提要 探讨了PP—R管的主要性能及在工程中的应用情况，介绍了PP—R管应用的一些经验作法，并指出其尚存的不足之处。

关键词 给水管 PP—R管 应用

0 引言
PP—R管道在欧洲约有十年的使用经验，由于其优良的性能，近几年来其市场占有率遥遥领先于其他塑料给水管。我国的PP—R管材生产及应用也有近两年的时间，到今年底估计国内的PP—R生产厂家将多达30家。希望本文在使广大工程设计人员认识PP—R及选择合适的管材方面能起到一个抛砖引玉的作用。

1 目前市场上常见的给水管材

目前国内市场上常见的给水管材比较见表l。

综合表l可见，各种管材各有优缺点，各有使用场合。根据文献报道，坚硬性结垢是给水管网金属管所独有的二次污染因素，因而塑料管及复合管在水质要求较高场合优势更明显。在国外，使用PP—R，交联聚乙烯(PE—X)，铝塑复合管相对来讲更广泛，它们均具有重量轻、耐锈蚀、不结垢、不滋生细菌、使用寿命长等优点。在德国，各种塑料管材所占市场份额为前三名的是：PE—X管占36％，PP—R管占28％，铝塑复合管占14％。

2 PP—R管的特点

PP管的发展根据原料的不同区分为三种：PP—H，PP—B，PP—R。其主要原料聚丙烯(PP)属聚烯类通用塑料，产量大，价格便宜。聚丙烯作为原料的优点是耐温、质轻，缺点是低温脆性。因而，有必要对其进行改性，使其能扬长改短。

2．1 PP—R管结构

其英文名称是：Propylene—Ethylene Random Copolymer(PP—R无规共聚聚丙烯)。

结构式：

PP—R是采用先进的气相共聚法使PE在PP的分子链中随机地均匀聚合(PE约占3％)，因此既具有较好的低温抗冲击性能，又具有长期耐热和耐压性。

在国外，PP—R被大量用作室内冷热水管。近两年来，国内PP—R的生产、应用发展较快，预计在2000年底年生产量将达l万t。PP—R树脂的性能指标见表2。

根据表2可以看出，PP—R管的弹性模量很小，是钢管的l／250。

假设管段长度为10m，管道中热水温度高于安装管道时的室外温度60℃，在管内水流量及流速相同阶情况下，经计算，PP—R管的伸缩应力是紫铜管的l／5．8。根据上海市建筑产品推荐性应用标准(DBJ／CT50l—99)“建筑给水聚丙烯管道(PP—R)工程技术规程”增补部分的续表4．3．2中所查结果，矽l10的PP—R管在60℃温差条件下的实际膨胀应力仅为15．2kN，是紫铜管计算应力的1／14．5。可见，PP—R管较小的膨胀力在较大程度上可以抵消由于其较大的变形所造成的后果。也就是说，如果用户在管道热膨胀方面处理不当，由于热膨胀造成管道损坏的可能性较小，当然管道外观可能横向变形，影响美观。

2．2PP—R管的特点

PP—R管除具有塑料给水管的通用优点外，还具有以下特点：

(1)无毒、卫生。它的原料是聚丙烯和聚乙烯，在2．1节中可知，其分子式中只有碳和氢两种元素，也没有加入其他有毒的改性剂，卫生无毒。PP—R管在生产、使用、废弃全过程中均不会对环境及人体产生不利影响，是真正的绿色管材。

(2)耐热、保温性能好。PP—R管的最高耐热可达131．3℃，最高使用温度为95℃，长期(50年)使用温度为70℃，完全可以满足常用的工业和民用生活热水和空调供回水系统。同时，PP—R管的导热系数只有钢管的1／200，具有良好的保温和节能性能，还可节省保温材料的厚度。

(3)安装方便且是永久性的连接。·同一牌号的PP—R给水管经热熔连接后，连接处分子与分子完全熔合在一起，无明显界面，整个管道连为一体，在无外力破坏及在正常的工作范围条件下真正实现50年内不渗漏。

(4)原料可回收。与其他的塑料给水管不一样，PP—R的废料经清洁、破碎后可直接作为生产的原料，不会造成环境的污染。

3 PP—R管的应用

3．1 管道的主要应用场合

①建筑物内的冷热水系统；②建筑物内的采暖系统；③饮用水供水系统；④中央空调供回水系统；⑤输送化学介质。

3．2管道的选择

按照不同的使用场合及使用要求，从安全性、经济性、使用年限、安装方式等四个因素确定PP—R管的合适规格。

目前，中国塑料管道专业委员会、全国塑料制品标准化技术委员会等单位正在制订中的“冷热水用聚丙烯(PP)管材、管件国家标准(草案)”中规定：对于热水先根据其设计温度及使用年限确定其应用等级，再根据其设计压力确定其S值，然后根据其管径确定其壁厚；对于冷水管，直接根据其设计压力确定其S值，然后根据其管径确定其壁厚。

目前，由于PP—R管道的国标尚未出台，在设计时可根据各产品的企标选定合适的规格。

(1)用户先按产品在长期连续使用条件下工作压力、温度、寿命的变化关系来选用不同SDR(标准尺寸率)值的管材。当系统安全系数C＝1．25时，企业建议热水管采用SDR值为7．4，6，5的管材；当系统安全系数C＝1．5时，企业建议热水管采用SDR值为6或5的管材。在给定安全系数条件下，标准尺寸率SDR和公称压力PN有一一对应关系。

(2)安全系数C的确定：在一般使用场合，且长期连续使用温度不大于70℃情况下选C＝1．25；在重要使用场合，且长期连续使用温度大于70℃，并有可能较长时间更高温度运行的情况下可选C＝1．5。

(3)冷水管材(＜40℃)按不同的工作压力及安装方式可选公称压力PN1．0—1．6MPa；热水管材可按不同工作压力、使用温度及安全系数选用公称压力PN2．0—2．5MPa的管道。
3．3 管道的安装及连接
    PP—R管道由于外表面光洁度好，硬度相对较高，安装方式较灵活，可明装或暗敷。对于经常有人出入有可能碰撞PP—R冷水管的场合，在其外壁无保护措施的明装条件下，建议其公称压力不低于PN1．6MPa。

PP—R管道的连接方式主要有两种：热熔连接、电熔连接。这两种方式适用于PP—R管材与管材的连接，凡采用直埋安装方式必须采用热熔或电熔。电熔的施工成本较高，主要适用于最后连接或施工不方便的场合。

PP—R管道的另外两种次要连接方式是：丝扣接和法兰连接。这两种方式适用于PP—R管材与金属管或金属配件的连接。丝扣接适用于小口径，法兰适用于大口径。在水表及阀门等有可能需要拆卸的场合宜采用丝扣接或法兰连接。

3．4 管道在设计及施工中应注意的若干事项

各PP—R管生产厂家均对其产品的设计、使用、安装有具体的要求，尤其要注意以下几点：

3．4．1 热膨胀
PP—R管的线膨胀系数为0．15mm／(m·K)，是钢管线膨胀系数0．012mm／(m·K)的12倍，是铜管线膨胀系数o．02mm／(m·K)的7．5倍。较长的PP—R管段，如果无膨胀处理措施，在温差较大时，对于外露的明装PP—R管，将弯曲变形影响其美观；对于丝扣接，将有可能导致渗水。对于热膨胀的解决措施，3．5节将作详细讨论。

3．4．2 熔接操作

不同温度下、不同管径的PP—R管的熔接深度、加热时间、接插时间均有严格的要求，并且在加热及接插过程中不允许转动管材和管件。在宁波大学学生公寓二期的试压过程中，有一个PP—R热水管的接头就发生了爆裂，经分析可能是加热时间不够或加热过程中转动了管材。

3．4．3 吊、支架

各产品的企标针对不同的敷设方式、不同的管径、横管或立管、冷水或热水均对吊、支架作了严格的规定。同时，在各配水点、受力点以及管墙支管节点处，均要求采用可靠的固定措施。

3．4．4 保护措施

对于已安装好的FP—R管，不能重压、敲击、必要时在重要部位采取保护措施。尤其是没有楼层封闭的管道井中的给水支管要注意保护。在宁波大学学生公寓一期的施工过程中，五层的一块砖头掉下来将二层的一个给水支管剪断出一个平整的断面。

PP—R管安装在户外或阳光直射处必须包扎深颜色保护层。

为防止水泵停泵时的水锤破坏管道，可在水泵出水口管段上设置水锤消除器或消声止回阀。

3．5 解决管道热膨胀的办法及工程实例

热膨胀问题比较突出的场合主要是热水系统。

3．5．1 主要办法

上海建筑材料厂提供的资料表明，解决PP—R管道的热膨胀主要有以下几种方式：

(1)小口径管道尽可能直埋暗敷。

(2)在明敷及非直埋暗敷管路中，在空间允许的条件下，尽可能采用自由补偿，如“L”，“Z”形。

(3)半圆形金属托板加固管道。

(4)采用密集的管卡固定约束管道变形。在上述三种方法均受条件限制无法实施的条件下方可采取本办法。

(5)上述四种办法混合使用，根据实际情况采取合适的组合。

(6)采用金属补偿器。除非非常重要并且检修方便的场合，一般不提倡本方法。因为金属补偿器与PP—R管材之间的机械连接是非永久性连接，容易产生渗漏点；另外，金属补偿器的价格较贵，补偿量较小，不太适宜于塑料给水管道的热膨胀补偿。

3．5．2典型工程实例

上述热膨胀的解决办法1—5均已在笔者设计的工程中有所应用。下面举几个典型的工程实例供大家参考。

(1)直埋暗敷：宁波大学学生公寓(1999年，温差△t＝60℃)及宁海汽车东站(2000年，温差△t＝65℃)的卫生间生活热水给水支管采用暗敷。

(2)自由补偿：在宁波大学学生公寓生活热水总上水立管及阁楼层给水水平干管采用“Z”形补偿；在宁海汽车东站生活热水水平干管、空调供回水水平干管利用梁底与楼板之间的空间作“Z”形补偿。热水立管自由补偿示意(层高3．2m，热水立管外径63mm)见图l。

(3)半圆形金属托板加固管道。半圆形托板可采用厚度1．0—2．0mm(视变形量)的镀锌钢板，其内圆弧直径与管道外径相同，将其覆盖在管道靠墙一侧(立管)或在下侧(水平管)。资料表明，采用半圆托板加固管道在相同条件下可减小70％变形量。吊顶内热水水平管金属托板加固示意见图2。

(4)固定支、吊架。在宁波大学学生公寓室内底层热水水平干管和管道井内受空间限制只能采用密集的固定支架固定，管卡间距为1．6m。固定支架详见图3。

(5)上述四种办法混合使用。在宁海汽车东站生活热水水平干管、空调供回水水平干管利用梁底与楼板之间的空间作“Z”形补偿时，由于空间限制，自由臂长度不够，采用“Z”形补偿十半圆形金属托板十固定支架(见图2)。

3．6 工程实例

我院先后成功地将PP—R管道应用于实际工程中，如宁波华升住宅小区(2．4万m2)、奉化溪口交警办公楼(4000平方米)、温岭新河税务所办公楼(6000平方米)、宁波奥崎自动化公司厂房(6000平方米)、宁波大学学生公寓(4．2万平方米)、宁波大学思禹建工楼(6000平方米)、宁波大学外语学院大楼(8000平方米)、宁波大学科技学院实验综合楼(1．2万平方米)、宁海汽车东站(1．2万平方米)等一系列住宅、厂房、办公楼、实验室、公共建筑的生活冷热水及空调供回水工程中。目前，用户的反馈表明：PP—R管材较好地解决了水质发黄问题。由于受所从事的设计工程的限制，我院尚未能将PP—R管应用于饮用水工程，但2000年4月组织的到上海金三角高级住宅区的考察表明，PP—R管应用于饮用水工程是非常合适的。

4 PP—R管材在应用中尚存的问题

由于PP—R生产的国标尚在制订中，各企业均只能根据各自的企标来判定其产品是否合格，行业管理部门缺乏一个有效的监督及检测手段，因而个别企业在生产PP—R管材中尚存在下述四种问题中的一种或几种。
4．1 生产原料选用不规范

从第2节的讨论可知，PP—R的生产原料与FP—H，PP—B生产原料不同，生产出来的产品性能也相差很多。有关资料[；]表明：好的PP—R原料主要来自Boralis和Hostalen等公司，其所提供的原料均有SMR(最小必须强度)保证，并且他们对原材料与管材之间的性能的关系有比较深入的研究。国产原料由于生产时间尚短，或许有好的原料，但那需要时间和用户来检验。部分厂家将并非PP—R原料(姑且不论生产工艺)，却将生产出来的PP管材称为PP—R，并且随意夸大为能使用50年。但是，国际标准ISO／TR 9080明确规定的标准外推法(SEM)要求：在llo℃试验应力为1．9MPa的工作压力下连续测试8760 h(即一年365d)正常工作，方可判定其管材寿命达到50年。PP—H和PP—B原料缺乏SMR数据，也没有8760h的耐压试验，宣传其管材寿命可达50年，没有科学依据。

4．2 生产设备无法保证产品的质量

个别企业受资金的限制，选用较低档次的生产线，生产出来的管材无法达到理想的结晶度、管壁明显厚薄不均匀，尤其是弯处的厚度太薄，无法保证其宣传的50年寿命。

4．3 贯彻生产标准力度不够

目前，国内企业生产技术标准一般参照下述国际标准：管材：参照ISO／DIS 15874．2，DIN 8077，DIN 8078等标准；管件：参照ISO／DIS 15874；3，DIN 16962等标准。

个别企业长期液压试验时间达不到上述标准中规定的时间；还有个别企业在标注产品规格时任意提高其耐压等级。

4．4 不同厂家、不同牌号的PP—R管道热熔连接不牢靠。在宁波某工地，在2．0MPa试压的试压过程中，唯一的渗漏点就是出在两种不同牌号的PP—R管道的热焙连接处。所以，不同牌号的PP—R管道尽量不要热熔连接，可采取法兰连接或丝扣接(视管径而定)。

因此，我们在使用过程中，应配合甲方以对工程质量高度负责的态度选择合适的PP—R产品。不因个别厂家的产品不合格而否定使用；也不盲目在所有场合使用PP—R产品，要认真计算其温度变形及应力(企标中也可查阅)。笔者认为，由于其耐火等级不高，建议也不要作为室内消防给水管，另外PP—R还有一个合适的温度和压力使用范围。

尽管国内PP—R生产及使用中尚有不规范之处，但PP—R管材必将以其优良的性能加速进入国内给水管道市场。最终的受益者将是广大用户。

参考文献

1 徐兰京．给排水管材现状及管道内壁水质分析．给水排水，1999，25(10)：66～68

2 刘伯元，韦恩润，殷强．铝塑复合管．新型建筑材料，2000(5)：4—7

3 张进，李月凤，方文仓，翟跃中．对PP R管材质量存在问题的分析．新型建筑材料，2000(7)：39—40