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练达真相----从塑料管材测试中反馈的一些问题

练达真相----从塑料管材测试中反馈的一些问题 练达化工
2014-11-16
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一.短期试验不能取代长期试验。

有的厂家片面强调管材的爆破强度,事实上,塑料管是不能用短期实验的结果来判断其长期可靠性的。甚至1000小时之内的静压实验都只能算作塑料管的短期性能,塑料压力管破裂机制阶段2的表现决定塑料管道是否有50年的使用寿命,具体测试是热稳定性试验(即在一定环应力下,110℃,8760h静液压试验和针对添加剂长期性能的烘箱实验)和原料分级试验,相对来说,测试时间越长,此管道的寿命越长,质量越好。

二、PP-R管材

对于当前最流行的PP-R管材主要有以下问题:

1、共混PP料代替PP-R管材专用料。

共混改性PP料也许可以用于冷水输送,但长期耐热性能无法与PP-R原料相比。用共混改性PP-R料很难通过1000h静液压试验,即使有些共混改性料可通过1000h静液压试验,在进行8760h热稳定性试验时,一般只能坚持几百小时。另外值得一提的是有些厂家用普通PP料加入玻纤以增强管材的强度,管材的刚性得到了改善,1h静液压试验可顺利通过,但是在按照PP-R管材标准进行高温静液压试验时,往往普通PP料不能抵抗高温高压而使实验失败。

2、色母使用问题

良好的色素分布对于管道的机械性能尤其是抗静液压性能非常重要而着色要求应使用塑化能力强的双螺杠挤出机完成。PP-R管材是用单螺杆挤出机加工,如选用韩国或者国内某些企业提供的本色PP-R原色料加入色母的方法进行生产,往往无法使色母完全均匀地混入PP-R原料,而未均匀分布的色母就是一个应力集中点,在做静液压试验时,管材在此部位是以砂眼的形式破坏。

3、设备选用问题

PP-R管材必须用长径比>30,带有分离型螺杆和蓝式模头(或螺旋模头)的专用PP-R生产设备生产,用普通生产管材的设备生产PP-R管材无法保证最终产品质量,如用支架式模头生产出的PP-R管材,在做静液压测试中表现出的破坏形式是管材内部出现四条细缝。

4、工艺控制问题

即使选用了真正的PP-R原料,专用PP-R生产设备,加工工艺控制不好也生产不出合格的PP-R管材,即所谓的四分设备,六分工艺。这主要反映于下面几个问题。

4.1氧化降解

PP-R管材应采用低温低压挤出,如温度过高挤出会造成氧化降解,在做熔体流动速率试验时,会发现管材取样所测得的MFR值明显变大,氧化诱导时间却减小数倍。在静水压测试时表现为管材表面有许多小的裂纹而导致渗漏。

4.2.纵向取向

如果挤出PP-R管材时,特别是挤出管径较小的管材时,如果挤出速度过快,会造成管材沿轴向取向,使管材横向的强度增强,而“纵向强度”明显降低,在做静水压测试时,会发现管材沿纵向有一长的细裂纹,证据明管子发生了脆性破坏。

4.3 骤冷

PP-R材料是一种结晶型聚合物,如果挤出管材后突然骤冷,不能使PP-R材料得到充分的结晶,会使PP-R材料中存有较大的球晶,这往往也会造成应力集中,使管材的冲击强度和抗静液压性能明显降低,在测试时往往达不到标准要求,所以挤出管材后的冷却水应采取逐级冷却的方式。

5、管材和管件的焊接违规

PP-R管材和管件焊接时必须严格按照规定的焊接时间和温度进行,造成在进行静液压试验时(特别是8760小时试验)在焊接处出现破坏]。

6、用大锤冲击PP-R

在许多工地上,一些施工人员用大锤(特别是在低温下)敲打PP-R管材,以测试PP-R管材的强度,但实际上PP-R管材的长期耐热性能优异,但低温耐冲击性能很差,如果管子冲不坏证明可能是PP-B管材而非PP-R管材。

三、铝塑复合管

在我们对铝塑复合管进行性能评价时发现管抗拉强度,剥离试验和常温工作压力,最小爆破压力等实验都较易通过,而最难通过的还是高温静水压测试和交联度测试。主要发现以下几方面问题:

1、铝层厚度偏薄和强度不足

在我们实际测试时,发现铝塑复合管的爆破强度主要决定于铝层的强度和厚度,和内外层聚乙烯层厚度无关。而在做高温静水压测试中,发现相当多的管材破坏是由于厂家偷工减料,选用了劣质铝材而导致实验失败。

2、焊接

搭接焊处焊口厚度不均,造成应力集中,对接焊处漏焊是我们在做管材静水压测试时发现铝塑复合管的主要破坏形式。

3、原料的选用

热水管选用普通冷水管料,冷水管选用非管材专用料,热水管胶粘剂选用低温用热熔胶都会造成管材破坏和剥落。

4.交联铝塑管未预先处理

交联铝塑复合管未预先采取在热水池中蒸煮处理,而导致在进行静水压测试中爆管。

四、PEX管材

PEX管材所反映的问题主要还是交联度不稳定的问题,对于硅烷交联的PEX管材,标准规定交联度要大于65%,实际上我们觉得对于国内交联料生产的PEX管材,交联度最好大于70%,这样才能基本保证使用要求

在静水压测试中也发现了类似砂眼的问题,取砂眼处测定其交联度,发现只有58%,比管材的其他处低得多。

对于新近流行的过氧化物PEX管材,由于它的结构是C-C键的平面结构,交联密度偏低,不象硅烷交联是立体网状结构。因此交联度达到80%只相当于硅烷交联度的65%,而且由于过氧化物PEX管材的结构所限,抗氧渗透率极差,一般200℃氧化诱导时间不超过10min。建议最好使用抗氧膜加以保护

五、其他金属复合管

其他多属复合管主要是铜塑复合管。钢塑复合管和不锈钢复合管,主要是由塑料 + 粘接层 + 金属板三层结构构成。粘接层不过关,有时甚至未涂胶粘剂是造成此类管材破坏的主要原因。

六、管材、管件系统

对于热熔焊形式连接的PP—R管材在做5000次冷热循环和压力循环试验时基本无问题。出问题的主要还是铝塑管材、管件的连接问题。

1、铝塑复合管材、管件的尺寸配合问题

铝塑复合管材内层壁厚均匀性差,难以保证足够的圆度,和管件间隙过大造成试验时渗漏。

2、管件密封圈的选用。

对于卡套式管件应选用双层密圈密封,实际试验时发现使用单层密封圈密封的复合管管件在做5000次冷热循环试验时,仅能坚持几十次就会发生渗漏。管件密封圈主要由丁腈橡胶、硅烷橡胶和乙丙橡胶三种材料制成,丁腈橡胶主要用于冷水管材,而对于热水管材的管材国内一般选用硅胶橡胶。因为硅烷橡胶耐温性能好,可耐120℃的高温,但国外管件的密封圈一般选用乙丙橡胶制成,是因为乙丙橡胶的耐老化性能更优,这值得管件生产厂家思考。

3、铝塑复合管材和管件连接处管材发生尺寸变化

铝塑复合管材、管件系统在做冷热循环试验上千次后,会发现铝塑复合管和管件连接处会发生管材(多发生于大口径对接焊铝塑管)内层减薄、内层缩短和内层剥落现象发生,造成系统渗漏。

4、塑料管件材料的使用和结构设计

对于连接铝塑复合管的塑料管件,已有两家厂家在我中心进行了5000次冷热循环试验测试,但都由于管件的结构设计不够合理和塑料材料本身强度的局限造成管件局部应力集中,而最终导致管件直接破坏使试验失败。

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