冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)應(yīng)力

1、    冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)應(yīng)力的計(jì)算摘要：本文比較了不同標(biāo)準(zhǔn)中的靜液壓測(cè)試應(yīng)力、不同使用條件下的設(shè)計(jì)應(yīng)力和不同設(shè)計(jì)使用壓力下管材應(yīng)選擇的S值。對(duì)于PE-RT I，各國的標(biāo)準(zhǔn)要求基本相同。對(duì)于PE-RT，ISO22391-2009和ONORM B5159-2004和國標(biāo)報(bào)批稿各有不同。但是針對(duì)地采暖領(lǐng)域，在相同的設(shè)計(jì)壓力下，所選PE-RT管材的S值相當(dāng),壁厚相同。在生活熱水領(lǐng)域，PE-RT比PE-RT有明顯優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞： 耐熱聚乙烯;靜液壓強(qiáng)度;強(qiáng)度參照曲線;設(shè)計(jì)應(yīng)力 0 前言冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）

2、是上世紀(jì)九十年代初合成的一種新型PE材料。普通的PE管材料，不管是PE80還是PE100只能在40下長期使用。通過增加晶區(qū)連接鏈的數(shù)量，PE-RT在高溫下的耐蠕變性和強(qiáng)度大大增強(qiáng)，可以用于建筑物內(nèi)的冷熱水供應(yīng)。最早的PE-RT有DOW Chemical的2344，其后有韓國SK的DX800和LG的SP980等牌號(hào)，它們都屬于第一代的PE-RT材料簡(jiǎn)稱PE-RT I。隨著對(duì)PE-RT研究的深入，20世紀(jì)初，DOW Chemical，巴塞爾，部分韓國公司又先后推出了第二代的PE-RT材料（PE-RT II）。它在高溫下的強(qiáng)度更高，耐蠕變性更好。隨著地板采暖的發(fā)展，PE-RT管材得到了廣泛的應(yīng)用，成

3、為近年來最熱門、發(fā)展最快的管材。市場(chǎng)上管材質(zhì)量良莠不齊，我國相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正在制定過程中，已形成了國標(biāo)報(bào)批稿，但至今尚未頒布。   本文對(duì)業(yè)內(nèi)高度關(guān)注的PE-RT國標(biāo)報(bào)批稿與現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO22391-2009，德國標(biāo)準(zhǔn)DIN16833-2009和奧地利標(biāo)準(zhǔn)ONORM B5159-2004進(jìn)行了比較，試圖說明國標(biāo)報(bào)批稿中PE-RTII的強(qiáng)度參照曲線和165h靜液壓測(cè)試條件的合理性. 通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計(jì)應(yīng)力計(jì)算和管系列S值的選用。探討了PE-RT和PE-RT各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適合的應(yīng)用領(lǐng)域，以便找到各自的細(xì)分市場(chǎng)定位。  1 不同標(biāo)準(zhǔn)中的強(qiáng)度參照曲線1.1 PE-RTI

4、的強(qiáng)度參照曲線方程ISO22391-2009、DIN16833-2009、ONORM B5159-2004和國標(biāo)報(bào)批稿中關(guān)于PE-RT I的強(qiáng)度參照曲線方程是相同的。（圖1）1.2 PE-RT II的強(qiáng)度參照曲線方程ISO22391-2009、 ONORM B5159-2004和國標(biāo)報(bào)批稿中的曲線方程則不同。（見圖2、圖3、圖4）PE-RT II的曲線在PE-RT I的曲線上方，而且沒有拐點(diǎn)，其強(qiáng)度和耐蠕變性較高。   2 不同標(biāo)準(zhǔn)中的管材靜液壓測(cè)試條件管材的靜液壓測(cè)試點(diǎn)取自長期曲線中20和95線上的點(diǎn)。 對(duì)于PE-RT I，由于各標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度參照曲線相同，管材的靜液

5、壓測(cè)試值相同。對(duì)于PE-RT II，ISO22391-2009中，對(duì)PE-RT I和PE-RT II 95165h測(cè)試環(huán)應(yīng)力分別為3.6MPa和3.7MPa，95，1000h分別為3.4MPa和3.6MPa，差別很小，通過靜液壓強(qiáng)度對(duì)于PE-RTI和PE-RTII進(jìn)行區(qū)分較難。ONORM B5159和國標(biāo)報(bào)批稿中，PE-RT I和PE-RT II的靜液壓測(cè)試環(huán)應(yīng)力相差較大。國標(biāo)報(bào)批稿的取值則在其它兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間，與PE-RT I還是有明顯區(qū)別。如果直接取ONORM B5159的曲線，能滿足其要求的牌號(hào)不多，其取值比較合理。 3 不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)應(yīng)力3.1 使用條件分級(jí) ISO22391-

6、2009中的設(shè)計(jì)應(yīng)力通過長期曲線、方程和使用條件計(jì)算得來。使用條件分為1、2、4、5四類，分別對(duì)應(yīng)不同的典型應(yīng)用范圍，見下表。每個(gè)使用條件下，總的設(shè)計(jì)使用時(shí)間是50年。（見表2）3.2 不同標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)應(yīng)力d的比較不同使用條件下的設(shè)計(jì)應(yīng)力d。結(jié)果見表3：PE-RTII與PE-RT I相比設(shè)計(jì)應(yīng)力在溫度較低的使用條件1和4下增加不大，46.7%；但是在高溫下的使用條件2和5下，增加較多20.538.8%。 4 不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的管材的S值管材的系列數(shù)S值的選擇，根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)力和設(shè)計(jì)壓力以及安全系數(shù)計(jì)算出最大Smax值，然后向下選取最接近的系列數(shù)S值表4列出了在不同設(shè)計(jì)壓力時(shí)，使用條件1、2、4

7、、5的管材S值。從表中的S值可以看出在低溫的使用條件4和使用條件1，各設(shè)計(jì)壓力下所選的管系列S值大致相同，也就是說所用的管的尺寸相同，在較高溫度的使用條件2和使用條件5下，可選S值較大，也就是說同樣管外徑下，管壁厚較小。由此可見，PE-RTI適合用于地采暖，其強(qiáng)度足以滿足使用要求。PE-RTII適合用于生活熱水，它可以減薄壁厚，增大通徑。以實(shí)際使用中最常用的20管材，使用壓力6bar為例，比較不同使用條件下所選管材的差異。 5 結(jié)論5.1國標(biāo)報(bào)批稿在靜液壓測(cè)試的取值介于ISO22391和ONORM B5159取值之間，尤其是在95，165h的短期測(cè)試上，明顯區(qū)分PE-RT I與PE-RT II，其取值比較合理。 5.2 PE-RT II的設(shè)計(jì)應(yīng)力高于PE-RT