塑料管材管件的檢測和應用探究

摘 要：本文從塑料管材管件的檢測和實際應用兩個方面進行深入探討。首先，介紹塑料管材的不同檢測方法。其次，分析新型塑料管材在工程管道、室內冷水管道建設中的運用。這項研究，對市政項目建設人員更全面地理解塑料管材管件性能和應用方法很有幫助，為合理選擇和使用塑料管材管件提供借鑒。

關鍵詞：塑料管材管件；檢測；應用文章編號：2095-4085（2024）08-0179-03

0 引言

隨著科學技術的進步，塑料管材管件具有輕量化、高耐磨性及抗腐蝕能力的優點，日益廣泛地應用于各種基礎設施建設項目。為保證在實際運用中的性能符合設計要求，必須對塑料管材進行全面嚴格的質量檢測。與此同時，對塑料管材在工程實踐中的應用模式進行深入解析，給指導市政項目建設人員合理選擇材料提供重要依據。本文旨在對塑料管材管件的檢測技術及其在各類工程建設中的應用場景進行系統性深入探討。

1 塑料管材管件的分類闡述

1.1 CPVC管材管件

CPVC全稱為氯化聚乙烯，是一種新型的高分子合成材料，是聚氯乙烯（PVC）的一種派生產品。CPVC管材管件具備突出的優點，包括耐腐蝕、耐高溫、耐壓性好等，被廣泛應用于熱水系統、工業用水、冷熱水循環系統以及飲用水供應系統等。

1.2 PPB管材管件

PPB是聚丙烯隨機共聚物的縮寫，PPB管材管件因具備良好的耐腐蝕性、耐熱性、抗低溫沖擊強度高等優點，被廣泛應用于建筑供熱系統、飲用水供應系統、冷熱水管道、空調系統、工業液體輸送系統等。PPB管材管件在生產過程中可以進行顏色標識，方便用戶識別。

1.3 PE管材管件

聚乙烯（PE）管材管件的發展和應用，已經遍及全球許多國家和地區。聚乙烯是一種熱塑性塑料，具有優良的韌性、耐候性、化學穩定性及良好的焊接性等特點，在給排水、燃氣輸送、電纜保護等領域得到廣泛應用［1］。

1.3.1 給水用聚乙烯管材管件

（1）給水用聚乙烯管材管件主要包括PE100和PE80兩種類型，這兩種類型的PE管材管件在壓力等級、環境應用等方面具有很好的特性。

（2）給水用聚乙烯管材管件根據其直徑、長度和接口形式等特征進行分類。常見的聚乙烯管材管件直徑通常在20mm至1200mm之間，根據需要確定管件長度。接口形式分類包括法蘭連接、熱熔連接、電熔連接、插口連接等。法蘭連接適用于管道直徑較大的管件，熱熔連接和電熔連接適用于直徑較小的管件，插口連接常用于灌溉和排水系統的管件。此外，還可以用聚乙烯管材管件的顏色進行分類。

（3）在實際工程應用中，選擇給水用聚乙烯管材管件時，要綜合考慮工程環境、設計要求、物料成本等多方面的因素，以確保管材管件的性能符合工程設計的要求。

1.3.2 埋地用聚乙烯管材

（1）埋地用聚乙烯管材，根據不同結構壁分為雙壁波紋管材和纏繞結構壁管材兩種。因其具備耐腐蝕性強、使用壽命長、連接可靠等特性，被廣泛應用于市政排水、水利建設等工程中。

（2）雙壁波紋管材和纏繞結構壁管材的主要區別在于，雙壁波紋管是由內外兩層高密度聚乙烯組成，內壁光滑，外壁呈均勻波紋狀，柔韌性較好，比較適合于復雜地形環境的工程。纏繞結構壁管材呈螺旋狀，分為A、B、C三類結構壁，具有更好的剛度及耐壓性能，適用于需要承受較大負荷的工程。

1.4 PP-R管材管件

PP-R管材管件是由隨機共聚聚丙烯（PP-R）制成，因其具備耐高溫性、耐腐蝕性和環保無毒性等優點，被廣泛用于家庭和工業冷熱水系統以及飲用水輸送系統。按照壓力等級（如PN10，PN16，PN20等）、管徑（一般在20mm至160mm之間）、長度（按需定制）、顏色（常見的有綠色、灰色、白色等，用以區分用途）以及接口形式（主要有熱熔連接和電熔連接）進行分類。根據工程環境、設計要求、成本預算等因素，選擇適合的PP-R管材管件。

2 關于塑料管材管件的檢測

2.1 硬聚乙烯排水管的檢測

硬聚乙烯（PVC-U）排水管是一種重要的塑料管材，廣泛用于市政排水和建筑排水領域。對其進行全面且準確的檢測，對于保證管材質量和安全性至關重要。對硬聚乙烯排水管的檢測，一般包括以下幾個主要方面：

（1）尺寸檢測：對管道的外徑、壁厚、長度等進行檢測，以保證管道的尺寸符合設計要求和相關標準。例如，根據《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》（GB/T 5836.1-2006）標準，75mm管徑的PVC-U排水管，其壁厚應該不小于1.8mm。

（2）熱穩定性檢測：檢測管材在高溫環境下的穩定性，一般采用熱空氣爐進行檢測，根據相關標準，PVC-U排水管材在200℃下，保持20min后的失重不應超過0.2%［2］。

（3）沖擊強度檢測：檢測管材在受到沖擊后的穩定性。通常通過重錘沖擊試驗進行沖擊強度檢測，根據《熱塑性塑料管材耐外沖擊性能試驗方法時針旋轉法》（GB/T 14152-2001）標準，測試溫度為0℃時，63mm管徑的PVC-U排水管，其沖擊強度不應小于2.0kJ/m。

2.2 埋地管材檢測方式分析

埋地管材，如給水管、排水管、燃氣管、電力管等，是城市基礎設施建設的重要組成部分，其質量好壞直接關系到市民生活各個方面。對埋地管材進行全面且準確的檢測至關重要。檢測方式如下：

（1）尺寸檢測：尺寸檢測是塑料管道質量控制的基礎，一旦尺寸參數偏差過大，會導致管道接頭處密封不良，引發泄露；壁厚不足，在壓力或沖擊下容易造成管件破裂。尺寸檢測要使用精確的測量設備進行尺寸檢測，嚴格遵守相關標準，保證管道的外徑、內徑、壁厚、長度等參數符合設計要求。

（2）強度檢測：強度檢測主要包括靜水壓試驗和環剛度等級試驗。靜水壓試驗主要針對給水管管材，是將管道內充滿水，然后將其密封并施加一定的內壓，如1.5倍的工作壓力，保持一定時間，觀察管道是否有泄露和破裂現象。環剛度等級試驗，是檢測具有環形橫截面的熱塑性管材在規定形變下的強度，主要檢測標準是《熱塑性塑料管材 環剛度的測定》（GB/T 9647-2015），量試件內徑，長度，根據不同管徑，設置不同的壓縮速度，測出當達到要求形變時（一般變形量為3%）所產生的負荷，求得管材環剛度的數據。

（3）密封性檢測：管道系統的完整性和可靠性在很大程度上取決于連接部位的密封性能。對接頭進行密封性檢測，不僅可驗證連接部位的密封性，還可檢查接頭的安裝質量。《鋼絲網骨架塑料（聚乙烯）復合管材及管件》（CJ/T 189-2007）標準規定，管道應在0.05MPa的壓力下保持10min。嚴格的測試可有效檢測出管道連接部位是否存在微小的泄露，以避免對項目施工質量造成影響。

2.3 管件的檢測維卡熱變形

維卡熱變形（Vicat Softening Temperature， VST）測試，是一種測量塑料材料在一定負載和溫度下，開始軟化或變形的測試方法。這項測試對管件質量的評價尤為重要，維卡熱變形測試的結果，直接反映管件在高溫環境下能否保持良好形狀的穩定性，具體如下：

（1）維卡熱變形測試通常按照GB/T 1633-2000標準進行。在測試過程中，樣品被置于恒溫的油浴中，然后在樣品上施加一定的負載（如1kg或5kg）［3］。隨著油浴溫度的升高，樣品開始變形，當樣品的變形量達到1mm時，此時的油浴溫度即為樣品的維卡熱變形溫度。

（2）對于塑料管件而言，其維卡熱變形溫度應根據其實際應用環境進行選擇。例如，若管件需要用于高溫環境（如熱水管、蒸汽管等），其維卡熱變形溫度應較高，以保證在高溫環境下能保持穩定的形狀和尺寸。反之，若管件只用于常溫環境（如冷水管、排水管等），對維卡熱變形溫度的要求則相對較低。

2.4 檢測管材的縱向回縮率

（1）將塑料管材切割成一定長度（通常為200mm）的樣品，然后在樣品的兩端各標記出一定長度（通常為100mm）的刻度線，測量并記錄其初始長度L0。

（2）將樣品置于恒定的溫度（通常為160℃或200℃）下進行熱處理一段時間（通常為1h或2h），然后取出樣品，在室溫下放置24h自然冷卻。最后，再次測量刻度線之間的長度L1。

（3）縱向回縮率的計算公式為：R＝［（L0-L1）/L0］×100%。按照ISO 2505標準，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等塑料管材的縱向回縮率應小于3%，聚氯乙烯（PVC）和氯化聚氯乙烯（CPVC）等塑料管材的縱向回縮率應小于5%。

2.5 檢測管材的斷裂伸長率

（1）從塑料管材中取出一定寬度（通常為10mm或20mm）的試樣，測量并記錄其初始長度L0。

（2）將試樣置于萬能試驗機的夾具中，然后以一定的速度（通常為50mm/min或100mm/min）進行拉伸，直到試樣斷裂，測量并記錄其斷裂后的長度L1。

（3）斷裂伸長率的計算公式為：E＝［（L1-L0）/L0］×100%。按照ISO 6259標準，聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等塑料管材的斷裂伸長率應大于350%，聚氯乙烯（PVC）和氯化聚氯乙烯（CPVC）等塑料管材的斷裂伸長率應大于100%。

2.6 檢測管材的氧化誘導試驗

（1）將塑料管材樣品粉末置于差示掃描量熱儀（Differential Scanning Calorimeter， 簡稱DSC）的測試盤中，然后在氮氣或氬氣的保護下，將樣品加熱至一定的溫度（例如200℃），保持一定的時間（例如30min），以消除樣品中的自由基和殘余抗氧化劑。

（2）將保護氣氛切換為氧氣，并保持該溫度，記錄樣品在氧氣氣氛下開始顯著氧化反應的時間，即氧化誘導時間。

（3）氧化誘導試驗的結果通常以分鐘（min）作為記錄單位。按照《塑料 差示掃描量熱法（DSC）第6部分：氧化誘導時間（等溫OIT）和氧化誘導溫度（動態OIT）的測定》（GB/T 19466.6-2009）標準試驗， 聚乙烯（PE）管材的氧化誘導時間一般不低于20min。

3 塑料管材管件的實際使用剖析

3.1 工程管道中的應用

（1）在給排水工程中，例如城市的市政給排水系統、工業廢水處理系統以及雨水排放系統，PE和PP管材使用頻次較高。其耐腐蝕性能卓越，可以防止管材由于長期接觸水分和化學物質而發生腐蝕。低摩阻特性也使得流體能夠順暢通過，降低能源消耗。同時，由于PE和PP具備韌性強和高耐寒性的特點，能夠適應各種復雜的地質和氣候條件。

（2）在燃氣輸送工程中，PE管材因具備出色的耐化學性、良好的密封性和優良的安全性能，成為燃氣管道的理想選擇，尤其適用于城市燃氣輸送系統和燃氣發電站的燃氣供應系統。

（3）在電力和通信線路保護工程中，PVC（聚氯乙烯）和PE等塑料管材因具備優良的電絕緣性能、高強度、抗壓性能和化學穩定性，被廣泛應用于電纜保護和光纜通信線路的敷設。例如，根據國際電工委員會（IEC）的標準，PVC和PE管材在電線管道的應用中，其電絕緣強度要高于20 kV/mm，抗壓性能要達到50N/mm3，PVC和P的性能E符合以上要求，成為電力和通信線路保護管材的最佳選擇［4］。

3.2 室內冷水管道應用

在室內冷水系統的構建中，塑料管材管件發揮了無可替代的作用。其中，由于PP-R（聚丙烯隨機共聚物）和PVC-U（非塑化型聚氯乙烯）的性能優越，被廣泛應用。PP-R管材管件以其具備卓越的熱穩定性、良好的抗壓能力、優異的環保性和耐腐蝕性，成為冷水供應系統的重要管材。PP-R材料的熱膨脹系數較小，能有效抑制由于溫度差異引發的管道形變。PVC-U管材管件因具備抗化學侵蝕能力強、高強度、出色的電氣絕緣性和較低的投資成本等優勢，被廣泛用于室內冷水系統。

4 結語

總而言之，塑料管材管件通過一系列的檢測程序，確保其在各種工程項目中的可靠性、耐用性。塑料管材管件的檢測包括尺寸檢測、密度測量、維卡熱變形檢測、縱向回縮率測試、斷裂伸長率檢測以及氧化誘導試驗等。由于塑料管材管件在工程管道、室內冷水管道工程中性能優越，被得到廣泛應用。還要綜合考慮工程項目的具體需求、環境條件和成本預算等因素，選擇和使用不同的塑料管材管件。在未來的研究中，要深入探討其他新型塑料管材的性能和應用，為城市市政工程高質量建設貢獻智慧和力量。

參考文獻：

［1］何承楓.塑料管體的性能檢測及發展趨勢［J］.現代鹽化工，2022，49（3）：10-12.

［2］吳曉丹.塑料管材管件的檢測與應用分析［J］.建材與裝飾，2020（2）：52-53.

［3］劉志華.塑料管材管件的檢測與應用分析［J］.城市建設理論研究（電子版），2018（32）：89.

［4］黃智文.塑料管材管件的檢測與應用［J］.廣東建材，2018，34（1）：37-39.

作者簡介：周杰（1991—），男，漢族，福建寧德人，本科，工程師。研究方向：工程檢測。