金季靖

(佛山市日豐企業(yè)有限公司，廣東佛山 528000)

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室內(nèi)燃?xì)夤苓x擇鋁塑復(fù)合管的安全性

金季靖

(佛山市日豐企業(yè)有限公司，廣東佛山 528000)

摘要：從鋁塑復(fù)合管的性能、生產(chǎn)過程、管材與管件的連接等方面說明了鋁塑復(fù)合管應(yīng)用在室內(nèi)燃?xì)夤艿李I(lǐng)域具備很高的安全性，并闡述了燃?xì)怃X塑管在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：鋁塑復(fù)合管，機(jī)械密封原理

鋁塑復(fù)合管(簡稱鋁塑管)是以焊接鋁管為中間層，聚乙烯塑料為內(nèi)外層，專用熱熔膠位于鋁帶和聚乙烯之間，通過擠出成型方法復(fù)合成一體的五層管材。五層結(jié)構(gòu)使鋁塑管集金屬管和塑料管的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有優(yōu)異的耐壓耐溫性能、熱脹系數(shù)小、可彎曲不反彈、隔光和隔絕管內(nèi)外氣體滲透的特點(diǎn)。國內(nèi)燃?xì)怃X塑管通常為黃色。鋁塑管的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　鋁塑管的結(jié)構(gòu)示意圖

該文從燃?xì)怃X塑管的性能、生產(chǎn)過程、機(jī)械式管件密封原理、管道安裝要點(diǎn)等方面來闡述鋁塑管應(yīng)用于建筑室內(nèi)燃?xì)夤艿谰哂袠O高的安全性。

1從鋁塑管的性能指標(biāo)和生產(chǎn)過程說明燃?xì)怃X塑管的安全性

1.1　燃?xì)怃X塑管的性能指標(biāo)和使用條件[1]

GB 50028-2006《 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》中，對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)壓力分級(jí)如下：

中壓燃?xì)夤艿?A 0.2MPa

B 0.01MPa≤P≤0.2MPa

低壓燃?xì)夤艿?P<0.01MPa

鋁塑管的國標(biāo)GB/T 18997.1-2003《鋁塑復(fù)合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管》中，對(duì)燃?xì)怃X塑管的工作溫度和工作壓力有如下規(guī)定(表1)[2]：

表1　燃?xì)怃X塑管的設(shè)計(jì)工作條件

說明燃?xì)怃X塑管的應(yīng)用范圍是中低壓燃?xì)夤艿馈６鳪B/T 18997.1-2003中的6.7(靜液壓強(qiáng)度)的要求如下(表2)：

表2　各類鋁塑管靜液壓強(qiáng)度要求

表2是所有鋁塑管都必須達(dá)到的指標(biāo)?？梢钥吹?，鋁塑管的出廠測(cè)試壓力(C型即為燃?xì)夤埽?0℃下通過10h持續(xù)2.72MPa測(cè)試)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GB/T 18997.1-2003給出的燃?xì)怃X塑管的設(shè)計(jì)工作條件(常溫0.4MPa)。因此，鋁塑管在承壓能力方面具有極高的安全系數(shù)。

1.2　鋁塑管的生產(chǎn)流程

鋁塑管按鋁管焊接的不同工藝分為搭接焊式鋁塑復(fù)合管和對(duì)接焊式鋁塑復(fù)合管。從兩種管材的成型工藝來說，搭接焊鋁塑管采用正壓定徑成型，在成型過程中管內(nèi)始終有0.6MPa的氣壓保持管材的圓度。而對(duì)接焊鋁塑管采用常壓分布涂覆成型的方式。搭接焊式鋁塑管帶壓生產(chǎn)(始終0.6MPa)是一個(gè)非常獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，相當(dāng)于對(duì)每一米管材都進(jìn)行了氣密性測(cè)試的全檢。因此，燃?xì)庥娩X塑管應(yīng)采用搭接焊式鋁塑復(fù)合管。

2從燃?xì)怃X塑管的管件連接說明燃?xì)怃X塑管系統(tǒng)的安全性

2.1　燃?xì)怃X塑管配套管件的密封原理

如圖2所示，機(jī)械卡壓式接頭與燃?xì)怃X塑管的連接是這樣來實(shí)現(xiàn)的：通過專用鉗壓工具，讓套于鋁塑管外層的不銹鋼套產(chǎn)生收縮、塑性變形，迫使鋁塑管內(nèi)壁塑料層收縮并咬合至接頭芯體外圓表面上的鋸齒形環(huán)槽中，由于兩只O型橡膠密封圈設(shè)計(jì)線徑大于芯體外徑D2(見圖1)25%。因此，在鋁塑管內(nèi)層收縮后，兩只O型密封圈將始終處于壓縮狀態(tài)，從而提供持久的密封性能。

圖2　機(jī)械式管件裝配圖

O型圈在使用過程中因受壓力作用變形而產(chǎn)生密封作用，因此在裝配時(shí)O型圈和被密封面之間就要保持一定的壓縮量。橡膠受壓產(chǎn)生的反彈力始終給予被密封面一初始?jí)嚎s應(yīng)力，從而起到預(yù)密封作用，如圖3所示。

圖3　預(yù)密封作用

當(dāng)受預(yù)密封作用的O型圈受流體壓力作用時(shí)，O型圈被擠向溝槽一側(cè)。當(dāng)壓力增大，O型圈變形成D形，并把壓力傳遞給接觸面，隨流體壓力增大，傳遞壓力越大，密封作用越大。這種隨流體壓力增大自動(dòng)增強(qiáng)密封效果的作用叫做自密封作用，如圖4所示。

圖4　自密封作用

決定O型圈預(yù)密封作用和自密封作用的主要參數(shù)是壓縮量，對(duì)靜密封條件下，壓縮量一般取20%，考慮到管件和密封圈生產(chǎn)過程中的尺寸公差和熱脹冷縮的影響，燃?xì)怃X塑管用的卡壓式管件O型圈平均壓縮量設(shè)計(jì)為25%。

塑料和金屬的線膨脹系數(shù)相差十倍之多，因此，在冷熱交替時(shí)，膨脹(收縮)量不同，密封還會(huì)可靠嗎？流體溫度升高時(shí)，塑料膨脹量大于金屬膨脹量，不會(huì)出現(xiàn)間隙。流體溫度降低時(shí)，塑料的收縮量大于金屬收縮量，則密封面會(huì)出現(xiàn)間隙。

最大間隙量的計(jì)算：我們考慮極限溫差，從96℃熱水(GB/T 18997規(guī)定鋁塑管的最高使用溫度為95℃)轉(zhuǎn)換為1℃冷水，極限溫差ΔTmax=95℃。

塑料層收縮量=內(nèi)層塑料厚度×αPEX×ΔTmax

銅芯體收縮量=銅芯體厚度×αCu×ΔTmax

最大間隙量=塑料層收縮量-銅芯體收縮量

以1216為例，最大間隙量=0.0120-0.002865=0.009135mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于O形圈凸出高度0.35mm(相當(dāng)于該值的2.6%)。其余規(guī)格的最大間隙量計(jì)算值與O形圈凸出高度的比較尺寸見表3。

表3　不同規(guī)格鋁塑管與管件在極限溫差95℃時(shí)的最大間隙量

注：PEX的線膨脹系數(shù)：αPEX=1.5×10-4m/(m·℃)

Cu的線膨脹系數(shù)：αCu=1.63×10-5m/(m·℃)

根據(jù)前面的討論，決定O形圈密封作用的主要參數(shù)是密封圈的壓縮量，從表3的計(jì)算結(jié)果來看，所有規(guī)格在極限溫差時(shí)的最大間隙量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于O形圈凸出高度。因此，幾乎不會(huì)影響到O形圈的壓縮量，也就不會(huì)影響密封作用。

戶內(nèi)燃?xì)廨斔蜁r(shí)溫差比冷熱水輸送更小，所以燃?xì)廨斔透踩?/p>

3結(jié)語

燃?xì)怃X塑管在管材的性能和管材與管件的連接方面均具有極高的安全性能。

日豐公司作為GB/T 18997.1-2003《鋁塑復(fù)合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管》的主編單位，在鋁塑管的生產(chǎn)和應(yīng)用上有長期的數(shù)據(jù)積累。日豐燃?xì)鈱Ｓ娩X塑復(fù)合管應(yīng)用于室內(nèi)燃?xì)夤艿澜?0年，至今還未出現(xiàn)過一例安全性能方面的投訴。因此，從安全性上來講，戶內(nèi)表后灶前的燃?xì)夤軕?yīng)優(yōu)先選擇燃?xì)鈱Ｓ娩X塑復(fù)合管。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[J].

[2] GB/T 18997.1-2003鋁塑復(fù)合壓力管 第1部分：鋁管搭接焊式鋁塑管[J].

The Aafety of Multilayer Pipe for Indoor Gas Pipeline

JIN Ji-jing

(Foshan Rifeng Enterprises Co.，Ltd，F(xiàn)oshan 528000，Guangdong，China)

Abstract：This paper demonstrated the high safety of multilayer pipe for indoor gas pipeline through the structure，production of the pipe and sealing mechanism of fittings. In addition，the notices in design and installation for gas pipe were also described.

Key words：Multilayer pipe，mechanical sealing principle，design and installation

中圖分類號(hào)：TQ 322.2