近年来中国各地都在积极发展建筑用塑料冷热水管,都在逐步淘腐蚀严重、污染水质的镀锌钢管。这反映了我国的经济建设和人民生活已经提商到一个新的阶段。为了使建筑用塑料冷热水管能够顺利地健康地发展,建设部一再要求建筑用塑料冷热水管必须高标准严要求,三令五申禁用假胃伪劣产品;这是十分正确的政策引导。我国生产塑料管已经有近四十年的历史,有成功的经验也有失败的教训。最主要的教训就是以前有过一个时期由于标准落后,质量低下,在一些地区应用塑料管出现过大量问题,严重影响了塑料管的声誉。在国外建筑用塑料冷热水管的应用中也出现过重大质量事故,造成严重经济损失。我国目‘前正处在发展建筑用塑料冷热水管的起步阶段,我们应该吸取历史的经验和教训,从基础开始先把标准工作做好,然后严格按照标准要求稳步的发展生产和推广应用。
建筑用塑料管和其他用造的塑料管有一个明显不同的要求:建筑用塑料管(国际上通常的)要求保证50年使用寿命。而其他用造塑料管一般要求寿命比较低,例如工业用农业用的塑料管一般都不需要保证很长寿命(甚至有一种灌溉用塑料管只用一年)。建筑用塑料管常常需要埋没,一旦发生问题修复比较困难,往往造成不小的经济损失。例如:如果一幢高级住宅楼中地板采暖的塑料管发生破裂,造成的直接的间接的损失有可能要比整个管道系统的原造价还大。所以从事建筑用塑料冷热水管设计、生产、经营、安装和使用的各方面要有一个共识:建筑用塑料冷热水管必须高标准严要求,只有在广大用户中树立起建筑用塑料冷热水管的信誉,中国的建筑用塑料冷热水管才能顺利和健康的发展起来,成为为各方面带来经济效益的新领域。反之,如果由于管理上的失控,工作中的失误,建筑用塑料冷热水管在应用中出现重大问题,
目前欣欣向荣的大发展形势应可能受到严重挫折。
我国目前正在起草建筑用塑料冷热水管产品的国家标28,国家标准将基本上等同采用最新的国际标准(也是最新的欧洲标准)。建筑用塑料冷热水管的最新国际标准是:
聚丙烯管材管件IS0/DISl58741999(prENl22021999)。
交联聚乙烯管材管件IS0/DIS
158741999(prEN 122021999)。
聚丁烯管材管件IS0/DID
158741999(prEN122021999)。
氯化聚氯乙烯管材管件IS9/DIS
158741999(prENl22021999)。
建筑用塑料冷热水管国际标准有三个方面特别应该引起我们的注意:
1.建筑用塑料冷热水管国际标准对于材料的长期耐温—耐压性能提出明确的严格的要求。
2.建筑用塑料冷热水管国际标准对于使用条件进行了分级,并根据使用条件分级来选
择管材壁厚系列。
3、建筑用塑料冷热水管国际标准对于管道系统连接的可靠性规定了明确的强制的测试项目和要求。
下面我们共同来讨论一下这三个问题。
1.建筑用塑料冷热水管国际标准对于材料的长期耐温。耐压性能提出明确的严格的要求
1—1原因是塑料管的长期性能和短期性能有很大差别
塑料管和金属管在性能上最大的差别就是塑料管的使用寿命与其使用的温度和应力(由内部压力在管壁产生的应力)有显著的关系,换句话说如果使用的温度高、应力大寿命就明显地减少。聚烯烃类塑料管在同样的应力下如果使用温度提高10℃度,使用的寿命就大约要减少2.5倍,例如某种聚烯烃塑料管在某个应力下工作,使用温度60℃度时寿命可以保证50年,使用温度提高到70℃度时使用寿命就只能保证20年了。在同样的使用温度下应力的大小对于塑料管使用寿命也有明显影响,例如PP—R管在60℃度使用,应力在48MPa时寿命可以保证50年,应力在8MPa时寿命就只有10年。塑料管的寿命就是这样显著地取次于使用条件—温度和应力。由此可见,塑料管在短期内能够承受的温度和压力(应力)和要保证50年寿命所容许的温度和压力(应力)之间有很大的差异。塑料管是不能用短期试验的结果来判断其长期可靠性的。(现在有的企业只对产品做一些短期的试验就声称可以使用50年,这是完全不科学的。有的企业在不说明保证多长寿命下单独讲其产品能耐多高的温度,也是没有实际意义的)。
所以,为了保证建筑用塑料冷热水管在满足要求的使用条件—温度和压力(应力)—下能够安全使用50年必须要有一套科学的严格的方法。
l—2塑料管长期性能的测定已有国际公认的标准方法
近几十年来世界各国对于塑料管的长期性能进行了大量的试验和研究,并且从实践的应用中吸收了丰富的经验和教训,已经在世界范围内基本上取得了一致的认识,形成了一整套怎样试验和怎样判断塑料管长期性能的科学的严格的方法。我国是新兴的发展中国家,我们可以吸收这些科技成果来加快人我们发展的步伐。(实际上是我国目前还没有齐备完全独立地去试验和研究的条件)。这些科技成果和经验就汇集在国际上的先进标准中,特别是集中在已经被绝大多数发达国家共同接受的IS0国际标准(酗欧洲标准基本上或完全等同)中。对于建筑用塑料冷水管最重要的长期耐温耐压性能,最基础的国际标准是ISO9080。
对于建筑用塑料冷水管最重要的长期耐温耐压性能,最基础的国际标准是ISO9080。
对我们这些设计,生产使用建筑用塑料冷热水管的企业和人士,并不必要都去搞清以ISO9080为中心的一系列有关标准的方法细节和数学原理等。但是我们应该知道其基本的原理,能够利用其得出的结果,从而理解建筑用塑料冷热水管有关产品标准的思路,不会被一些误导所迷惑,做到这一步并不困难,下面就简要介绍当今世界公认的判断塑料管长期耐压性能方法的基本原理,说明怎样利用其结果——表明塑料管长期耐压性能的图表。
因为月标是保证塑料管长期使用的可靠性,又知道其寿命和温度及应力有显著的关系,所以基本原理就是必须对于每种塑料管进行长期的不同使用温度的耐压性能试验来搞清其寿命和温度及应力的关系。试验的结果一般用塑料管长期耐压性能试验来搞清其寿命和温度及应力的关系。试验的结果一般用塑料管长期耐压性能图表表明。下面就是标准的PP一R管的长期耐压性能图。

这种图的纵坐标是应力(由内压力产生管壁内环应力)单位是MPa,横坐标是使用寿命(即到管材发生破坏的时间)单位是时和年。图中是一组曲线,分别代表不同温度下的性能,使用时先根据使用的温度选择相应的曲线,然后根据应力就可以在曲线上查出其使用寿命;反过来,根据要求的使用寿命可以从曲线上查出允许的应力。
塑料管长期耐压性能是怎样做的呢?简单讲是把一个个塑料管的试样放在保持一定温度的恒温槽内加上不同的恒定压力(即产生不同的应力)试验英寿命一既达到破坏的时间。步骤是:在某的温度下,先加一个较大约应力,试验结果必然得到一个较短的寿命;再加一个稍小的应力,试验得出一个稍长的寿命;就这样一步一步试验下去就可以得到在个使用温度下的应力和寿命的对应关系,整理后就得到塑料管长期耐性能图上的一曲线。原理就这么简单,塑料管的长期耐压性能是通过一系列试验测出来的,结果可以从长期耐压性能图上查出。
但是实际上要复杂得多,一方面是不可能做(也等不了)太长期(几十年)的试验,长期的性能是按国际标准的方法从一系列时间不太长(但不可太短要有超过一年的)的试验结果推算出来的。另一方面试验中在同样的条件下也不是每次得到同样的结果,即试验的数据还有随机分布的现象,试验的结果是应用数理统计的方法整理出来的。怎样试验、怎样推算、怎样整理就在以IS09080为中心的一系列国际标准中有明确的规定,而且得到了各国的公认。对一种塑料管材料做一次这样正规的长期耐压性能试验需要一年多时间和相当高的费用,但是国际标准要求必须这样做。我们已经在进行把IS09080标准转化为中国国家标准的工作(已报批),但是目前我国还没有能够承担这样试验的条件。(所以目前我国塑料管应用的长期耐压性能图都是国外的。国内开发新材料要做正规的长期耐温耐压性能试验目前只能委托国外的试验室去做。)
l—3建筑用塑料冷热水管国际标准明确规定对于所用的原材料必须达到标准要求的长期耐温—耐压性能
建筑用冷热水管要保证在使用温度和压力下能无全使用50年,对于建筑用塑料冷热水管的长期耐温-耐压性能就必须有严格的要求。而决定建筑用塑料冷热水管长期性能的基础和关键是所用原料的特性。所以,在建筑用塑料冷热水管的国际标准ISO和欧洲标准EN中先就明确地要求原材料达到标准要求的长期特性。例如;聚丙烯冷热水管国际标准ISO/DIS
l5874—2.2(prENl2202—2)中有PP—R,PP—B,PP—H的三张长期耐压性能图(称参考曲线),标准中明确要求管材的材料按ISO9080评定要达到标准中参考曲线的性能。我国正在起草的聚丙烯冷热水管标准肯定也将这样要求。
所以,必须注意的是:今后生产聚丙烯冷热水管的企业在向用户提供产品时必须提供所用原材料长期耐温耐压性能合格的证明,生产聚丙烯冷热水管原材料企业向管材管件厂销售前也要有长期耐温耐压性能的试验报告。按ISO9080做正规的长期耐温耐压性能试验需要一年多时间和相当高的费用,但是这是保证建筑用塑料冷热水管可靠所必须的,因为建筑用塑料冷热水管产品标准中其他的种种规定都是以其材料达到标准要求为前提的。
目前国内生产PP—R管的企业大部分采用进口原材料,可以要求外商提供长期耐温耐压性能的证明。国内几个大石化企业在计划开发严P—R原材料,希望要早准备按IS09080做长期耐温耐压性能的试验。
现在国内还有一些单位在尝试开发新的建筑用塑料冷热水管材料,有的不了解符合国际标准的PP—R管材料是按特种工艺合成出来的,是属于无规共聚聚丙烯类的,一种达到规定性能要求的专用管材料,PP—R不是国内常见的改性聚丙烯或增强聚丙烯,不是用其它种类聚丙烯通过物理或化学方法后加工能做出来的。值得注意的是:面对国内PP—R管市场的兴起;有人把自己开发的某种聚丙烯料就称为PP—R料,在没有做正规的长期耐温—耐压性能试验下就说可以用来生产建筑用塑料冷热水管,这是会造成混乱和误导的。我们认为开发新材料不应该限制,但是应用新材料必须十分慎重(尤其是要用在建筑用塑料冷热水管)。按国际标准和既将出的国家标准,不能达到标准要求就不能称PP—R管材专用料。
1-4从长期耐压性能图可以明确判断材料是否适用,也可以清楚的说明PP—R和PP—B的差别。
前一时期国内市场上出来一种称为PP—C的管材,不少人搞不清PP—C、PP—R和PP—B的差别,造成不少误解和混乱。其实,PP—C是共聚聚丙烯的统称,性能上相差不少的PP—R、PP—B都属于PP—C类,所以在标准中不可能有PP—C管。在国际标准中聚丙烯的冷热水管有PP—R,PP—B,PP—H三种。市场上被称为PP—C管的实际上是PP—E管,其原材料是嵌段共聚聚丙烯类的管材专用料。PP—B管是冷热水管的一种,价格比较便宜,但是耐热—耐压性能和PP—R管有不小的差距,所以是不能混淆的。
从PP—R和PP—B的长期耐压性能图上可以看到两种材料用于冲水管时(在20℃度下工作),对应50年使用寿命的应力在PP—R是9.6MPa;在PP—B是8.6MPa。如果用于热水管(在70℃度下工作),对应50年使用寿命的应力在PP—R约是3.2MPa;在PP—B约是1.7MPa。相关近一倍!所以按ISO/D1S
15874—2.2(prEN 12202—2)标准中规定,在同样使用条件下选择管材壁厚时,PP—R管和PP—B管的壁厚要相差很大。例如:使用条件分级2,设计压力6bar,直径25毫米的管材:PP—R管的壁厚3.5毫米,PP—B管的壁厚要5.1毫米。如果使用条件分级2,设计压力8或10bar,PP—R管可以相应的采用壁厚4.2和5.1毫米,而PP—B管就不能用了(因为要求的壁厚太厚了)。由此可见PP—B管只能应用在使用温度和设计压力较低的热水管(或者不要求保证50年寿命的场合)。
从这个实例我们可以进一步理解为什么国际标准要对原材料提出明确,的严格的要求因为各种热塑性塑料原材料的长期耐温—耐压特性相差很大,如果原材料不合格,其它做得再好也是不能用的。
2.建筑用塑料冷热水国际标准对于使用条件进行了分级,并根据使用条件分级来选择管材壁厚系列。
2—l建筑用塑料冷热水管的设计难题在温度不是恒定的。
建筑用塑料冷热水管的产品标准中最重要的内容之一是怎样根据使用的条件和要求来选择管材的壁厚设计时选择的壁厚差一点可能使用寿命就差不少。所以设计建筑用塑料冷热水管必须按标准进行才有保证。
如果塑料管用于冷水设计比较简单,终年就在20℃度下工作,从长期耐压性能图上查出20℃曲线上对应50年寿命的应力,再除以一个大于一的设计系数(考虑各种意外因素的安全系数)就可以得到设计时用的许用应力。有了设计依据的许用应力,就可以按设计压力计算出壁厚了。建筑用塑料冷热水管的设计比较复杂,因为他不是终年工作在一个不变的温度下,尤其是应用于地板采暖和散热器采暖的热水管,在一年内有时受高温,有时就在低温。所以不能如冷水管那样直接从长期耐压性能图中直到应力,需要有一套计算的方法才能求出设计时许用的应力来。
2—2国际标准规定使用条件分级是为了方便标准的使用者
为了方便标准的使用者,最新的IS0的冷热水管产品标准把使用条件分成了四个等级(实际上是把很复杂的使用情况做了适当的简化和换算),对设计压力也规定了4、6、8、l
0bar四级。并且在每种塑料冷热水管的产品标准中根据这四种使用条件分级和该种材料的长期耐温耐压性能应计算出厂每种使用条件下的设计应力,再根据设计应力对应这四种设计压力计算出了应该选择的壁厚系歹6。如果使用者认为自己的使用条件可以和标准中的使用条件符合,就可以很方便地直接从标准的表格中查出应该选择的管材壁厚系列(既对应不同直径有不同壁厚)不必再做任何计算。(如果标准使用者认为自己的使用条件和标准中有的四级都不符合,标准也容许使用者另定使用等级,但是要按照标准介绍的方法自己去计算设计应力和查出应该选择的壁厚系列)。我们征求了国内一些建筑设计和管理部门的意见,认为根据中国目前的情况,建筑用塑料冷热水管可以就按这四个使用条件分级设计和使用。下面简单介绍四种使用条件分级和怎样根据使用条件及计压力选择壁厚。
(这些使用条件是怎样从实际上比较复杂的温度—时间分布通过简化和换算得到的可以从国际标准ISO
10508中找到说明。怎样根据使用条件和管材材料的长期耐温耐压性能图计算出对应于每种使用条件分级的设计(许用)应力可以看国际标准ISO
13760 Minet’S规则,这里就不介绍了。对于我们标准的使用者来说知道其推导的基本思路,明白其规定是有科学根据的就可以了。
2-3在冷热水管国际标准中规定的使用条件分级
在塑料冷热水管国际标准(如在聚丙烯管材标准ISO/DIS
15874-2.2(prEN 12202-2)中规定的四种使用条件是:
| 使用条件分级 |
TD设计温度 |
Tmax最大工作温度 |
Tmal故障温度 |
应用实例 |
| ℃ |
时间 年 |
℃ |
时间 年 |
℃ |
时间 小时 |
| 1 |
60 |
49 |
80 |
1 |
95 |
100 |
供热水(60℃) |
| 2 |
70 |
49 |
80 |
1 |
95 |
100 |
供热水(70℃) |
| 4 |
20
40
60
|
2.5
20
25
|
70 |
2.5 |
100 |
100 |
地板采暖
低温散热器采暖
|
| 5 |
20
60
80
|
14
25
10
|
90 |
1 |
100 |
100 |
高温散热器采暖 |
这里说明两点:
1)为什么没有“使用条件级3”?在1995年通过的ISO
10508冷热水管基础标准中原来规定有“使用条件分级3”,是应用于低温地板采暖的(设计温度在30—40℃度,最大设计温度50℃),在ISO新的冷热水管产品标准中没有列入这个等级,估计是因为只有少数国家采用这种低温地板采暖。
2)使用条件分级l和2都是应用于供热水时,一般一个国家只选择一种,如德国就选择分级2(设计温度70℃)。我国建筑设计和管理部门(部分)意见我国供热水选择使用条件2比较合适,但是考虑到国内各地情况差别较大,我国国家标准中准备也保留使用条件分级1。
2—4从一张表就可以根据使用条件分级和设计压力查出应该选择的壁厚
在起草的我国建筑用聚丙烯冷热水管国家标准中将列有一些表格,使用者可以根据使用条件分级和设计压力查出应该选择的壁厚。例如:PP—R管材应用在使用条件分级2,就可以从下表查管壁壁厚(系列)。
PP—R管材使用条件分级2(供给热水,设计温度TD
70℃) (设计应力o D2.13MPa)
请注意:
1)ISo(EN)标准中管材的壁厚系列是称为“管材系列S”,根据ISO
4065的规定“管材系列S”有2,2.5,3.2,4,5,6.3,8,10共八个。数值越小管壁越厚。今后建筑用聚丙烯冷热水管上也将标明管材系列S值。(我们意见不用PN标志。PN的含意是公称压力,是指管材应用在冷水时可以承受的压力。在建筑用塑料冷热水管上标志PN容易使人误解,因为一般人并不知道塑料管用在热水时所允许的压力要和用于冷水允许的压力相差很大,可能误以为用热水时压力也可以达到此PN值。
2)表上说明PP—R管在“使用条件分级2”的情况下“设计应力op2.13MPa“。这是标准根据PP—R材料的性能和”使用条件分级2“的温度—时间分布,按有关标准计算出来的。所以标准使用者不用自己去计算。
3.建筑用塑料冷热水管国际标准对于管道系统连接的可靠性,规定了明确的强制的测式项目和要求。
应用塑料管中最容易出的问题就是管道系统连接的可靠性,换句话说毛病常常出在管材管件的连接处。这个问题在建筑用塑料冷热水管更突出,因为不仅压力有变化,温度也在变化(管材管件反复地热涨冷缩)。我国建筑内生活用供水的管道的连接处还特别的多,根据建筑设计部分统计在国内住宅中平均一米多就要有一管材管件的连接处。
近年我国逐步推广使用建筑用塑料冷热水管,初步的经验和教训也告诉我们对于管道系统连接的可靠性应该充分地重视。我国过去的塑料管标准往往是管材管件分定两个标准·,两个标准都只规定管材管件管件本身必须达到的要求,对于管材管件连接起来后能否保证可靠,标准中都没有规定测试项目和性能要求。显然这是不科学的,也是目前在连接中出现大量问题的一个根源。
建筑用塑料冷热水管国际标准在管材管件两个分标准中都明确规定管材管件连接后要达到可靠性的要求(称为系统适用性)。每种塑料冷热水管的国际准都有一个分标准;第五部分系统的适用性。在其中明确规定对于连接的可靠性要做那些测试和必须达到的要求;我们征求了各方面的意见,都认为我国的国家标准也要在管材管件的标准中明确提出对于连接可靠性的测试要求。虽然目前我国还没有做这些测试的经验,测试的装备也还有待开发,但是都认为要尽快把这方面的欠缺补上。希望从事建筑用塑料冷热水管的各方面注意。
在建筑用塑料冷热水管国际标准中规定的连接可靠性测试项目和要求:
注意:根据管材管件连接方法的不同,要求的测试项目不同
| 测试项目 |
连接方法
|
| 承插熔接SW |
电熔连接EF |
粘接SC |
机械连接M |
| 内压试验 |
做 |
做 |
做 |
做 |
| 弯曲试验 |
不做 |
不做 |
不做 |
做 |
| 拔出试验 |
不做 |
不做 |
不做 |
做 |
| 热循环试验 |
做 |
做 |
做 |
做 |
| 压力循环试验 |
不做 |
不做 |
做 |
做 |
| 真空试验 |
不做 |
不做 |
做 |
做 |
聚丙烯和聚丁烯管因为主要用热熔连接,要求做的测试比较少。交联聚乙烯管和铝塑管等用机械连接的建筑用塑料冷热水管就要求做全部六项测试。我们理解是根据实际经验机械连接比较容易受外界影响(如压力变化造成的振动可能影响机械连接的密封性)。
估计开展这些试验中比较困难的是“热循环试验”。根据EN12293规定:试验时要把管材管件按要求连接起来,通过5000次冷热水循环不泄漏。冷水温度是20℃,热水温度根据使用条件而不同(使用条件分级1和2的用90℃使用条件分级4的用80℃使用条件分级5的用95℃。)每个循环30分钟,高低温各15分钟。所以总共需要做2500小时(104天)。希望国内的检测中心要尽快准备好做这项试验的条件,估计今后经常有企业来委托检测中心做此项试验。(按标准这些连接可靠性试验属于形式试验,生产企业不必都自己有试验装备。)
4、建筑用冷热水管生产过程对产品质量的影响。
近年来,国内化学建材继“铝塑复合管”“热”后,又欣起了一个“PP—R”“热”,以“PP—R管”与“铝塑管”相比。“PP—R管”基本上有三点优势:其一是生产过程简单,设备投资小;其二是管材管件采用热熔焊,连接可靠,并且管件结构不影响流量:其三是可以回收,资源可以再利用。但是也应注意到“PP—R管”也有弱点:
首先是由于材料许用应力低,因此管材壁厚较厚,不仅影响材料成本,同时在相同外径下,有效流通截面也比其他管材小;另一个就是国内目前尚不能提供无规共聚聚丙烯管材专用料,不仅现在需要进口,而且在近几年,国内石化系统也没有购买“PP—R”,原料生产技术的实际行动,因此在相当一个时期内,国内的“PP—R”管材生产需要依靠进口原料。
人们注意到,国内一些负责任的大企业(如扬于),向用户提供的原料标明是“聚丙烯管材专用料”,没有“无规共聚”或“PP—R,,标志,它已经通过了1000小时的测试,现正在国外作8760小时的测试。而一些小企业却“明白”标志是“PP—R,f。应该讲,国内所有提供的原料,包括韩国在国内市场销售的原料都不是国际标准规定的“无规共聚聚丙烯管材专用料”,国内管材生产厂在选用应该注意区分其使用范围和条件。
目前国内已经有多家设备制造厂推出了“PP—R管材专用生产线 并己形成了相当的销售量,相信在这次顺德会议上亮相的设备生产企业将更多,与当年的铝塑复合管生产线相似,这些生产线的配置和价格区别是很大的,不算合资企业,国内生产线价值高的在100万,甚至120万。低的只有不到30万,当然价格不能说明全部。但我们认为,作为“PP—R管材专用生产线与普通聚烯烃管材生产线是不能完全一样的,生产线上一些有的技术特征是必须保证的,这样才能生产出合格的管材。
按照ISO15874—2.2规定,PP—R首树生产厂在生产过程中要进行规定的取样检测,规定如下:每24小时取样一次,在95℃环应力4.2Mpa条件下,做压力试验22小时不破裂。或者每周取样一次,在95℃环应力3.8MPa条件下,做压力试验165小时不破裂。这二种做法,企业可任选其一,并且是列为出厂检验项目。这一点比较我们过去生产塑料管材,包括生产铝塑管所规定的批次检验而言,这种检验就严格得多了。国际标准所以这样规定,我们理解是在“PP—R”管材生产中除去要选用合格的原材料,还要有好的设备和正确的工艺。
目前国内仅有少数管材生产厂配置有引进的“PP—R”管材生产线,而且价格都在500万人民币左右,因此消化吸收国外先进技术,“PP—R”生产线国产化是完全应该的。
按我们目前所掌握的不多情况,下面就引进国外先进的生产线和国产生产线,在技术设计上的差距讨论一下,供大家参考。
4.1挤出机(主机)
进口生产线所配主机一般功率很大,螺杆的转速也很高,相应产量也比较高,下列进口生产线所配挤出机的参数可供参考。
| 螺杆直径 |
长径比 |
主电机功率 |
螺杆最高转速 |
PP挤出最大量 |
PP—R管材产量 |
| ø65 |
30:1 |
90KW |
250转/分 |
140Kg/h |
100-120Kg/h |
| ø90 |
30:1 |
132KW |
125转/分 |
250Kg/h |
180-200Kg/h |
国产生产线所配挤出挤出机由65,一般主电机功率为45KW,螺杆最高转速为110-120转/分,最大挤出量(PP)在80Kg/h,由于提高产量是一个复杂的问题,我们不主张一味加大主电机功率,因为如果整个生产线技术设计跟不上去,加大主电机功率,不一定能取得预期的产量提高值,实际上在主电机功率90Kw时,产量120kg/h,这时的产最功率比与主电机功率45Kw产量60Kg/h时是一样。此外,国内加工螺杆用的38CrMoAIAL的强度也与国外的同类材质有很大差距,有资料表明几乎差一倍;因此过大的功率有扭断螺杆的可能。
挤出机螺秆:考虑到PP—R原料导热系数较低,粘度较大难以塑化,因此进口挤出机一般径比30:1,国产机一般在28:1—30:1,差距不大。螺杆形式:进口机一般推荐屏障型(分离型),国内一般用混炼型,屏障型螺杆在高速运行下优势明显一些,在低速运行下与混炼型差距不大。另外就是屏障型螺杆压缩比小,有利于PP—R在低压力状态下挤出,但屏障型螺杆加工成本高。
最后,进口生产线都带一套自动称重加料系统,根据国内使用过的厂家反映,对保证挤—出稳定和产品均匀性是起作用的。国产的生产线一般不配置,估计主要是想把生产线成本降下来,但是国产许多双螺杆挤出机是带有非常精确的定量加料装置的,因此如要配置并不困难。
4—2机头(口模)
每条生产线一般要配若干套机头,机头要占据生产线成本的相当比例,并与产品的质量有直接关联,因此这是一个重要部件。进口生产线一般配置螺旋式机头,也有配置花蓝式机头(巴登—震雄),都属于无合料缝、低压挤出机头。
我们使用芯棒式机头用于PP或PE管材挤出已有20年历史。在过去使用流动性能较好的聚烯烃材料挤出管材时,合料缝的位置通常是肉眼不能分辨的。但是,在进行爆破试验时,绝大多数破裂是沿纵向发生的,由此可见,无论能不能用肉眼分辨出合料缝,合料缝是客观存在的,并是一个薄弱的环节。当芯棒式机头用于“PP—R”时,由于“PP—R”粘度大,流动性不好,这个现象就会更明显,“因此作为专用生产线不应该配置芯捧式机头。
国外生产线选用螺旋式机头;除去在避免合料缝外,更重要的原因,在于实现腕挤出。由于芯棒式机头物料是分成若干股进入口模的,为了将这几股料流弥合,必然要设置比较大的机头压缩比,因此物料挤出时要受到较大的阴力,必然挤出的压力就比较高,原料在较高压力下挤出,不仅影响产量,由于增加了物料在机筒内的停留时间,也将影响材料的性能。而螺旋式机头的机头阻力如设计正确,则比芯棒式机头小得多,这也是进口设备一再宣传“低温低压挤出”的原因所在。
4—3定径、冷却
进口生产线非常重视定径、冷却,一般配置四个6米的冷却箱,二个真空冷却箱,二个喷淋冷却箱,冷却长度达24米,主要是由于进口生产线产量很高,“PP—R”管材的壁厚又较厚要使管材无分冷却,相应就需要较长冷却长度(时间)。国产生产线由于挤出机挤出量较低,冷却长度也就较短,一般在9—12米。冷却长度还与气候有关,应按实际需要设置,进口生产线一般对真空冷却水箱还要设置l—2段的冷却温度控制,即逐级冷却,防止急冷,延长物料结晶时间,提高结晶度,获得较好的机械—物理性能,国产生产线多数采用了类似铝塑管(对接焊)生产线上的浸泡式真空水箱,应该讲冷却温度的控制比较容易实现。
真空定径套应该注意定径长度要足够,以保证稳定生产,另一个问题就是要注意管材壁厚的不同会造成收缩率较大的变化,同一口径管材,由于壁厚系列不同要配置不同尺寸约定径套也是正常的。
4—4在线检测
进口生产线,一般配置有在线的外径和壁厚均匀度检测,国产生产线目前还没有配置:的,主要原因是国内不能解决测厚议器、,进口测厚议最低档次在30万人民币,好一些的在l30—150万人民币,与整个生产线的成本根本不匹配。我们认为管材外径可控制因素少,主要靠定径套内径尺寸来确定,因此外径在线检测就不一定配,而壁厚均匀度则是一个需经常检测和调整的,因此配上一个测厚仪能大大方便操作,并节省许多原材料。
最近天津熠公司开发成功了用于管材生产在线检测的壁厚偏心测量仪,分辨度可达0.0lmm,价位在十几万元,用户不妨试下。
以上对于建筑用塑料冷热水管国际标准和“PP—R”管生产线的介绍可能有不当之处,请大家批评指正。
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