PE-RT II型耐熱塑料保溫管技術特性及應用

1 、  耐熱塑料管研究進展

目前，傳統保溫管（預制直埋形式）的工作管普遍采用鋼管，在運行一段時間后，易產生銹蝕，且較高的溫度使得腐蝕加速。早期的腐蝕易造成管道堵塞，導致輸送能耗增加、供熱效果降低，隨著銹蝕的發展，逐步發展成泄漏，將威脅熱網的穩定運行與安全。

20世紀80年代，隨著集中供熱需求的不斷加大，歐洲開始尋求更經濟的管材替代鋼管作為保溫管的工作管，用于居住小區二級熱網。預制了保溫層、外護管的耐熱塑料保溫管逐步得到應用，并在歐洲大部分地區的居住小區得以推廣。1987年，奧地利某市使用了3 km公稱外徑為20~125 mm的耐熱塑料保溫管用于集中供熱工程，至今該管網運行狀況仍然良好。在歐洲，耐熱塑料保溫管經過逾30 a的研發與實際應用，已經形成了完備的產品和設計標準體系。

耐熱塑料的應用，使塑料管的應用由傳統領域向熱水輸送領域發展。目前，在熱水輸送領域（如建筑內散熱器供暖管道、地板輻射供暖盤管、太陽能熱水管道等）已成功并廣泛應用的有聚丙烯（PP）管、交聯聚乙烯（PE-X）管、聚丁烯（PB）管、耐熱聚乙烯（PE-RT）管等。

PE-RTII型材料是在PE-RT材料的基礎上發展起來的,是專門應用于較高溫度(85℃及以下)流體輸送的一種新型材料，較好地解決了其他耐熱塑料管的局限(如PP-R管的低溫脆性及長期耐高溫性能差的問題，PB管價格昂貴及耐開裂性能較差的問題，PE-X管的連接及口徑限制等問題),使其能夠應用于居住小區二級熱網的熱水輸送。PE-RTII型耐熱塑料管的部分性能指標見表1表1可知，PE-RTIII型耐熱塑料管的性能指標接近甚至優于目前應用的耐熱塑料管。

隨著GB/T 28799—2012《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統》系列標準的發布實施，山東、山西、吉林、寧夏等地的地方施工規范也已陸續出臺。由住房和城鄉建設部主導，供熱單位、測試中心、管道生產企業參加的“集中供熱預制直埋保溫熱水塑料管生產與應用關鍵技術研究”列入了“住房和城鄉建設部2013年科學技術項目計劃”，目前該項目已獲得顯著成果，編制并發布了《集中供熱預制直埋保溫塑料管道設計與施工技術指導書》。

表1  PE-RT II型耐熱塑料管的部分性能指標

2   技術特性

2.1  PE-RTII型耐熱塑料保溫管結構

PE-RTⅡ型耐熱塑料保溫管的結構與工作管采用鋼管的傳統保溫管相同，均為工作管、保溫層（聚氨酯）、外護管（PE管）三位一體的保溫結構，不同之處僅在于工作管為PE-RTⅡ型耐熱塑料管。由于PE-RTⅡ型耐熱塑料的熱導率不足鋼管的1%，因此PE-RTⅡ型耐熱塑料保溫管的保溫性能優于傳統保溫管。

2.2  其他技術特性

① 使用壽命

PE-RTⅡ型耐熱塑料管具有耐腐蝕、使用壽命長的特點。管子在110 ℃、2.2 MPa的靜液壓狀態下的熱穩定性時間達到15 600 h。根據GB/T 18252—2008《塑料管道系統用外推法確定熱塑性塑料材料以管材形式的長期靜液壓強度》，對于聚烯烴（結晶或部分結晶聚合物），當外推因子取30時，可外推出PE-RTⅡ型耐熱塑料管在85 ℃及以下的使用壽命超過50 a。

② 供熱工程適用性

目前,我國居住小區(多層建筑、高層建筑的中低區)供熱管網的運行壓力基本為0.8MPa，運行溫度基本在85℃以下,實際運行壓力通常低于06MPa，實際運行溫度為50~60℃根據DB37/T5021-2004《I型耐熱聚乙烯(PE-RTII)低溫直埋供熱管道設計與施工規范》，PE-RTII型耐熱塑料管及管件的管系列S、SDR(標準尺寸比，為管子外直徑與壁厚之比)級別的選取見表2.由表2可知,對于居住小區二級熱網的實際運行參數,可選取S5.0、SDR11系列的PE-RTII型耐熱塑料管及管件。 

表2  PE-RT Ⅱ型耐熱塑料管及管件的管系列S、SDR級別的選取

管系列S代表管子、管件的許用應力與管道設計壓力的比值。3種適用條件下的管子、管件的許用應力見表3。

表3  3種適用條件下的管子、管件的許用應力

③ 輸送能力

PE-RT II型耐熱塑料管與其他塑料管一樣內表面光滑，與鋼管相比，表面粗糙度大幅下降。與鋼管相比，在相同供熱參數條件下，可以選擇管徑較小的PE-RT II型耐熱塑料管道即可滿足輸送要求，或者在相同管徑的情況下，降低運行壓力。

④ 連接方式

PE-RTⅡ型耐熱塑料管與PE管一樣，可以采用熱熔、電熔方式進行連接，連接過程簡單、易掌握，對操作人員的要求低，連接強度等于或高于材料本體強度，熱熔、電熔連接方式分別見圖1、2。當PE-RTⅡ型耐熱塑料管與鋼管、閥門連接時，可以采用法蘭連接方式。

圖1  PE-RTⅡ型耐熱塑料管的熱熔焊接

圖2  PE-RTⅡ型耐熱塑料管的電熔連接

⑤ 敷設方式與修復

PE-RTⅡ型耐熱塑料保溫管宜采用無補償直埋敷設，也可采用管溝或其他敷設方式。PE-RT II型耐熱塑料管為柔性材料，具有較好的彈性形變能力，*可以利用自身形變吸收管道產生的熱脹冷縮，在實際應用中并不會產生管道屈服問題。因此管道系統中一般不采取補償措施，只需在三通、變徑管以及與鋼管連接等應力比較集中的部位進行錨固處理即可。

PE-RTⅡ型耐熱塑料管為柔性材料，且具有記憶效應，當PE-RTⅡ型耐熱塑料管受到外力破壞后，可無需關閉閥門，直接使用專用的壓扁裝置對管材進行壓扁斷水后快速修復。修復完成后，去除壓扁裝置后通水，被壓扁管道可自行基本恢復原狀，且壓扁區域的管道承壓能力仍能滿足要求。PE-RTⅡ型耐熱塑料管的壓扁操作見圖3。

圖3  PE-RTⅡ型耐熱塑料管的壓扁操作

3   試點工程

自2012年起，在山東、內蒙古、吉林、遼寧、山西、河南、河北等地實施了PE-RTⅡ型耐熱塑料保溫管在居住小區二級熱網的試點工程。截至2015年，全國已經實施了近百項試點工程。最早的試點工程已經平穩運行了3個供暖期，情況良好。

① 試點工程1

該項目位于黃驊市，由于該地區的土壤鹽堿問題突出鋼管腐蝕情況嚴重。2013年，供熱單位決定試用PE-RTII型耐熱塑料保溫管解決腐蝕問題，對某居住小區二級熱網的管進行更換。試點工程的PE-RTII型耐熱塑料保溫管公稱外徑主要為200mm，敷設長度約3km運行壓力為06MPa運行溫度范圍為50~60℃，采用直埋敷設。運行期間，未出現管道破壞與地面拱起情況，用戶室內溫度達標。

2014年開始，供熱公司逐步擴大PE-RTII型耐熱塑料保溫管的應用范圍，公稱外徑為110~315mm，總用量近

20km，供熱對象也從居住小區增至工業四區、商業區。

② 試點工程2

2012年，在青島市都昌路小區實施了兩個測試段，測試在供熱條件下PE-RTⅡ型耐熱保溫管的長期耐溫、耐壓性能是否滿足供熱要求以及管道連接方式的可靠性。測試段運行壓力為0.6 MPa，運行溫度范圍為50~60 ℃，對運行1個供暖期的某管段取樣進行各項性能測試。測試表明管材性能仍達到新管材標準。目前，該試驗段已安全運行3個供暖期，情況良好，2015年該地區將逐步擴大應用范圍