塑料管體的性能檢測及發(fā)展趨勢

何承楓

（福建晟揚管道科技有限公司，福建 福清 350314）

塑料管體被稱為建筑行業(yè)的第四要素，獨特的性能使其在建筑工程中發(fā)揮重要作用，甫一問世就解決了許多建筑問題。目前，塑料管材及管件已被廣泛應用于建筑領域，例如在水利工程和污水處理工程中，復合材料的特點使塑料管材和管件具有節(jié)能環(huán)保的特點，價格也比其他金屬材料低得多，在人們的生活和工作中隨處可見，如水運、管道連接等。因此，塑料管材及管件對人們的生活和工作有著直接影響。如果管材和管件出現(xiàn)問題，可能會造成不良影響。在這種情況下，為了確保塑料管材和管件沒有質量問題，必須對其進行測試，核驗管材和管件的物理性能。如果性能符合標準，就可以投入實際應用，而且要根據(jù)實際需求正確選擇管件。錯誤的選擇往往會導致不良后果。為了做好測試和應用工作，有必要開展相關研究。通過對塑料管材及管件的日常檢查，提高原材料在施工過程中的可信度，并根據(jù)其特點進行合理的應用。為了在各個領域更好地應用塑料管材和管件，日常檢驗工作要設定一些條件。本研究將對塑料管材及管件的檢測方法進行簡要分析和比較，說明檢測過程中的注意事項，以便在各個領域的施工中更好地應用塑料管材及管件。

1 塑料管材的發(fā)展現(xiàn)狀

雖然我國塑料管材的發(fā)展歷史不長，但隨著科學技術的快速發(fā)展，塑料管材也在迅速更新，對塑料管材的行業(yè)需求也在以平均每年30%的速度增長。結合國家建設部門提供的數(shù)據(jù)，國內的塑料管材行業(yè)在未來幾年仍能保持可持續(xù)增長，有可能占據(jù)管道行業(yè)的80%以上。然而，目前我國塑料管材的發(fā)展并不理想。將中國塑料制品生產(chǎn)廠家的總產(chǎn)量與人均消費水平進行比較發(fā)現(xiàn)[1]，總體發(fā)展形勢與一些發(fā)達國家仍有較大差距，特別是在PVC-U管和PE管的應用上。隨著國外管材市場需求的持續(xù)疲軟，其經(jīng)濟形勢也變得復雜多樣，塑料管材的整體性能較低。由于國內市場對住房建設和市政工程的需求是固定的，對水利建設的政策支持比較充分，在農村飲水安全體系建設的推動下，市場對塑料管材的需求正在逐步升級。隨著城市建設的推進，市場對塑料管材的需求也逐漸增加。

2 測試塑料管體性能的目的

隨著塑料管業(yè)的發(fā)展，我國現(xiàn)在已經(jīng)形成了一套比較正式的塑料管體檢測方法。塑料管體性能測試的最終目的是按照國家規(guī)定對普通塑料管體進行常規(guī)性能測試，了解工廠生產(chǎn)的塑料管體的強度，同時也可以了解工廠的生產(chǎn)能力和技術，判斷工廠生產(chǎn)的塑料管體能否滿足市場的需求。如果能滿足市場的需求，就要批量加工生產(chǎn)并投入市場銷售。如果想要更好地測試塑料管體的性價比，必須嚴格遵循國家規(guī)定。首先，要檢測待測塑料管體的溫度效應。如果溫度過高，塑料管體可能會變軟，影響使用效果；如果溫度過低，塑料管體可能變得脆弱，容易損壞，造成經(jīng)濟損失。雖然有些塑料管體經(jīng)過高低溫測試后并沒有發(fā)生明顯的變化，但是經(jīng)過長時間的使用后，塑料管體的物理性能會發(fā)生明顯的變化甚至大打折扣。在檢測塑料管體的變形速度及其對使用效果的影響時[2]，可以清楚地看到，塑料制品的整體結構在高溫和重力環(huán)境下容易迅速變形。如果變形嚴重，可能會有撕裂和損壞。從塑性測試中獲得的數(shù)據(jù)很容易以非集中統(tǒng)一的形式出現(xiàn)。試驗表明，塑料制品的原材料是在高溫和高強度作用下生產(chǎn)出來的，可以有多種分析結構。由于外界因素對塑料管體的影響，被測塑料管體的性能參數(shù)會不一樣。

3 塑料管材的性能及應用

目前，我國建筑施工中使用的塑料管材主要有4種：（1）UPVC管材，即PVC-U管材。與其他管材相比，這種管材的使用頻率最高、應用范圍較廣。這種管材的突出優(yōu)點在于其阻燃性能好，組成材料的化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕性能優(yōu)異。另外，UPVC管材整體較輕，價格優(yōu)勢明顯。基于此，UPVC管道在大多數(shù)建筑工程和項目中都很受歡迎。然而，客觀地看，UPVC管材也有缺點，尤其是在韌性和耐熱性方面，對這類管材的應用產(chǎn)生了很大的負面影響。根據(jù)長期的實際調查，目前UPVC管道主要用于建筑工程中給排水管道的施工、冷水管道的鋪設以及各種電器的接線保護套。（2）氯化聚氯乙烯管，即PVC-C管。這種管材的主要材料是氯化聚氯乙烯樹脂，具有良好的阻燃性能、耐熱性和降低水流阻力的性能。根據(jù)實際調查發(fā)現(xiàn)，目前污水排放消防管中多采用氯化聚氯乙烯管，該領域廣泛采用冷熱污水處理。（3）無規(guī)共聚聚丙烯管，簡稱PP-R管[3]。對于PVC-C管材，無規(guī)共聚聚丙烯管材可以實現(xiàn)完美的性能互補。這種管道具有良好的環(huán)保性能，可用于熱水輸送，無毒、使用方便，因此在建筑供水領域得到了廣泛的應用。但這種管材具有低溫脆性的缺陷，在低溫環(huán)境中，如果采取的保溫措施不當，容易發(fā)生脆性開裂。（4）聚乙烯管，簡稱PE管。與以上3種管材不同的是，由PE管組成的原材料種類很多，例如常見的PE80和PE100，環(huán)保無毒。然而，聚乙烯管也有致命的缺點，那就是支持性能差，這是由于承載力不足、材料柔軟、容易被擊穿，聚乙烯管道經(jīng)常被用來運輸化工產(chǎn)品和腐蝕性液體。

4 常見塑料管材及管件的型號和特點

目前，塑料管材及管件深受城建企業(yè)好評。隨著現(xiàn)代化建設的逐步深入，在主要建設項目中，對塑料管材及管件的需求將會越來越大，我國塑料管材及管件的發(fā)展速度日益加快。高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不能簡單概括為建筑業(yè)的附屬產(chǎn)業(yè)，塑料管材及管件的延展性和可行性將在建材行業(yè)中得到重新評價。目前，市場上常見的塑料管材及管件主要有UPVC管材、氯化PVC管材、Ⅲ型無規(guī)共聚聚丙烯管材、嵌段共聚聚丙烯管材、聚乙烯管材，不同的塑料結構表現(xiàn)出不同的塑料性能，從應用的角度來看，非常值得在具體的建筑工程中監(jiān)測和分析。

（1）UPVC管是目前比較通用的管材，甚至可以擴展到每個家庭。其化學性質穩(wěn)定，具有較強的耐腐蝕性，特別是塑料較輕，放置方便。最重要的是，UPVC管價格低廉，可以作為建筑材料應用于諸多領域。UPVC管的缺點主要有兩個方面：一是缺乏耐熱性，只能在低溫低壓水管設施中使用；二是強度低，只適合排水和電路。

（2）氯化聚氯乙烯管，原料是聚氯乙烯樹脂，主要用作污水處理廠的污水結構管道，主要特點是塑料材料的共通性—質輕。此外，這種塑料管材還具有耐熱性好、耐水性低的特點。事實上，聚乙烯樹脂有毒，不能在日常供水系統(tǒng)中使用，會給居民的生活和健康埋下很大的隱患，再加上成本高，大多數(shù)家庭都不使用這種管道裝修。由于上述兩個缺點，氯化聚氯乙烯管適合用于污水處理。

（3）Ⅲ型無規(guī)共聚聚丙烯管材。與氯化聚氯乙烯管相比，該材料雖然無毒、環(huán)保，被廣泛應用于施工，而且價格也很低，但缺點更明顯。溫度是這種塑料材料的核心問題。稍高一點的溫度就會破壞這種材料的主體，使其變形。在力的作用下，材料因具有脆性容易破裂。在施工現(xiàn)場，工人經(jīng)常因粗心大意而折斷Ⅲ型無規(guī)共聚聚丙烯管。目前，這種材料一般用于飲用水輸送和農業(yè)灌溉。

（4）嵌段共聚聚丙烯管，因獨特的化學穩(wěn)定性和對人體無害而得到了建設方的高度贊揚，是自來水管道和暖氣管道的唯一選擇。但是，突出的優(yōu)勢并不能彌補不足。規(guī)格單一、成本高限制了嵌段共聚聚丙烯管的應用，阻燃性和耐熱性差的特點使其難以在其他領域發(fā)揮作用。此外，該材料與設備的兼容性很差?；谝陨显?，這種材料只能用于自來水管道和加熱管道。

（5）硬質PVC管，可分為雙壁波紋管、直壁管、螺旋纏繞管、增強管等，是一種應用范圍廣、使用頻率高的塑料管材。硬質PVC管內壁光滑、摩擦阻力小、排水性能好、密度小、質輕、安裝難度低，具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐老化性和阻燃性，使用壽命比普通管材長。硬質PVC管的耐火性和耐熱性較差，在90 ℃時會軟化變形，產(chǎn)生大量的煙霧。因此，在高層建筑中使用硬質PVC管時，必須設置必要的防火設施。課題組通過重氮甲烷浸漬試驗、落錘沖擊試驗、水壓試驗和樣條拉伸強度試驗，探討不同質量碳酸鈣對PVC管材力學性能的影響[4]。試驗結果表明，選擇粒徑小于1 m的輕質活性碳酸鈣作為填料制備硬質PVC管材，有利于提高管材的力學性能。

5 塑料管的優(yōu)點

5.1 抗壓強度高

雖然塑料管的強度看起來不如鋼管和鐵管，但實際上，塑料管屬于一種柔性管。在正確的設計和使用條件下，塑料管體能夠與周圍土體共同分擔壓力。這樣，塑料管才能滿足機械性能的要求。

5.2 質量小

塑料管很輕，一般是鐵管質量的1/5左右，便于運輸，并且可以包裝，節(jié)省空間，便于施工和應用。與傳統(tǒng)管材相比，成本降低了3/10。傳統(tǒng)管道的使用不僅會造成安裝和運輸?shù)牟槐?，還會增加成本。

5.3 耐腐蝕

生活中的污水和空氣中的雨水具有腐蝕性，使用鐵管運輸時，隨著時間的延長，管道會被腐蝕，而塑料管的穩(wěn)定性更好，不會被腐蝕，不受管內外介質或元件的影響。特別是對于一些酸堿污水的輸送，塑料管的使用時間比鋼管或鐵管要長得多。

6 塑料管材及管件檢驗指標及方法

6.1 測試指標

塑料管件的常規(guī)應用檢測主要是了解其物理性能，體現(xiàn)在很多方面，因此，必須設置多個性能指標進行檢測。

6.1.1 壓縮阻力

在某些應用場景中，塑料管材及管件需要承受一定的壓力。如果管材及管件抗壓能力不足，在使用過程中可能會出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，導致內部泄漏。這種現(xiàn)象根據(jù)內部物質的類型會對外部產(chǎn)生一定的影響，如天然氣管道泄漏可能會引起天然氣中毒，這說明塑料管材及管件必須具有良好的抗壓性，在應用前必須進行測試。

6.1.2 伸長率

伸長率與塑料管材及管件的斷裂概率有關，即塑料管材及管件不同于金屬管材及管件，需要有良好的韌性和抗拉能力，而剛度不是最重要的物理性能。因此，良好的塑料管材及管件需要具備一定的伸長率。管材及管件可以消化張力，在實際應用中，不容易受外部因素形成的張力影響，表明塑料管材及管件不容易被打破。反之，塑料管材和管件容易斷裂，所以必須進行伸長檢測。

6.1.3 縮回率

縮回率與伸長率相輔相成，即塑料管件被拉長時，只要幅度不超過伸長率，受力消失后恢復到原來的狀態(tài)，說明塑料管件被縮回；如果能恢復到原來的狀態(tài)，說明塑料管件的縮回率高，管件的物理性能好。相反，若力消失，塑料管件不能恢復到原始狀態(tài)或恢復程度很小，表明塑料管件的縮回率很低，在實際應用中容易受到不可逆轉的損害且容易積累，影響塑料管件的使用壽命。

6.1.4 耐熱性

有些塑料管材及管件在應用中會經(jīng)常接觸高溫，如加熱管、供水管等。因此，當塑料管件的耐熱性不足時，受溫度影響，可能會出現(xiàn)熱變形、穿孔等現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)這些現(xiàn)象，塑料管材和管件將失去其應有的功能。由此可見，耐熱性也是塑料管材及管件的重要物理性能指標，必須符合標準[5]。

6.2 靜壓法

采用靜壓法測試塑料管材及管件的抗壓性能。在應用中，首先將塑料管材及管件置于恒定的液壓環(huán)境中，其次將液體倒入塑料管材及管件至極限，再次堵塞兩端，觀察處于液壓狀態(tài)的塑料管材及管件是否有裂縫和滲漏，最后釋放內部液體，重復上述步驟觀察，如未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，說明塑料管件抗壓性能良好。上述討論僅以液壓為例，在實際應用中應測試氣體或其他液體，視實際需求而定。

6.3 拉伸試驗方法

拉伸試驗主要依靠拉伸設備完成，在生產(chǎn)過程中，要提前控制設備的拉伸速度和拉力，具體參數(shù)根據(jù)塑料管材及管件的情況確定，然后將塑料管材及管件固定在設備上，開啟拉伸設備。在初始參數(shù)條件下，如果塑料管材及管件內無裂紋，則繼續(xù)加大拉伸力，拉伸速度保持不變，持續(xù)循環(huán)，直至塑料管材及管件斷裂。這時可以得到塑料管件的最終伸長量，通過查閱規(guī)格標準可以知道是否合格。另外，考慮到實際環(huán)境溫度對塑料管件伸長率有影響，建議拉伸前控制環(huán)境溫度，盡量保持在2～5 ℃，最佳溫度為3 ℃。

7 塑料管業(yè)的發(fā)展趨勢

7.1 積極更新先進技術，加快塑料管業(yè)發(fā)展

隨著我國的先進技術越來越多，塑料管材的應用和更新也在逐步完成，市場競爭力也越來越大。我國想要更好地發(fā)展塑料管材、更新加工技術，還需要結合市場情況，實現(xiàn)技術創(chuàng)新、嚴格控制質量。同時，在發(fā)展塑料管工業(yè)的過程中，還需要發(fā)展塑料管配套設施的生產(chǎn)技術，利用特殊的生產(chǎn)樹脂，在添加劑和原材料的組成方面加強研究，尤其在檢測技術方面；努力開發(fā)高端產(chǎn)品，提高塑料管的質量。隨著塑料管的技術不斷創(chuàng)新、設備升級和自主設計，可以充分發(fā)揮企業(yè)自身的優(yōu)勢，開發(fā)新產(chǎn)品、新技術和新設備，促進我國塑料管業(yè)先進技術的發(fā)展。

7.2 利用品牌優(yōu)勢開發(fā)市場

結合目前塑料管材的發(fā)展需求，塑料管材的成本不斷上升。但是，針對塑料管消費者的特點，增加的空間相對較小。雖然塑料制品廠家想等原材料成本下降來應對市場運作的壓力，但并不能解決實際問題。要想從根源上解決這個問題，首先，要不斷調整銷售策略，結合多變的市場，制定各種能滿足市場需求的銷售計劃?？v觀塑料制品的發(fā)展，現(xiàn)在國內的塑料管體已經(jīng)進入微利時代。如果塑料管體產(chǎn)品的制造商想要獲得可持續(xù)發(fā)展和穩(wěn)定的上升空間，應該努力美化企業(yè)形象，完善企業(yè)的競爭應對策略，為自身的發(fā)展構筑堡壘，制定長期的經(jīng)營戰(zhàn)略。

8 結語

我國塑料管道制品具有良好的發(fā)展前景，管道檢測只有通過科學的方法和實踐才能實現(xiàn)。管道的質量與人們的生活息息相關，審查部門應該加大力度，對市場上質量較差的管道進行審查，促進中國管道市場的長遠發(fā)展。