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美国塑料管道学会 塑料管道手册郑茂鼎 夏德楷译第一章 管道用塑料 聚氯乙烯 聚乙烯 丙烯晴-丁二烯苯乙烯 苯乙烯橡胶 聚丁烯 聚丙烯 醋酸丁酸纤维素 热固性塑料 标志代导 小结第二章 挤压 模塑第三章热运动 线性热膨胀系数 地下管道 地上管道耐化学性 化学品 塑料类型 接触时间第一部分 管道用塑料 加工工艺设计参数 安装第一章 管道用塑料不一样塑料其特征差异很大，她们特征范围同金属领域中所碰到不相上下。这个范围包含和金属不一样类别性能和取决于所考虑特殊性质。塑料不仅因化学类别不一样，其性能改变很大，而且在同一化学类别中差异也不小。所以对于一个塑料在某种特定应用中成功或失比并不能说明其它塑料(即使是同一类型)在这个应用中运行情况当然没有些人指望用于制作淋浴帘子和垫片聚氯乙烯塑料用来做压力管道会得到令人满意结果。淋浴帘子和垫片材料是一个类似橡胶软性材料而管子材料则是坚硬和刚性。因为多种塑料性能差异很大，而且有大量成功应用实例，即使一篇扼要叙述整个塑料领域文章将会很长。所以本文叙述将关键限于管道应用力面相关特种塑料及其性质。不过，必需着重指出，用于特定场所管道必需选择适宜塑料品种和配方。很多塑料管道在使用中失败原因能够追溯到因为选错品种和(或)配方、处理错误或不合适工程施工而引发。塑料技术用语可按A5TM D 883标准“相关塑料术语定义”和ASTM F 412标难“相关塑料管道系统术语定义”采取缩写可按ASTM D1600标准“相关塑料术语缩写”要求。应加以说明是在塑料工业中， “树脂”和“聚合物”二者可通用。复合物是指树脂加上添加剂，诸如稳定剂、润滑剂、加工改良剂、填料等混合物。术语： “聚合物”或“聚合学”，对熟悉这些材料基础理论知识人是常常使用。通常说来，多种聚合物是由高分子量分子所组成，而且作为这个领域内听有材料，即使它们在分子数量上有很大差异，但全部表现出能遵照一样物理化学定律。按工艺和工程方面分类，聚合物能够分成多种材料类别：即塑料、橡胶、纺织品、纸、木材、皮革、粘合剂、涂料、沥青材料、浆糊和糊精、纤维素、酪素等。在动物体内和植物组织内大多数物质也是聚合物。“聚合物”和“聚合”单词如和“塑料”连在一起使用时，指是用通常术语描述它们性质基础物理化学原理。在这些论据中，“塑料”这个词被定义为“一个材料其关键成份为高分子量有机物质，最终状态为固态，而且在制造成加工组员终产品一些阶段，能够流动成形”。这个定义对于不熟悉化学、整合学或相关工艺学大家是不够。所以有必需根据它性能进行初步讨论。最初对这些材料选择“塑料”一词是因为这些材料在常温或靠近常温时呈塑性状态(一个很陈旧观念)，而多数材料是在一些温度下呈塑性状态。对于钢、混凝土、玻璃等多个材料，在室温或靠近常温时应力应变性质基础上和时间无关，但当温度升高后，它们和时间就相关了(那是处于塑性状忠下)。所以若一根钢棒抗拉强度是在室温下测量，以在5分钟或5周(50400分钟)内使钢棒断裂速率施加裁荷，则所测得抗拉强度基础一致。不过，对于每根钢棒在较高温度下测试，则在较长负荷时间下将得到较低抗拉强度。这后者条件，称为塑性状态即应力应变或负荷变形性质和时间相关。塑料在常温或靠近常温下，局部处于塑性状态，此局部塑性状态范围，视类型、成份、温度和应力或负荷而定。所以，一个聚氯乙烯管子成份，在60至70秒内，它在水压(圆周)应力7500磅英寸2下破坏，1000小时内，在5600磅英寸2圆周应力下破坏，在100000小时(1143年)内，为4500磅英寸2，在50年内，为4100磅英寸；在880000内，为磅英寸2。这些长久强度，是从要求复合物试验数据所推导最小均方重对数回归方程统计估计。在塑性状态下，塑料和其它材料成功利用，需要进行正规工程设计。在选择材料时，必需把和时间相关原因考虑进去。塑料另一个关键方面就是温度和压力结合，在此情况下，物料将流动，所以能够模塑成多种形状，如管件，也可挤压成多种型材，如管子。在这方面，大家把塑料分成两类，通常称为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料就是能够在温度升高时变软，温度降低时变硬，可反复进行这么过程。热固性塑料则相反，在模塑和成型过程中进行团化，而且因为化学反应结果(因为加热或添加化学品，或二者兼有)而引发成为坚固难熔和不溶于有机溶液物体。用热塑性塑料制成产品，能够将它粉碎成颗粒状重新进行模塑；而热固性塑料，当固化后，就不能再次模塑成形。即使大多数塑料能轻微吸水，水是不会产生腐蚀或其它危害。所吸收水量和产生影响随塑料品种和配方而各异。在多数情况下，吸收少许水是有益，通常能够产生较高抗冲击性能和较大韧性。对于中性盐溶液比如氯化钠，其影响和单纯是水情况相同。多数(但不是全部)塑料不受酸性或碱性盐类影响。对于有机溶剂作用，随塑料品种和成份不一样改变很大，比如，多数酸类和酮类对聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)管子成份无影响，但大多数配类和酮类能够溶解醋酸丁酸纤维素(CAB)。塑料除了有高度耐化学性能外，当和多个金属管道材料接触时能免受腐蚀。塑料密度比其它管道材料要低得多，制成塑料管子便于运输和铺设。一些塑料和其它管道材料密度列在表1中。即使有塑料比其它塑料更柔软些，比如聚乙烯和I型聚氯乙烯相比；但当塑料和混凝土、粘土或铸铁相比较，则塑料全部比较柔软。这种柔性有利于装卸、安装和设计地下装置。多数塑料含有高抗冲击性能，这同它们固有柔性结合在一起从而产生了一个高韧性。塑料管子光滑表面，使流动时产生较小摩擦系数，并可预防内部沉积物生成。它们低热传导性能，使热损失(或得到热量)极少；这么在油料输送过程中要比采取其它含有高导热系数材料制成管子使物料温度保持得更为均匀。输送热液体塑料管道，除非有良好保温，其外表面温度极少会靠近液体温度。塑料热膨胀系数比很多其它材料为高，它是金属6至10倍。所以在设计使用温度改变较大管道队必需考虑这个原因。但因为塑料比较柔软，弹性模数低，故单纯温度作用并不像预期那么大。部分一般管材热膨胀系数列在表2中。在大多数塑料中所用基础聚合物或树脂不会直接收细菌和毒菌侵蚀，因为塑料不能作为这些生物体食物。好多年前，一些复合物组成部分遭受这些生物侵蚀，而塑料工业使材料有了很大改变，这些材料不能作为生物食物。用于塑料管道配方，通常不会遭受细菌和霉菌侵蚀。少数可被这些生物侵蚀塑料成份，若在配方中混以杀菌剂是很轻易做到免受生物之害。需要注意是：当生物体能得到足够营养，理想生长条件，而且新陈代谢产物是控制在位它们不会毒害生物体(在部分情况下、在部分特殊情况下和没定情况下)，那么由细菌和霉菌所引发酌新陈代谢产物可积聚到一定数量，它们将会损害玻璃、金属、陶瓷制品和多种有机材料。这些新陈代谢产物因生物体不一样而各异，它能够有酸、碱、酯、酮、乙醇等介质。目前用在管道方面关键热塑性塑料按使用量排列，次序以下： 1聚氯乙烯 PVC 2聚乙烯 PE s丙烯晴丁二烯苯乙烯共聚物 4苯乙烯橡胶塑料 SR 5聚丁烯PB 6聚丙烯 PP用很多其它热塑性塑料制作特殊用途管子需要特殊订货。但上表所列这些塑料大约占生产塑料管、管件总量98，而前四种约占总量95标准性质表参见表3聚氯乙烯聚氯乙烯(pvc)是一个热塑性塑料，它含有聚氯乙烯树脂和稳定剂、润滑剂、颜料、填充剂、加工改良剂和增塑剂混合制成。但并非全部复合物均含有这些成份，而且不一样复合物多种成份百分比也不一致。每种复合物含有特定性质，供某类用途或某一专门用途使用。不过，复合物关键成份是聚氯乙烯树脂，它使这些塑料拥有其基础特征。聚氯乙烯树脂本身是一个硬、坚固脆性材料，难以模压或挤压成型。高强度聚氯乙烯复合物，它短期强度和长久强度取决于不含增塑剂和最小渗合成份。这些复合物有时被称为硬聚氯乙烯，但在管道行业中被称为I型聚氯乙烯(北美)或无增塑剂聚氯乙烯(uPvc，欧洲)。在I望聚氯乙烯复合物中添加其它树脂或改性剂(如ABS、CPE或丙烯酸树脂)，形成一个含有改善抗冲击性能和较低抗化学性能复合物。这种性能改变大小，不仅取决于加到复合物中改性剂量，而且也取决于所用改性剂性质。这类改善冲击性能材料被称为I型聚氯乙烯(北美)或橡胶改性聚氯乙烯(欧洲)。另有第三种聚氯乙烯管材，它实质上是氯化聚氯乙轨被称为NPVC或CPVC(氯化聚氯乙烯)。这种材料因含有较高热变形温度，有时被称为高温聚氯乙烯。I型聚氯乙烯塑料系坚硬材科，对于73。F水，其水压设计应力为磅英寸2，而且能耐多个化学品。I型材料可使用到温度140。F，而实际温度极限应按流体和压力要求而定。第二类， z型，系渴合而成，所以易于挤压或程压成型，它含有高抗冲击强度，但稍软些，耐化学性尔差，对于蹦。5尔，损循不一样复合构配方，通常水压设月应力对应较低，分别为I 000、1撼0，160 0或涝英lr2；它耐热性能耍比I型和W型低得多。在型产品中，不一样复合物改变情况要比I型大。比如t型聚氯乙烯管材在耐化学性能和长久水压强度方面靠近于I型复合物；另一个t型复合物，则相对地耐化学性能差，而且长久水压强度只有该类型中强度高品种50。 氯化聚氯乙烯大多数性能类似I型聚氯乙烯，但它还含有抗高温性能，能够用列210。I温度。在73。F时水压设计应力为20 oo磅英寸，在180。F时为500磅英寸聚乙烯 q；沦是软还是便聚乙烯塑料制品全部有极好耐化学性能。因为它们耐化学性能太好，所以不能采取溶剂牢靠地胶接，而且其表面如不经特殊处理，连粕合剂也涂不上。皆材可采取热熔法、插入或压入管件法进行连接。管材中掺入其它组分数量极少，通常添加2发黑。炭黑能增加稳定性，抗老化，对于需要暴露在紫外线辐射能如太阳下更为有益。 当考虑美国和欧洲材料时，聚乙烯标志有时会发生混用。这是因为欧洲将聚乙烯分为二种类型，低密度和高密度聚乙烯，而美国实际犄它分为三种类型，低、中、高密度(j酉常对应地称为I、I、l型)聚乙烯而造成。最近高密皮类型又被分为I型和w型。这种分类法是单一按树脂固有密度来划分。 I型或低密度材料比较软，有柔性(不坚硬)仅适适用于较低圆周应力，对于73。女水，其应力为40 o磅英寸。它主男用于内应力小小尺1f敞口端管道和低压头(基础上为敞口端)灌沥用管道。这些材料耐化学性好，但耐热性较差。 R型或中密度复合凯其柔性比较小些(稍微坚硬些)，稍硬部分，比I型材料有较高耐热性。其抗环境破坏应力很好，耐化学性能和I型材料差不多。E型材料在短时性能方面被考虑作为一类，但在长久水压设计应力基础上被分成两类；即对于73。y水为500和630磅英寸。这是一个基础实例，在短时(通常小于10分钟)测得强度性能，不能用以估计长久强度，比如，这些长久强度应在超出1000小时或更长试验期间所测得。 E型或高密度复合物，比较坚硬，在聚乙烯塑料族中含有最大耐热性和抗化学性能。它们水压设计应力，对于73。F水，是630磅英寸。 丙烯脂T二烯笨乙烯 丙烯腊丁二烯苯乙烯(ABS)塑料是由苯乙烯丙烯睛(SAN)共聚物同由SAN和聚丁二烯反应生成共聚物化合而成或在一些工艺过程个由丙烯肪、丁二烯和苯乙烯一起反应所生成共聚物。以聚丁二烯为基础共聚物含有韧性和抗冲击性能，而5AN共聚物，则含有刚性、硬度和抗拉强度。所以ABs塑料是种窜切性和抗冲击塑料，易十模压和挤压n AB59g料和I型聚氯乙烯材料类似，作为管道材料它适用范围很广，质地较坚硬，易于模压和挤压成形，而且在室温和低温下含有很高拎击强度。水压设计应力，对于73。F水，为800、1000、1250和1600磅英寸。这些管材，在没有压力情况下，可在180。y温度下使用。 ABs管树和所讨论下一族苯乙烯橡胶塑料(sR) 之间有一些混淆，因为实际上，一些阳材料和AB5材料含有一样化学成份，只不过含量不向而已。塑料管子工业按下述定义来区分这些管子塑辑并搞清楚它们之间不一样点。 苯乙烯橡胶(6R)管子和管件塑料塑料中苯乙烯含量最少为50，同含量最小为5橡胶化合在一起，另有配合料如防老剂、润滑剂，而且可把含量高达15丙烯脯和苯乙烯塑料和(或)橡胶化合。橡胶应采取聚丁二烯和(或)丁二烯苯乙烯(苯乙烯最大含量为25)类和(或)丁脂橡胶类。混和苯乙烯塑料和橡胶，其含量不应小于90，可不加填充剂。 丙烯腊丁二烯苯乙烯(ABs)管子和管件塑料台聚合物和(或)聚合物掺合物或二者兼有之，其中丁二烯最小含量为晰，丙炳脂最小含量为15，苯乙烯和(或)苯乙烯代用具或二者最小含量为15，全部其它多种单体最大含量不超出5，另外还有润滑剂，稳定剂和着色剂。 改性ABs管子和管件塑料ABS聚合物含量大干50，其它聚合物含量大于5和润滑剂、稳定剂和着色剂。 苯乙烯摄破 苯乙烯橡胶(双)塑料是由苯乙烯聚合物同橡胶和其它配合料温和而成。该塑料成份和性质改变很大，但一旦按选择要求正确配合后，能够满足使用需要。 苯乙烯橡胶塑料关键用于安装在地下无压设施，例如：下水管、低压浇灌管、电气导管等。该塑料较为坚使，抗仲击性能和耐热性能部比AB5塑料管材低。因为它们只能作为无压力皆路材料，所以；F必用木爪没计应力。 聚 了 绣 聚刁烯(PB)性能和聚乙烯E Zg塑料相同，但它强度性能和其它大多数热理性烈料管道料相比，和时间原因关系统少。对73。j、94J水，理j烁水压没计应力为1000磅英寸，在180。Ir时，为500磅英1J。 聚雨烯塑料(PI)亦和聚乙烯E型塑料类似，但该塑料较为坚硬，并可在梢南温度下使用。因为它含有显著耐化学性能，所以关键用以输送油类、石油和多种化学品。三种作为压力臂道材料水压设计应力，对于73。17水，分别为500、800和1000磅英寸。 酷酸T酸纤维窃 醋酸丁酸纤维素(CAB)塑料管道材料观有两种类四；S级，较软，关键用在低压(小于1磅英寸)，如作为旧钢和铁气体分配管线重斯衬里和其它特殊用途。MH级，饺为坚硬，比S级含有较高强度。对于73。y水，HH没水压设计应力为800磅英寸，S级则为40 o毖j英寸。 热团性塑料 制作管子和管仍：热因性照料，通常采取一些材料如石棉、棉花或玻璃纤维给予增强。 关键热团性迎料管道材料为聚酯、破璃纤维增强环筑塑什印文联聚乙烯。交联聚乙烯最少含有40炭黑。即使产品数量没订进行统计，但热冈性塑料普子助生产总量要H；热塑性塑料伶1：少带多。 用热闹性迎料制成瞥丫比热塑性超料管含有较高水肤舶洛，并列以用在较高温度。其性质差异很大，取决于达伞树脂和构料类型、种类b数量和增强方向。 标志代号 塑料管子材料常见字缎数宁代号作为标志。这些代号对1：具行额定压力树料和管广尤其关键。即使这些细节巴在A52灯相关标准中介绍F，但为了方便起见，在此再举几例d 对用刁：元压状态，依据短时试验来分类，标准管于材料包含： ABS1788) 取 P23 (ASTH D 1248) FVC 12454(以前称为I型I级)(ASTI D1784) PE材料标准是常常进行修订，而且新入3TM标准1)3350聚乙烯塑料管子和皆仍：材料，如同上面说明另外两个标准做法一样，采取一组系统分类法来确定材料。对于闭系统(I)1248)和新系统(D 3350)对照还未完成。 在全部情况下，用字母表示聚合趴数字确定产品短问性能。当在压力情况下使用，长久性能也十分雹要。 入B51210表示ABS 522含有1000磅英寸“RItI)So PE 2206表示P正E型P23级含有630磅英寸R1i1)S IJYC 1120表示PVC U454含有磅英寸11HD9 总而言之，管道用塑料，不一样品种性质和多种金属之间性质一样，改变很大。所以，每种理料均应作为一个和其它塑料可区分材料来考虑。而且在设计管道系统细节时，应对每一个塑料优缺点分别给以评价。 表1 多个普扬管路材料密度热 塑 性 塑 料 2）这些数值和管子直径无关第二章 加工工艺 挤 压 制造塑料管是把熔融物料连续地压送经过一个环形摸具而成，这过程称为挤压，它在很多工业中被普遍应用；比如香肠、庭园用软管、尼龙丝和一些早餐用点心均采取挤压法生产。 类似挤压机简单物件是一管牙资。当挤(加压)牙膏时，粕性物料从开口(模具)处压出，只要改变开口结构，就能够得到很多不一样形状。在按压塑料管生产中，特物调库续加到挤压机中，在加热和加压下，物料被熔化并加压经过一个管子模具，热塑料管从该处拉出，经过调整尺寸和冷却过程，形成一根连续管子以备打印标识、切割或盘绕。 用于挤压塑料原科通常呈颇粗状或粉末抵有些原科含有吸水性，需在挤压前给予干燥。很多管子工厂荣有真空或压力自动输送系统，可将原料从中心准料场送至于燥器，再进入挤压机料斗。 挤压机有很多类型和规格，经典挤压机图2所表示，图2为结构简图。一台挤压机生产串是由简体或螺杆直径和(或)有效长度来描述和标定。 经典管子挤压机规格范围，简体直径自2十英寸到6英寸，有效螺扦长度为简体直径20至34倍。比如：一台灾径力4 ： 英寸挤压机 有效隙仟长度为直径20济，RTJ螺杆长度为90英寸。挤压机总长包含驱动机和卤枪桔冉内可达10至属英尺。简体直径一“般安沃1好1、9降R揩出构料时生产oo蹦，玉6英寸豹设备，每小时能生产12)o瞎 照汗长度县按所济原料品种来选择。目前丁业发展品碎，对全部原料均采取较人和较氏访压讥，达不仅叮以掇向生产军，而且泡可改善质旨。 挤压机螺杆，针对传种挤压料设计成为一个特定外形，它在加热筒体内将物料进行机械地捏塑。照杆应设计得能够均匀混合和熔化物料，而且通常在300至60 o。y之间以均匀速率犄匀质熔料送至模具。一个经典螺杆外形贝图3。螺杆相挤压机二者被用杰无数没计内。含有食根螺杆、真空料斗、放气、压力给料器和染料混合器作为整体部件设备已报普遍。 模具是管子生产过程关锤部件，必需设计得正确，使物料里流线型流，这么就不会使塑料搁置起来而发生衰变死角区。经典模具断面见图4。模4内缺口、划痕或擦97均可损坏整根管子；所以任何曾子生产J必需对模具精心维护。 模具只寸通常要比所需生产管子尺寸做得稍大些，以许可管于在调控尺小和冷却过程中报纫扣收缩。 庄管子生产中，调整尺寸是一个效力关键操作。超道这“：序，成品管于团度、壁厚和般外观部已成定局。管子调整尺寸中所采取技术和优异工艺，对戎品质量有一定影响。调整尺寸可采取真空、加压或轴胎三种基础方法中种来充成。 当采取真空法调英尺寸时，整个调整尺寸系统是密阑，利用真空把管于叹在调整尺寸套简上。在压力调整尺寸中，热塑料管内空气压力向外压，使管于贴在调整尺寸套筒上。在轴胎调控尺寸法中，热塑料管子被连续拉出，通过并收缩在一个冷、外径适宜钢管L。在调整尺寸操作过程中或紧随调整尺寸过程以后，管子通常见水冷却。 捡出器或牵引器在恒速下拉动管子经过调整尺寸和冷却：U宁，这是一台十分关键L2备，必需含有极好速度控制。任挤压机甥杆速度给定情况下，管子牵引速率直接影响成品管子酌壁厚，牵引速度加紧，管壁减薄，反之，则皆壁增回。 全部符合AS了双和C5入规范管于，格、原料品种和生产日期等必需能够判别。数第二道工序，将标识连续打印在管子上。本，研制了多个特殊油墨和打印方法。相关发明广、规在加工过程因为了实现这些要 塑料曾子有两人类：硬管和软管。硬傍，如聚氯乙烯或AB5篮子，可采取自动锯切割成段。软膏，如聚乙烯斧子，可盘在卷筒上，像庭园用软管。依据管子大小，最一般软管长度般在10 o英尺至川oo英尺之间。 盎管般可按原件发运，也可采取纸或曲膜缠绕后发迄。因为使用需要，盘管可置于卷简上发远。为了纳笛子以闭加保护和使I：装卸特点，宜管在启远前通常见饭条 横 塑 和理斜管子配套使用塑料管件通常均采取注射程塑制成。这同挤压一样，可采取颗粒状、片状或粉末状热塑性原料。原料在注射机(图5)内进行转化，在该设备内，热塑性塑料被加热并变为塑性状态，舷后在压力下被压送至一个封闭金域模于中塑料在棋子中固化形成正确形状 注射模塑机有两个关键系统：注射系统和合模系统。合摸系统沿水平方向操作，采取一个宜式液压缸或一个液压驱动曲柄杠杆系统提供动力。当进行注射时，该液压缸或曲柄杠杆系统操纵半个动模，使西半模子合在一起并提供所需央紧力。用于塑料管件生产合模系统，其夹紧力范围，从生产小型管件50吨至生产大型管件(8英寸或更大尺寸范围)夹紧力为1200吨或更大。 设备注射系统能够是宜校塞型(固6)，把塑料加到宜孔简体中，筒体外部采取电热图加热。当塑料加热到呈半流体状态(温度改变范围在250。万至650。F之间)后，经过科嘴将它压送到闭合并由夹紧端锁住模子中。 现在已广泛采取一个往复螺杆式新型设备(图7)。该设备有一根农简体内操作可旋转螺杆。如同挤压机一样，冷塑料由螺杆驱动端加入，当炽秆转动时，媒杆骡齿特塑料压送前进。熔化塑料热能由安装在简体外部电热因和螺杆转动所产生机械能提供。物科沿螺杆前进并在杆端部离开，压力是由螺杆端部物料所产生，因以后进入物料被控至掩体局部在钢模闭合并由机器夹紧端锁紧后，螺杆起到校塞作用，将熔融物料压递至模于中，在棋子命冷却成形。往复螺秆式注射机比较老住塞注射机所加工制品质量好，尺寸更正确。 生产塑料管件需用成形钢模。生产线上每项制品均需要模了。模子能够只有一个次位，每注射次，只生严一个元件；也能够有多个穴位，每注射次可牛产多个元件。 至于选择穴位数量，既要考虑元件几何形状，它能限制穴位数量和所需加速度，又要考虑模于制造费用。加工形状复杂性、从模子中取出型芯要求动作和每次注射要求元件数量部会影响模于造价。制作模子需要技术熟练模子制造教授，她了解模塑工艺要求，能考虑在经济、使用寿命长基础k完成生产元件所需复杂机械设计。模于价格能够从一个二、三千元简单单穴模6p贵到l万元复隶元件模子或多穴模子。 塑料管件能够制成带内外螺纹、惟有符合公差要求承插结构或其它复杂形状。但棋子设计常常考虑制造者方面兼顾要求，取消了莱些需要形状特点以降低控子价格，而采取二次机加工方法来增添从模子中省去那些部分。内螺纹就是一个例子，它有时是在模塑后进行第二步车削而成。第三章 设计参数热 运 动 因为照度改变引发管道系统膨胀和收缩，不仅期料有这种现象，全部其它材料因为温度改变其尺寸全部会改变，改变量取决于材料性质(线膨胀系数)和沼度改变大小。对于估计温度改变大长钢制管道中(如蒸汽管道)安装常见9形膨胀爷，这是众所周知。 实际上塑料热膨胀系数要比金属大得多，对于该性质巴引发了大家关注。不过依据试验测试和生产经验证实，这个问题并不像所提出热膨胀系数那么严重。因为其它性质相互作用，如弹性模数、应力松弛和热传导效应，降低了膨胀问题关键性。因为弹性模数不一样，在温度改变相同情况下，理料管所产生应力通常要比金届管子小得多。 这些热膨胀棚收缩各方面问题，将和因为尺寸改变而设只赔偿方法一起在下面详纲讨论。 线性热膨胀系数 通常见于制作篮子部分材料热膨舶系数列在表2二技术。柔性和刚性也是相正确，它足同管了宜择、唾厚、材料抗弯模数和管子温度有义。在本章巾所述及柔件管，它能够轻易地进行盘统和冲直并月通常成卷或成筒地供货；至于刚性管通常以宣管形式供货。即使在一些情况下，迂回管是实用，恫对于刚性管道船部需要用愿形膨胀节或其它设订去处理热位移问题。 在地厂设施个，鉴于温度改变通常不大猛烈，所以膨胀和收缩问题较易处理。这是因为管道不受太阳直接照射而被加热，而且泥土绝热性阻止了温度快速改变。被输送介质温度常常可起稳定管道温度作用；另外上策覆盖层一般对管道系统也增加了约束作用。 在沟憎巾，采取迂回法安装易于适废柔性管：皮纳。一个近似正弦波图形，离中心线位移值和频率(周氏)如表4所表示，将提供最大程度位置。在回填土之前，地下装置应加热到操作温度。 苦能预汁到暂子膨胀情况，管子可直线安装，再加热列操作温度，密线增加部份用迂回法来吸收。然后管沟可在正常状态厂进行回境。 采取溶剂粘合接头或其它刚性接头公称尺寸最大到3英寸刚性密子，可和柔性曾一摊用辽回法处理，所用接头耍充足固化。幅度(偏移值)和频率(周长)列在表4中。对于长度小于30英尺常道，用90改变方向措施，可轻易地吸1次可能发生任何膨胀或收缩。 对于较大尺寸资天在多数情况下采取迂回安装是不实用或不可能。当不能采取迂回安装时，则管道除了让一端自由外，其它应全部安装见然后升温到操作温度以上15。置范围内，制作最终一个接头。这么，可在阴曲下回境好，让管于在晚上冷却，然后清晨进行连接，或用水冷却由最终15。F温度改变所产生应力将被管道所吸收。 采取弹仟密射伸缩接头连接管道含有充足活动范围，故不需采取任何其它特殊方法来处理热膨胀和收缩，因为这些尺寸改变可由每一接头活动来吸收。 地上管道 因为气温改变和输送物料较大温差，地上管道一班要比地下管道经受较大和更为频繁温度改变。举两个例7t一个是热水巴它间断输送热水；一个是下水和污水食管内水温改变自50至160。F，间断排放。这些较大和较为频骸温度改变引发是位移，然而它际上大多数地亡管道是用方向不停改变短管连接而组曲。所以，对于多数地上管道唯一要注意事项就是要求吊架或管卡能许可管子有纵向位移，而且要求90。弯头不能碰到阻碍移受器壁或类似障碍物。对于长管道，则必需采取特殊方法。在高层建筑中，下水、污水和排气管要尤其注意。因为在这些设施中，对于金属管道系统，即使它们热膨胀系数安比塑料小得多，但已碰到过膨胀和收缩闷题。 若管道长度需要超出20英尺，则应设设挠性偏置管(off书et)或D形管。为了不超出管道最大许可应变，搞置管或墨形管应提供展开长度可从下列公式计算求得：f愚臂梁末端最大挠废，英、5P端点力，磅；1受弯曲应力管子长度改令兄抗弯弹性模数，荫英个；I惯性矩，英寸。D外直径，英1；R外半径，英寸；r内半径，英寸；t壁厚，英寸，P应变；S结构应力半 z断面模数，英寸； 从弯矩PL，磅英寸。注： f也可作为许可最大膨胀或吸收量(英寸)。对于管子，其壁厚相对于外直径来说是大，则I；x，M z于(旦专1。当壁厚相对于外直径来说，并不算大情况)，这些公式可写成 IRt 和 zn尺t对于大多数塑料管道。 4PL 2D 2tPz绊 f26J2 ：iIiI)l；(留i)”： 曰IJ(盟)” (：) 当最大许用废力1；变，采取(2)式，当最大许可应变固定不变，采取(3)式。当采取(2)式时，抗弯弹性模数必需要知道。若特殊复合物模数不能取得情况下，通常可采取下列近似乎均值， 复合物 PV出120 yVCu N AB6u1D ABS6N PE 2M6 P2n阳L值时，公式复台物抗弯模数耐英个可简化为： 公式(2)L英寸 u6Df)，A 这么格出现一个8(Df)”英寸近似值，这对用于现行人sTM标准所包含大多数热塑性塑料管在多数情况下，是足够正确。 另方面，采取o01最大许可应变值，则公式3可以询化为 在佐一、二个家庭房屋巾丫木、排污和放空设施，因为管道中免不了有短管出现，故极少会因膨胀和收缩而出现问题。但在高层建筑巾，有长通大气管道，达就需要引起注意。有三种能够调整膨胀和收缩方法叙述于下： (a)在建筑物下水和排污通大气管中，可采取偏置管以调：情膨胀和收缩。偏置管展开长度灯按上述公式计算。比如： 一根管道直管段，如一根建筑物下水或排污通大气管，有一个支管接头在留子锚固点或依移约束点10英尺处，直皆温差为50。F，在支管接口处调爷员约38英寸。为了调整这个膨胀量，支管必需含有足够展开长度进行弯曲或扭转而不会发生过量应变。采取人BSDWVo材料(入盯M D 2661)制作支管，对其不一样规格计算所得最小长度，应变不超出1，其数据以下：b)在适用规范许可情况下，可使用膨胀节。好多设汁中采取基础带弹性密封伸细节头，有采取波纹管。每30英尺(最大)应安装一个，并应根据制造厂建议处理。除了在低温或高温情况下，膨胀节一级处于中性位置安装，从而使它能在两个方向移动以吸收膨胀或收缩。在垂直管道中，应在靠近膨胀节处用例向入口管或管卡固定管子，以预防因为通大气管重量使膨胀节叠缩在一起。制造厂提议匝给予考虑。 (c)第三个方法是针对ABsDwv设施应用约束方法。工程调查说明了每30英尺管子取一个约束点以预防位移是可行。因为收缩或膨胀所产生拉伸或压缩力很容易铵管道所吸收而不会损坏管道。特殊诵大气管固定装置能够买到并应按制造厂提议进行安装 耐化学径 热塑性塑料能耐很多化学品侵蚀，所以它们适适用于制作输送这类化学品管道。决定每种具体制品适用性和使用寿命因索有下列多个方面： n化学特设和浓度； h。用以制作管于或管件特定塑料复合物， c连接方法； 6管子和管件尺寸， e压力， 1况空? R接眺周期； 11可造成管子或管件内部血力集中其它使用条件。 当一个特殊塑料管道系统在所要求特定条件下被用于输送一个持殊化学品之，强烈要求每个使用者必需经过试验或从已往经验中确实了解清楚能否使用。至于本节资料何体为一船性引导。 化学品 即使每种化学品作用各异，但一些化学品可按它们和多种不一样特定塑料反应分成若于类别。中性无机盐水溶液般和一般水一样，对于热塑性管道材料含有相同作用。比如氯化钠、钾矾、氯化钙、硫酸铜、硫酸钾和氯化锌溶液和水一样含有相同炸用。有些氧化性盐溶液在温度升高和(或)高浓度时，可能会侵蚀一些特定肋塑料。 对于一个特定系列内有机化学品，诸如醇类、两类和酸类等，部分塑料耐蚀性伴随化学品分子且增加而增强。所以，一个聚氯乙烯在73。lr时不适适用于输送醋酸乙酯，但在该温度下可用于输送醋酸丁酪。 一股情况下，部分塑料耐蚀性伴随特定化学品浓度增加而降低，比如在73。F时，聚乙烯管子能用以输送70硫酸，但对于95硫酸就不适用了。 化学品侵蚀塑料有两种类型。一个是可镕性或泡脓现象，在这种情况下，若化学品从塑料上全部去除，则塑料通常可恢复原状，即塑料本身不会受损，不过若塑料有一个朗溶解在化学品中化合物，因为该成份被溶解，塑料性质可能会发生改变。在过后一个例子今，经过管线化学品将明显地核污染。但这种情况是极少会发生，因为在管材复合物中是不会采取这类成份或用且极檄，团此，它吓会被镕解到任何有危害程度。 另一个侵蚀类型是聚合物或基础树脂分子发生变化，比如分裂成小分子(断铰作用)，交联、氧化或置换反应。这些用于深度改变将化学品除去后，塑料原有性质不能恢复。这种类型侵蚀例子如：在N o。贮时56格面对聚氯乙烯积料；友72丫时王水对庚氯乙烯塑料，在73。Z时，9黔；硫酸对聚乙烯塑料和湿氯气对聚氯乙烯初聚乙烯8料度蚀。 塑科樊型 不一样类型塑料耐化学性改变很大，不仅在类和类(9如PVC，ABS，PE等)之间如此，而且在同类型、不一样品9 (比如PVC 1120至PVC 2110或I厦 1404盈P辽 340，竿)之间也改变很大。在问类敌问一品级工业制品中也女能有微小差异。 期料管道耐化学性基础L是随(，)所闻复合物而化学性和(13)使塑料能充足发挥耐化学性能加工方法币改变。 通常所用复合添加剂量愈小则耐化学性愈好。现fAgrM规范中所包含大多数塑料管了复合村，除1PVc型和C入B塑科外，其它全部采取最小量复合成份。PVc K型管子复合科台有抗冲击改性剂，这些要比用在Pv(电组绝缘、薄膜和板材复合物和C人B塑料中单体增塑印不易受化学侵蚀。 接触时间 塑料强度和应力和时间相关，比如对于23宅水，P1rc 1120塑料当圆周应力约为6900磅英妒，平均连续镀用一小时将会破坏，不过当圆周应力连续保持在5200磅屈寸，则管子平均约1000小时才会破坏；刘于100，ooo小时朽应圆周应力为4300磅英小。 ， 化学品侵蚀理科有定速率，有快些，有慢些。但达速率随温度和应力增加而增加。当要估量预期寿命时，则必需要考虑特定速率。在部分化工厂中已观察到，因为一些条件组合，估量寿命仅为6个月是经济可行。当在其它情况下，这期限可能是几年、25年或更长。每种树料费用、安装费用和使用寿命综合考虑必需对它指标进行测试和签定。 耐化学慢表 相关PE、PvClCPvC、阳和ABs塑料对多种特定6t化学品耐化学性更多资料，可查阅PPI技术汇报TR 29用于输送化学品塑料管道入其中更多细节采取寇格形式列出 流动特征 液体在塑料管道系统内流动财产生压头损失计算同其它常规管道系统计算方法相类似。在系吸入和排出例以及系统进出口处发生其它方面损失，进出口处损失调常可采取稍微放大进口处或出口处