(一)聚乙烯管材( HDP E双壁波纹管)
聚乙烯管材,分为高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线形低密度聚乙烯(LL-DPE)三种。
高密度聚乙烯管材有以下特点:
①耐应力开裂性好;
②优良的耐化学腐蚀性;
③硬度高,刚性强;
④耐低温性良好;
⑤优良的电气绝缘性。
采用挤塑工艺生产高密度聚乙烯管材时,其树脂熔融指数应选0.25~0.5,如扬子6100M,金山石化480,齐鲁石化2480等牌号,其性能指标如表8-4-17所示。
表8-4-17 扬子6100M、金山石化480、齐鲁石化2480等牌号性能指标
低密度聚乙烯管材具有如下特点:
①优良的化学稳定性、耐腐蚀;
②良好的延伸性;
③力学性能优良。
低密度聚乙烯管采用挤塑工艺生产。其树脂应选熔体流动速率MFR<1,且其熔体流动速率越小,力学性能越好。
线形低密度聚乙烯管材适用于做薄壁高强度、高刚性管材。
1.生产流程
以低密度或高密度聚乙烯树脂粒料或加有抗氧剂、光稳定剂、填充剂等其他助剂的混合粒料,经挤出加工冷却、牵引、切割成制品。
2.设备与模具
聚乙烯管材挤出设备类似于聚氯乙烯管材生产设备。一般选用单螺杆挤出机。
①螺杆长径比15∶1,压缩比应达(3~4)∶1。
②螺杆长度如为15D(D为螺杆直径),进料段长度应保持2/3以上,塑化段和计量段均为1/3,螺距=螺杆直径。
③机头:结构与聚氯乙烯管相同。口模芯棒平直部分应加长。拉伸比取(1.2~1.5)∶1。
3.操作工艺
(1)加工温度
聚乙烯管材加工温度如表8-4-18所示。
表8-4-18 聚乙烯管材加工温度
(2)冷却
①低密聚乙烯应缓慢冷却;
②高密聚乙烯应迅速冷却。
在聚乙烯管材的加工中一般应加入抗氧剂、光稳定剂(屏蔽剂)如炭黑等,以防止其老化,延长使用寿命。
4.HDPE双壁波纹管
在高密度聚乙烯管材中,应用量较大的是HDP E双壁波纹管。HDP E双壁波纹管是由高密度聚乙烯经同时挤出的环形外壁和光滑内壁一次熔结挤压成型的。双壁波纹管是20世纪70年代中期才研发的,它解决了单壁波纹管内壁不光滑,在输送液体时管壁易结垢造成管路堵塞的问题,而且刚性更高,弯曲性优良。
波纹管是以塑料挤管工艺原理,在塑料挤出机前装上挤管模头,挤出热软的薄壁聚乙烯管,接着被坦克链式的一对活动挤压模压出环状波纹,冷却定型而成波纹管,如图8-4-12所示。这种工艺生产已很广泛,管上打孔是用机械加工的办法,在波纹管的凹槽中钻出的。孔有圆孔、长圆孔和长缝状等几种形式。目前较先进的工艺是用热加工的工艺来加工管上的孔。
图8-4-12 波纹管成型模
双壁波纹管是一种省料40%,刚性较大,高抗冲击、高抗压、弯曲性优良、光滑内壁的新型管材,可取代钢管、铸铁管、水泥管及石棉管,用于排水、地下电缆、农业灌溉等。
5.HDPE双壁波纹管一般性能
HDPE双壁波纹管一般性能指《GB/T 19472.1—2004埋地用聚乙烯(PE)结构壁管道系统第1部分:聚乙烯双壁波纹管材》规定技术要求。
(1)产品分类与标记
1)分类
管材按环刚度分类,见表8-4-19。
表8-4-19 公称环刚度等级
注:仅在de≥500mm的管材中允许有SN2级,括号内数值为非首选等级。
2)标记
标记:
示例:公称内径为500mm,环刚度等级为SN8的PE双壁波纹管材的标记为:双臂波纹管PE DN/ID500 SN8 GB/T 19472.1—2004。
(2)管材结构与连接方法
1)管材结构
典型的结构如图8-4-13所示。
图8-4-13 管材结构示意图
2)连接方式
管材可使用弹性密封圈连接方式,也可使用其他连接形式。典型的弹性密封圈连接方式如图8-4-14。
图8-4-14 管材连接示意图(www.xing528.com)
(3)技术要求
1)颜色
管材内外层各自的颜色应均匀一致,外层一般为黑色,其他颜色可由供需双方商定。
2)外观
管材内外壁不允许有气泡、凹陷、明显的杂质和不规则波纹。管材的两端应平整、与轴线垂直并位于波谷区。管材波谷区内外壁应紧密熔接,不应出现脱开现象。
3)规格尺寸
管材用公称外径(DN/OD外径系列)表示尺寸,也可用公称内径(DN/ID外径系列)表示尺寸。
①长度:管材有效长度L一般为6m,其他长度由供需双方协商确定。
②尺寸
a.外径系列管材的尺寸应符合表8-4-20的要求,且承口的最小平均内径应不小于管材的最大平均外径。
表8-4-20 外径系列管材的尺寸单位:mm
b.内径系列管材的尺寸应符合表8-4-21的要求,且承口的最小平均内径应不小于管材的最大平均外径。管材外径的公差应符合下列公式计算的数值:dcm.min≥0.994×de;dcm.max≤1.003× de。其中de为管材生产商规定的外径,计算结果保留一位小数。
表8-4-21 内径系列管材的尺寸单位:mm
c.管材和连接件的承口壁厚应符合表8-4-22的规定。
表8-4-22 管材和连接件的承口最小壁厚 单位:mm
4)物理力学性能要求
管材的物理力学性能应符合表8-4-23的规定。
表8-4-23 管材的物理力学性能
注:括号内数值为非首选的环刚度等级。
5)系统的适用性
管材采用弹性密封圈连接时,应按表8-4-24的要求进行系统适用性的测试。
表8-4-24 系统的性能要求
(二)聚丙烯管材
聚丙烯管材的最大优点是耐热性良好,短期使用可达100℃以上。但脆化温度较高,耐低温性较差,耐老化性也较差。聚丙烯管材的一般性能如表8-4-25所示。
表8-4-25 聚丙烯管材一般性能
1.生产流程
将聚丙烯树脂或乙丙共聚改性聚丙烯粒料与抗氧剂、光稳定剂、填充剂、弹性体混合造粒,经挤出、冷却定径、牵引、切割成制品。
2.设备及模具
聚丙烯管材生产设备与聚乙烯类似。
①螺杆长径比应≥20,压缩比为3.5~4。
②进料段长度占螺杆总长度的50%。
③机头:要求压缩比大。
3.操作工艺
(1)加工温度
第一段温度:160~170℃
第二段温度:190~200℃
第三段温度:220~230℃
卡套温度:200℃
机头温度:200~230℃
(2)螺杆转速
因聚丙烯为切敏性材料,提高剪切比升高温度对增加流动性更有效。故一般转速应加快,取10~15r/min。
(3)冷却
聚丙烯为结晶性聚合物,应迅速冷却,以阻止大的球晶生成。
(三)玻璃钢管材
玻璃钢复合管道可以分成两类:一种全称叫离心浇铸增强树脂砂浆复合管,另一类全称为玻璃钢缠绕夹砂复合管。两种复合管的原材料是基本相同,即:玻璃纤维、聚酯树脂、石英砂等。所不同之处是离心浇铸复合管是采用短切玻璃纤维,离心浇铸成型。缠绕夹砂管是用长玻璃纤维缠绕成型。
在玻璃钢中,拉伸强度很高的玻璃纤维起着骨架增强作用,而耐压较强的合成树脂则作为基体材料黏结纤维,使其起共同的成型和承载作用。
玻璃钢管道的管壁结构,通常由两部分组成:
①结构层。由连续环向缠绕的玻璃纤维粗纱和分散均布的短切玻璃纤维作为增强骨架,以邻苯型或间苯型不饱和聚酯作为黏结基体。其中玻璃纤维约占60%(质量分数),树脂约占40%(质量分数)。为降低成本和加强结构刚度,在树脂和纤维的胶结过程中,可以允许掺加适量的填料如石英砂。
②表面加强层。管壁的内、外表面,由无碱短切玻璃纤维表面毡和耐蚀、高强度的树脂组成,厚约0.2~0.5mm,其中表面毡约10%(质量分数),树脂约90%(质量分数)。表面加强层使管道形成一层密实、光滑、坚硬的外壳,以增加管道的耐久性和耐蚀性。玻璃钢管的性能如表8-4-26所示。
表8-4-26 玻璃钢管的性能
由于我国的玻璃钢管发展较晚,发展速度较慢,其应用还需待继续推广。
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