地暖常用管材的性能特点分析（一）

        作者：邓有源 副主任 
           中国辐射供暖供冷委员会专家委员会

导语：中国地暖行业发展至今，已取得了不小的成绩，各个领域也都植入了新技术，地暖行业正在向功能化、实用化、普及化方向纵深发展，种种现象表明：地暖行业正面临着极大的发展机遇，它的发展不但面向我们众多百姓家庭，还会渗透到商业、工业、农业等方面。

然而，地暖行业的高速发展在带来巨大商机的同时，也形成了行业准入门槛低等现象。据权威部门调查了解，地暖产品不规范，假冒伪劣产品滋生的现象屡见不鲜，因此这个时候更需要市场的规范、引导和监督。

与此同时，希望地暖行业未来能够涌现出更多的新技术、新产品，共同为行业今后的良性发展“添砖加瓦”。

本期要目

《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ 142-2012）于2013年6月1日起正式实施，《地面辐射供暖系统施工安装》图集（12K404）自2012年11月1日起正式实施；《地面辐射供暖技术规程》（JGJ 142-2004）、《低温热水地板辐射供暖系统施工安装》图集［03K404、03（05）K404］同时废止。

近年来，辐射供暖供冷技术发展很快，已不再局限于地面辐射供暖形式，顶棚、墙面辐射供暖供冷系统及新型的辐射供暖供冷方式在国内都已得到应用。因此，新行业标准《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ 142-2012）的确立是一个必然。

但是，新规程及图集实施以来，无论从宣贯上还是在执行上都被认为力度不够，致使新规程及图集实施两年来还存在使用废止规程及图集的现象。

因此，近期《地暖论坛》将会连续登载《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ 142-2012）及《地面辐射供暖系统施工安装》图集（12K404）的有关内容解读。

接阅上期内容：

1 地暖常用管材的性能特点

不同的地暖管有不同的性能特点，下面将对地暖管常用管材的生产过程、性能特点、连接方式以及物性参数和安装注意事项分别进行介绍。

1.1 PE-X管

PE-X管全称为交联聚乙烯管材，其是通过化学或物理方法，把线性聚乙烯分子连接起来形成网状交联结构，从而显著提高其高温抗蠕变能力和耐环境应力开裂能力，大大拓展了聚乙烯的应用范围，使之能够在高温环境下长期使用。

交联聚乙烯管材按交联方式（工艺）的不同，可以有很多种类型，目前已工业化的就有PE-Xa管、PE-Xb管、PE-Xc管这3种。

1）PE-Xa管

PE-Xa管在国际上的开发应用历史已有40多年，进入中国市场则有20年左右，因为其性能优异，所以用途广泛，特别适用于建筑的冷、热水管道和地面辐射供暖系统用管，故而发展很快。中国曾经从韩国进口过氧化物交联聚乙烯管材（PE-Xa管）生产线近300条。

过氧化物交联聚乙烯管材（PE-Xa管）的生产主要采用恩格尔（Engel）法。最早开发聚乙烯交联工艺的是德国的托马斯、恩格尔，该种工艺技术是将过氧化物与高分子量、高密度的粉状聚乙烯及其辅料进行混合后，加入到柱塞式挤出机中，在一定温度下进行烧结，然后物料通过加热的长型模头成型并交联。该工艺加入的辅料包括抗氧剂和抗腐剂。

该工艺中的高密度聚乙烯树脂，常用型号为韩国LG公司的XL1800或韩国湖南石化株式会社的8100GX，树脂的密度为0.95g/m3，熔体流动速度为0.01g/10min左右，使用的交联剂为有机过氧化物。

在中国，曼瑞德集团有限公司已然引进了世界上首条在线红外后交联5层阻氧PE-Xa管道生产线，产品性能优异。

2）PE-Xb管

硅烷交联聚乙烯管材（PE-Xb管）的生产方法主要有两种：一种为英国道康宁公司发明的两步法，另一种为莫勤菲尔公司发明的一步法。因为一步法生产成本相对更低，故而目前中国的PE-Xb管主要由该法生产，从1994年引进第一条一步法生产线至今，已有约十几条进口线，几十条国产线在生产PE-Xb管。

一步法生产过程：通过料斗将聚乙烯粒料加入螺杆式挤出机中，高压泵把液体状的硅烷和过氧化物引发剂、有机锡催化剂、抗氧剂的复合物泵入挤出机中，在挤出机内完成聚乙烯接枝硅烷反应，通过口模挤出成管，定型、冷却后收卷，再将整卷管材堆入80℃以上的蒸汽房（或水池）中完成硅烷水解交联反应，包装成品出厂。

3）PE-Xc管

PE-Xc管的生产流程：采用可辐射交联的高密度聚乙烯（HDPE）原料，加上其他一些辅助原料（如抗氧剂等），在塑料挤出机里挤出管材（未交联），然后将挤出的未交联管在辐射装置（电子加速器或钴-60辐照站）上，利用高能射线（电子束或γ射线）进行辐射交联，因而采用此方法生产的聚乙烯管材称为：辐射交联聚乙烯管材（PE-Xc管）。

PE-Xa管、PE-Xb管、PE-Xc管这3种PE-X管的比较见表1：

结论：

4）从表1中可以看出，PE-Xa管刚性指标差，耐刮擦、划伤等机械性能相较差一些，但是最为柔软，便于弯曲安装。

5）PE-Xb管与PE-Xc管刚性高一些，安装方便性比PE-Xa管差。PE-Xa管的热稳定性差，PE-Xb管与PE-Xc管的热稳定性好。

6）PE-Xa管不需要后处理，PE-Xb管与PE-Xc管挤出相对比较容易，但是需要后处理；PE-Xb管需要在热水或蒸汽中进行交联反应，PE-Xc管需要辐照进行交联。

7）由于交联后聚乙烯不能熔接，因而不能回收再利用。

8）PE-Xc管成本最高，后处理费用昂贵，PE-Xa管相对最低。

9）PE-Xc管用高密度聚乙烯经辐源辐照后，分子结构从线性排列改变为三维立体网状结构，将热塑性塑料改变为热固性塑料，从而大大增强了管材的各项性能，其使用温度达-70℃～110℃，工作压力达12.5㎏/cm2。

10）PE-Xc管分子结构从线性排列改变为三维立体网状结构见下图：

1.2 PE-X管的安装使用特点

PE-X管重量轻，一般盘卷包装，体积小，机械运输及人工搬运都非常方便。PE-X管属于比较柔软的柔性管，安装时可手工弯曲，非常方便。

PE-X管脆化温度更低，在-70℃低温下，其柔韧性依然很好，因而可以在超低温下进行施工。由于分子之间由化学键连接起来，耐开裂与扩展能力很强。

PE-X管本身的强度较高，耐刮擦、耐腐蚀、耐氧化性能好。PE-X管的成本不高，性价比却很高。

1.3 PE-X管使用的管件

PE-X管通常使用机械式铜管件，一般分为：用普通扳手进行安装的螺母卡套式管件，以及用专用钳压式工具安装的钳压式管件。

PE-X管用于地暖时一般使用螺母卡套式管件与分集水器相连接，这样一旦出现连接处的泄露，可以马上把管件拆开进行修理及重新安装，而钳压式管件一旦安装，比较难拆卸，修理起来不太方便。

1.4 PE-X管的使用注意事项

1）因为阳光中的紫外线会破坏管材的内部结构从而加速管材老化，所以PE-X管要避免阳光照射。

2）包装袋完好，必须要有涂膜。

3）不得淋雨、重压，远离火源、油污、化学污染地，不得抛、摔、拖、砸、撞。

4）施工安装要严格按照规程进行，弯曲半径不宜小于6倍管外径。

1.5 铝塑复合管

1）铝塑复合管的分类

铝塑复合管是把铝与塑料复合在一起的复合管，它共有5层。铝塑复合管的内层与外层都是聚乙烯，中间是铝层，铝层与塑料层之间有一层热熔胶，把聚乙烯与铝粘合在一起，使其成为一体。

能用于地暖的铝塑复合管根据它们所使用的材料可以分为内外层均为交联聚乙烯的PE-X/Al/PE-X管（简称“XPAP管”），以及与内外层均为耐热聚乙烯的PE-RT/Al/PE-RT管（简称“PAP管”）。

按生产工艺的不同，铝塑复合管又可分为搭接焊与对接焊两种，因而铝塑复合管主要有两种生产工艺：

a、先做搭焊式纵向铝管，然后在成型的铝管上做内外层的塑料管，由此称为“搭接法生产工艺”。

b、先做内层的塑料管，然后在上面做对焊的铝管，最后在外面包上塑料层，由此称为“对接法生产工艺”。

以上这两种方法都是将内外层的塑料层通过粘结层和铝层联接在一起，这样的管材结构总共分为5层。

1.6 铝塑复合管的基本性能要求

1）交联度

对于交联铝塑复合管有交联度的要求，要求与PE-X管一样，PE-Xa管≥70%，PE-Xb管≥65%，PE-Xc管≥60%。但是在中国实际生产中，绝大多数的交联铝塑复合管都是用PE-Xb管作为内外层的，这是因为它的生产比较方便。此外，PAP管没有交联度的要求。

2）静液压

对于32mm以下的小管，要求在82℃的环境温度、测试压力2.72MPa下，通过10h的测试。这里的压力是直接的测试压力，而不是环应力。对于20×2.0规格的管材而言，相当于环应力为12.24MPa，由此可见，铝塑复合管的耐压性能远高于全塑管。

1.7 铝塑复合管的性能特点

1）铝塑复合管保持了PE管重量轻以及柔性管的特性，一般盘管包装体积小，便于运输。安装时，可用手工进行弯曲，而且弯曲不反弹，最小弯曲半径5d，安装非常方便。

2）铝塑复合管有铝层增强、耐温耐压性能好、低温韧性好等特点，可以在低温环境下进行施工。铝塑复合管耐腐蚀性能好，由于管中间有一层铝，它可以隔绝氧气渗透，避免氧气进入管道系统腐蚀阀泵等金属配件。

1.8 铝塑复合管的连接方式

铝塑复合管与PE-X管类似，也是分为螺母卡套式与钳压式。各自的特点也一样。用于地暖时多为螺母卡套式，以便安装和维修。

有一点必须注意：铝塑复合管必须采用内密封管件。如果采用外密封管件，使用中铝带热熔胶会与水长期接触，由于热熔胶与水的亲合力大于与铝的亲合力，这样会造成铝带与塑料的离层，最后造成漏水。