(gè)方面：房地產(chǎn)建筑、商務(wù)大樓建筑物內(nèi)的冷熱水輸送系統(tǒng)，包括集中供熱系統(tǒng)；建筑物內(nèi)的采暖系統(tǒng)，包括地板的采暖及輻射采暖系統(tǒng)；可直接飲用的純凈水供應(yīng)系統(tǒng)；中央（集中）空調(diào)系統(tǒng)；輸送或排放工業(yè)及化學(xué)介質(zhì)等工業(yè)用途；綠色農(nóng)業(yè)、林業(yè)灌溉系統(tǒng)；食品、飲料生產(chǎn)輸送系統(tǒng)；雨水管網(wǎng)；游泳池管網(wǎng)；太陽(yáng)能設(shè)施的管網(wǎng)；工廠用壓縮空氣管網(wǎng)等等。

由于給水聚丙烯管材的氧指數(shù)較低，屬于可燃性材料，達(dá)不到消防供水的要求，不得用于消防給水系統(tǒng)，也不得與消防給水管道相連接。

3 PP-R管道施工

3.1 PP-R管道的連接

PP-R給水管道連接方法有電熔、法蘭接、絲接、熱熔連接等，但較常采用的是熱熔連接。（1）熱熔連接：熱熔連接操作由相同PP-R管材與管件，采用廠方提供的專用熱熔工具將連接部位表面加熱，達(dá)到一定溫度，使之熔合，從而達(dá)到規(guī)定的耐壓強(qiáng)度。（2）電熔連接：相同的PP-R管道連接時(shí)，在接頭處插入特制的電熔管件，對(duì)電熔管件通電，依靠電熔管件預(yù)先埋設(shè)的電阻絲產(chǎn)生的熱量達(dá)到熔接之目的。（3）絲扣連接：同鋼管連接相同，不同的是由廠方提供PP-R管專用管件。（4）法蘭連接：由金屬法蘭盤及PP-R過(guò)渡接頭組成，過(guò)渡接頭與管材用熱熔連接套入法蘭盤形成法蘭連接件。注意的是，絲扣、法蘭連接不得出現(xiàn)在暗敷部分。

同種材質(zhì)的給水PP-R管及配件之間，應(yīng)優(yōu)先采用熱熔連接[4]。當(dāng)PP-R管材與管件的連接采用熱熔連接方式時(shí)，不允許在管材和管件口直接套絲，熱熔連接必須使用專用的熱熔機(jī)具，以確保熔接質(zhì)量。根據(jù)管材管徑的大小分別選用不同型號(hào)的熔接器：RJQ 32熔接器適用于D12～D32管連接，RJQ 63熔接器適用于D40～D63管連接，RJQ 110熔接器適用于D75～D110管連接。

3.2 PP-R管道施工的要點(diǎn)

3.2.1 進(jìn)廠前檢查

管材質(zhì)量檢查：管材進(jìn)廠安裝前應(yīng)認(rèn)真核查產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量保證書，即生產(chǎn)許可證、產(chǎn)品合格證和質(zhì)量保證書，按GB/Tl8742-2002《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》的規(guī)定，對(duì)管材進(jìn)行宏觀形貌檢查和尺寸檢查。

3.2.2 管道敷設(shè)安裝

PP-R管道的敷設(shè)安裝通常包括以下幾個(gè)步驟[5]：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際準(zhǔn)確下料：管材和管件不得露天堆放，防止陽(yáng)光（紫外線）直射，堆放應(yīng)平整避免彎曲，以免影響下料。PP-R管采用熱熔形式連接，管子與管件間的連接只能一次性使用，因此給水支管在墻內(nèi)暗裝時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，準(zhǔn)確下料。

（2）平設(shè)：PP-R管與其他金屬管平行敷設(shè)時(shí)應(yīng)有≥100 mm的間距且應(yīng)置于金屬管道的內(nèi)側(cè)。

（3）套管：管道穿越樓板或墻壁時(shí)應(yīng)設(shè)置鋼套管，套管應(yīng)高出地面50 mm，并有防水措施。暗設(shè)給水立管在穿越樓板處應(yīng)做固定支撐點(diǎn)，以防立管累積伸縮在最上層支管接出處產(chǎn)生位移應(yīng)力，對(duì)支管造成破壞。穿屋面時(shí)應(yīng)采取嚴(yán)格的防火措施，冷水管穿墻可預(yù)留孔洞，洞口尺寸較管外徑大50 mm。對(duì)穿越管道的孔洞，在無(wú)防水要求時(shí)，可用1∶2水泥砂漿填實(shí)；當(dāng)有防水要求時(shí)，應(yīng)采用膨脹水泥配制1∶2水泥砂漿填實(shí)，并在板面抹三角灰。

（4）支吊架安裝：支吊架間距應(yīng)充分考慮輸送介質(zhì)和環(huán)境間的溫差，溫差越大間距應(yīng)越小。

（5）標(biāo)記：管道安裝完畢后，應(yīng)在墻面或地面上用帶色油漆示意出管道位置，避免二次裝修時(shí)破壞管道。

（6）安裝后的管道嚴(yán)禁攀踏或挪作它用。

3.2.3 管道線性膨脹的處理

由于PP-R管材的線膨脹系數(shù)較大，是鋼管的13倍；是銅管的8倍[6]，如果系統(tǒng)的工作溫度差達(dá)到10～15℃（比如用于熱水系統(tǒng)中），設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮管材的熱膨脹性[7]，在施工中應(yīng)采取有效的措施解決管材的熱膨脹問(wèn)題。目前主要采用以下三種措施：

（1）嵌墻敷設(shè)的管道（暗敷）：安裝完畢試壓合格后，管槽內(nèi)管道周圍的空間應(yīng)用M7.5級(jí)水泥砂漿填封密實(shí)，依靠管道與水泥砂漿磨擦阻力及塑料管良好的蠕變性,使軸內(nèi)伸縮轉(zhuǎn)化成徑向變化，從而消除線性變化應(yīng)力。

（2）明裝管道：當(dāng)直線距離較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采用自由臂補(bǔ)償方法解決管道的熱脹變形，即給管道自由伸縮的空間和余地。

（3）L、Z型管道：配置適當(dāng)?shù)墓潭盎顒?dòng)支架來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，自由臂的長(zhǎng)度應(yīng)經(jīng)計(jì)算校核。由于PP-R管道的線膨脹系數(shù)較大，在嵌墻敷設(shè)時(shí)還要注意流出膨脹空間，如下圖1和圖2所示。

圖1 暗敷設(shè)管道示意圖Fig 1 The schematic diagram Of Pipeline Laying

圖2 Z形管管道設(shè)置示意圖Fig 2 The schematic diagram Setting Of z-shaped Pipeline

3.2.4 抗紫外線處理

由于PP-R管道抗紫外線性能差，受紫外線長(zhǎng)期照射容易老化，因此在施工及存放過(guò)程中應(yīng)對(duì)管材進(jìn)行抗紫外線處理。管道安裝前露天存放時(shí)，應(yīng)有遮蔽措施；在施工設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮將管道置于日照較少的天井、向陰面及管道井的位置，如必須在日照較強(qiáng)處安裝時(shí)，必須采用纏繞抗紫外薄膜或外包鋁箔遮蔽等措施，以避免管道過(guò)早老化。

3.2.5 水壓試驗(yàn)

當(dāng)設(shè)計(jì)未注明時(shí)，PP-R給水管道系統(tǒng)試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍，但不得＜1MPa。檢驗(yàn)方法：首先向管道系統(tǒng)注水，打開排氣閥讓管網(wǎng)中氣體排凈，關(guān)閉排氣閥，將壓力緩慢地升至試驗(yàn)壓力，在試驗(yàn)壓力下穩(wěn)壓1 h，壓力降不得＞0.05 MPa，然后室內(nèi)管網(wǎng)在工作壓力的1.15倍狀態(tài)下穩(wěn)壓2 h，壓力降不得＞0.03 MPa，同時(shí)檢查各連接處不得滲漏；室外管網(wǎng)降至工作壓力進(jìn)行檢查，壓力應(yīng)保持不變，不滲不漏。

3.2.6 沖洗及消毒

給水管道系統(tǒng)在驗(yàn)收前應(yīng)進(jìn)行通水沖洗。沖洗水流速宜大于2 m/s，沖洗時(shí)不應(yīng)留死角，每個(gè)配水點(diǎn)龍頭都應(yīng)打開，在系統(tǒng)最低點(diǎn)設(shè)放水口，直至沖洗出口處排水水質(zhì)與進(jìn)水水質(zhì)相當(dāng)為止。在管道使用前應(yīng)采用游離氯濃度為20～30 mg/L的水灌滿管道進(jìn)行消毒，含氯水在管中應(yīng)靜置24 h以上。消毒后，再用飲用水沖洗管道后方可飲用。

4 PP-R給水管應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題

4.1 管材質(zhì)量

目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)PP-R管專用料企業(yè)不少，但是能提供原料SMR保證的企業(yè)為數(shù)很少。SMR是指在110℃靜液壓應(yīng)力為1.9 MPa連續(xù)耐壓8 760 h試驗(yàn)，只有通過(guò)SMR測(cè)試的PP-R管專用料生產(chǎn)的PP-R管的使用壽命才能達(dá)到50年[8]。全國(guó)具有規(guī)模的PP-R管道生產(chǎn)廠家有幾十家，而產(chǎn)品質(zhì)量卻良莠不齊。

出現(xiàn)管材質(zhì)量的主要原因：一方面部分企業(yè)片面追求高額利潤(rùn)，降低生產(chǎn)成本，或選擇不過(guò)關(guān)原料，或超量使用回料或非本企業(yè)的回料生產(chǎn)，或生產(chǎn)技術(shù)不過(guò)關(guān)；另一方面，目前PP-R管暫無(wú)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)執(zhí)行的都是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)要求高低各不相同，檢驗(yàn)方法不一，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)混亂，最終勢(shì)必導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量存在差異，以至于部分低性能產(chǎn)品流入市場(chǎng)，擾亂了正常的市場(chǎng)秩序。

為此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)自身建設(shè)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。嚴(yán)格控制產(chǎn)品原料進(jìn)貨，采用能提供原料SMR保證的企業(yè)生產(chǎn)的PP-R管專用料；采用通過(guò)省級(jí)鑒定的性能優(yōu)良的設(shè)備，對(duì)原有落后的設(shè)備應(yīng)該進(jìn)行更新或技術(shù)改造，提高設(shè)備的性能及自動(dòng)化程度；嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝條件和參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，適量使用本企業(yè)回料，嚴(yán)禁使用非本企業(yè)的回料。產(chǎn)品質(zhì)量除了要符合GB/Tl8742-2002《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》的規(guī)定，國(guó)家監(jiān)管部門應(yīng)盡快建立健全相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)規(guī)范，從源頭保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2 安裝質(zhì)量

PP-R給水管的施工是一項(xiàng)新技術(shù)，目前國(guó)家尚無(wú)明確的規(guī)范和規(guī)程，沒有成熟的施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。管材線膨脹系數(shù)大，雖然在施工中做了相應(yīng)的試驗(yàn)，但仍然缺少長(zhǎng)期應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)由于溫差引起的變形量，可考慮安裝伸縮節(jié)式補(bǔ)償裝置并結(jié)合自然補(bǔ)償；由于PP-R管水的摩擦阻力比鋼管小，經(jīng)測(cè)定其粗糙系數(shù)n在0.0014～0.002，阻力系數(shù)為0.015～0.021[9]，且材料內(nèi)壁光滑不結(jié)垢，故設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采用較高流速或適當(dāng)縮小管徑。

此外，總結(jié)近幾年在PP-R給水管應(yīng)用中出現(xiàn)的質(zhì)量事故，由于安裝人員缺乏PP-R管的安裝施工規(guī)范常識(shí)或野蠻施工造成的事故也占相當(dāng)?shù)谋壤?。在運(yùn)輸或安裝過(guò)程中隨意拋擲、曝曬，熔接時(shí)隨意提高熱熔連接加熱頭溫度，加快施工速度，至使產(chǎn)生安裝質(zhì)量問(wèn)題。為此，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新上崗的操作人員的培訓(xùn)，使他們能熟練掌握熱熔焊接操作方法；技術(shù)參數(shù)的控制選擇，規(guī)范施工。

5 結(jié)語(yǔ)

PP-R管作為一種新型綠色環(huán)保管材，其優(yōu)越的綜合性能，是我國(guó)建筑給水行業(yè)中的朝陽(yáng)產(chǎn)品，滿足現(xiàn)代人高質(zhì)量的生活需求。PP-R管生產(chǎn)及安裝技術(shù)在我國(guó)已有近20年的發(fā)展歷史，隨著人們對(duì)PP-R管這一產(chǎn)品認(rèn)識(shí)不斷加深，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，施工中應(yīng)結(jié)合管材特點(diǎn)充分考慮各種問(wèn)題，創(chuàng)新施工工藝和方法，為PP-R管道的進(jìn)一步推廣提供技術(shù)支持。

[1]建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50242-2002）（M）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

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Application Research of Polypropylene Ethylene Random Copolymer Pipe（PP-R）in Building Water Supply System

SONG Tao1，SHI Yan-hua2，LIANG Ping2，LIN Li1
（1.Gas company of Dan dong，Liao ning 118001，China；2.School of Mechanical Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，China；）

The characteristics，application range and construction technology of PP-R pipe in building water supply system were summarized.Main problems in application of PP-R pipe in recent years were analyzed，and its development tendency was also prospected.

PP-R；Building water supply system；Construction；Application range

TU532+.3

A

1671-0460（2010）02-0191-04

2010-03-22

宋濤（1972－），女，1995年畢業(yè)于沈陽(yáng)建筑工程大學(xué)供熱通風(fēng)與空調(diào)專業(yè)，現(xiàn)于遼寧省丹東燃?xì)饪偣?，主要從事燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)與質(zhì)量管理，工程師。聯(lián)系電話：13942501249 0415-2310206；Email:songtao720902@126.com。