《美国塑料管道学会 塑料管道手册》dgw

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1、美国塑塑料管道道学会 塑料管管道手册册郑茂鼎 夏德楷楷译第一章 管道道用的塑塑料 聚氯氯乙烯 聚乙乙烯 丙烯烯晴-丁二烯烯苯乙烯烯 苯乙乙烯橡胶 聚丁丁烯 聚丙丙烯 醋酸酸丁酸纤纤维素 热固固性塑料料 标志志代导 小结结第二章 挤压压 模塑塑第三章热运动 线性性热膨胀胀系数 地下下管道 地上上管道耐化学性性 化学学品 塑料料的类型型 接触触的时间间第一部分分 管管道用的的塑料 加工工工艺设计参数数 安安装第一章 管道道用的塑塑料不同的塑塑料其特特性差别别很大，他他们的特特性范围围同金属属领域中中所遇到到的不相相上下。这这个范围围包括与与金属不不同类别别的性能能以及取取决于所所考虑的的特殊性性质

2、。塑塑料不仅仅因化学学类别不不同，其其性能变变化很大大，而且且在同一一化学类类别中差差别也不不小。因因此对于于一种塑塑料在某某种特定定应用中中的成功功或失比比并不能能说明其其它塑料料(即使使是同一一类型的的)在这这个应用用中的运运行情况况当然没有有人指望望用于制制作淋浴浴帘子和和垫片的的聚氯乙乙烯塑料料用来做做压力管管道会得得到令人人满意的的结果。淋淋浴帘子子和垫片片材料是是一种类类似橡胶胶的软性性材料而而管子材材料则是是坚硬和和刚性的的。由于各种种塑料的的性能差差别很大大，而且且有大量量成功应应用的实实例，即即使一篇篇扼要叙叙述整个个塑料领领域的文文章将会会很长。因因此本文文的论述述将主要要

3、限于管管道应用用力面有有关的特特种塑料料及其性性质。但但是，必必须着重重指出，用用于特定定场合的的管道必必须选择择合适的的塑料品品种和配配方。许许多塑料料管道在在使用中中失败的的原因可可以追溯溯到由于于选错品品种和(或)配配方、处处理错误误或不适适当的工工程施工工而引起起的。塑料技术术用语可可按A55TM D 8883标标准“有关塑塑料术语语的定义义”和ASSTM F 4412标标难“有关塑塑料管道道系统术术语的定定义”采用的缩缩写可按按ASTTM DD16000标准准“有关塑塑料术语语的缩写写”的规定定。应加加以说明明的是在在塑料工工业中， “树脂”和“聚合物物”二者可可通用。复复合物是是指

4、树脂脂加上添添加剂，诸诸如稳定定剂、润润滑剂、加加工改良良剂、填填料等的的混合物物。术语： “聚合物物”或“聚合学学”，对熟熟悉这些些材料基基本理论论知识的的人是经经常使用用的。一一般说来来，各种种聚合物物是由高高分子量量的分子子所组成成的，并并且作为为这个领领域内的的听有材材料，虽虽然它们们在分子子数量上上有很大大差异，但但都表现现出能遵遵循同样样的物理理化学定定律。按按工艺和和工程方方面分类类，聚合合物可以以分成各各种材料料类别：即塑料料、橡胶胶、纺织织品、纸纸、木材材、皮革革、粘合合剂、涂涂料、沥沥青材料料、浆糊糊和糊精精、纤维维素、酪酪素等。在在动物体体内和植植物组织织内的大大多数物物

5、质也是是聚合物物。“聚合物物”和“聚合的的”单词如如与“塑料”连在一一起使用用时，指指的是用用一般术术语描述述它们性性质的基基本物理理化学原原理。在这些论论据中，“塑料”这个词被定义为“一种材料其主要成分为高分子量的有机物质，最终状态为固态，并且在制造成加工成员终产品的某些阶段，能够流动成形”。这个定义义对于不不熟悉化化学、整整合学或或有关工工艺学的的人们是是不够的的。因此此有必要要按照它它的性能能进行初初步讨论论。最初初对这些些材料选选用“塑料”一词是是由于这这些材料料在常温温或接近近常温时时呈塑性性状态(一个非非常陈旧旧的观念念)，而而多数材材料是在在某些温温度下呈呈塑性状状态。对于钢、混

6、混凝土、玻玻璃等多多种材料料，在室室温或接接近常温温时应力力应变的的性质基基本上与与时间无无关，但但当温度度升高后后，它们们与时间间就有关关了(那那是处于于塑性状状忠下)。所以以若一根根钢棒的的抗拉强强度是在在室温下下测量，以以在5分分钟或55周(5504000分钟钟)内使使钢棒断断裂的速速率施加加裁荷，则则所测得得的抗拉拉强度基基本一致致。但是是，对于于每根钢钢棒在较较高的温温度下测测试，则则在较长长的负荷荷时间下下将得到到较低的的抗拉强强度。这这后者的的条件，称称为塑性性状态即应力力应变或或负荷变形的的性质与与时间有有关。塑塑料在常常温或接接近常温温下，局局部处在在塑性状状态，此此局部塑塑

7、性状态态的范围围，视类类型、成成分、温温度和应应力或负负荷而定定。所以以，一种种聚氯乙乙烯管子子的成分分，在660至770秒内内，它在在水压(圆周)应力775000磅英英寸2下破坏坏，10000小小时内，在在56000磅英寸22圆周应应力下破破坏，在在10000000小时(1143年年)内，为为45000磅英寸22，在550年内内，为441000磅英英寸；在88800000000年内内，为220000磅英英寸2。这些些长期强强度，是是从规定定的复合合物的试试验数据据所推导导的最小小均方重重对数回回归方程程统计预预测的。在在塑性状状态下，塑塑料和其其它材料料的成功功运用，需需要进行行正规的的工程

8、设设计。在在选用材材料时，必必须把与与时间有有关的因因素考虑虑进去。塑料的另另一个重重要方面面就是温温度与压压力的结结合，在在此情况况下，物物料将流流动，因因此可以以模塑成成各种形形状，如如管件，也也可挤压压成各种种型材，如如管子。在在这方面面，人们们把塑料料分成两两类，通通常称为为热塑性性塑料和和热固性性塑料。热热塑性塑塑料就是是能够在在温度升升高时变变软，温温度降低低时变硬硬，可反反复进行行这样的的过程。热热固性塑塑料则相相反，在在模塑和和成型的的过程中中进行团团化，并并且由于于化学反反应的结结果(由由于加热热或添加加化学品品，或者者两者兼兼有)而而引起成成为坚固固难熔和和不溶于于有机溶溶

9、液的物物体。用用热塑性性塑料制制成的产产品，可可以将它它粉碎成成颗粒状状重新进进行模塑塑；而热热固性塑塑料，当当固化后后，就不不能再次次模塑成成形。虽然大多多数塑料料能轻微微吸水，水水是不会会产生腐腐蚀或其其它危害害。所吸吸收的水水量和产产生的影影响随塑塑料品种种和配方方而各异异。在多多数情况况下，吸吸收少量量的水是是有益的的，通常常可以产产生较高高的抗冲冲击性能能和较大大的韧性性。对于于中性盐盐溶液例例如氯化化钠，其其影响与与单纯是是水的情情况相同同。多数数(但不不是全部部)塑料料不受酸酸性或碱碱性的盐盐类的影影响。对于有机机溶剂的的作用，随随塑料品品种和成成分的不不同变化化很大，例例如，多

10、多数酸类类和酮类类对聚氯氯乙烯(PVCC)和聚聚乙烯(PE)管子成成分无影影响，但但大多数数配类和和酮类可可以溶解解醋酸丁酸纤纤维素(CABB)。塑塑料除了了有高度度的耐化化学性能能外，当当与多种种金属管管道材料料接触时时能免受受腐蚀。塑料的密密度比其其它管道道材料要要低得多多，制成成的塑料料管子便便于运输输和铺设设。某些些塑料和和其它管管道材料料的密度度列在表表1中。虽然有的的塑料比比其它塑塑料更柔柔软些，例例如聚乙乙烯与II型聚氯氯乙烯相相比；但但当塑料料与混凝凝土、粘粘土或铸铸铁相比比较，则则塑料都都比较柔柔软。这这种柔性性有利于于装卸、安安装以及及设计地地下装置置。多数数塑料具具有高抗

11、抗冲击性性能，这这同它们们固有的的柔性结结合在一一起从而而产生了了一种高高韧性。塑料管子子的光滑滑表面，使使流动时时产生较较小的摩摩擦系数数，并可可防止内内部沉积积物的生生成。它它们的低低热传导导性能，使使热损失失(或得得到热量量)很少少；这样样在油料料输送过过程中要要比采用用其它具具有高导导热系数数材料制制成的管管子使物物料的温温度保持持得更为为均匀。输输送热液液体的塑塑料管道道，除非非有良好好的保温温，其外外表面温温度很少少会接近近液体的的温度。塑料的热热膨胀系系数比许许多其它它材料为为高，它它是金属属的6至至10倍倍。因此此在设计计使用温温度变化化较大的的管道队队必须考考虑这个个因素。但

12、但由于塑塑料比较较柔软，弹弹性模数数低，故故单纯温温度的作作用并不不像预期期那么大大。一些些普通管管材的热热膨胀系系数列在在表2中中。在大多数数塑料中中所用的的基本聚聚合物或或树脂不不会直接接受细菌菌和毒菌菌的侵蚀蚀，因为为塑料不不能作为为这些生生物体的的食物。好好多年前前，某些些复合物物的组成成部分遭遭受这些些生物的的侵蚀，而而塑料工工业使材材料有了了很大的的改变，这这些材料料不能作作为生物物的食物物。用于于塑料管管道的配配方，一一般不会会遭受细细菌和霉霉菌的侵侵蚀。少少数可被被这些生生物侵蚀蚀的塑料料成分，若若在配方方中混以以杀菌剂剂是很容容易做到到免受生生物之害害的。需要注意意的是：当生

13、物物体能得得到足够够的营养养，理想想的生长长条件，并并且新陈陈代谢的的产物是是控制在在位它们们不会毒毒害生物物体(在在个别情情况下、在在个别特特殊情况况下和没没定的情情况下)，那么么由细菌菌和霉菌菌所引起起酌新陈陈代谢的的产物可可积聚到到一定的的数量，它它们将会会损害玻玻璃、金金属、陶陶瓷制品品和各种种有机材材料。这这些新陈陈代谢的的产物因因生物体体不同而而各异，它它可以有有酸、碱碱、酯、酮酮、乙醇醇等介质质。当前用在在管道方方面的主主要热塑塑性塑料料按使用用量排列列，顺序序如下： 1聚聚氯乙烯烯 PVVC 2聚聚乙烯 PE s丙丙烯晴丁二烯烯苯乙烯烯共聚物物 4苯苯乙烯橡胶塑塑料 SSR 5

14、聚聚丁烯PPB 6聚聚丙烯 PP用许多其其它的热热塑性塑塑料制作作的特殊殊用途的的管子需需要特殊殊订货。但但上表所所列的这这些塑料料大约占占生产塑塑料管、管管件总量量的988，而而前四种种约占总总量的995标准性性质表参参见表33聚氯乙烯烯聚氯乙烯烯(pvvc)是是一种热热塑性塑塑料，它它含有聚聚氯乙烯烯树脂与与稳定剂剂、润滑滑剂、颜颜料、填填充剂、加加工改良良剂和增增塑剂混混合制成成。但并并非所有有复合物物均含有有这些成成分，并并且不同同复合物物的各种种成分的的比例也也不一致致。每种种复合物物具有特特定的性性质，供供某类用用途或某某一专门门用途使使用。不不过，复复合物的的主要成成分是聚聚氯乙

15、烯烯树脂，它它使这些些塑料拥拥有其基基本特性性。聚氯乙烯烯树脂本本身是一一种硬的的、坚固固的脆性性材料，难难以模压压或挤压压成型。高高强度的的聚氯乙乙烯复合合物，它它的短期期强度和和长期强强度取决决于不含含增塑剂剂和最小小的渗合合成分。这这些复合合物有时时被称为为硬聚氯氯乙烯，但但在管道道行业中中被称为为I型聚聚氯乙烯烯(北美美)或无无增塑剂剂聚氯乙乙烯(uuPvcc，欧洲洲)。在在I望聚氯乙烯烯复合物物中添加加其它树树脂或改改性剂(如ABBS、CPPE或丙丙烯酸树树脂)，形形成一种种具有改改善抗冲冲击性能能和较低低的抗化化学性能能复合物物。这种种性能改改变的大大小，不不仅取决决于加到到复合物

16、物中改性性剂的量量，而且且也取决决于所用用改性剂剂的性质质。这类类改进冲冲击性能能的材料料被称为为I型聚聚氯乙烯烯(北美美)或橡橡胶改性性聚氯乙乙烯(欧欧洲)。另另有第三三种聚氯氯乙烯管管材，它它实质上上是氯化化聚氯乙乙轨被称称为NPPVC或或CPVVC(氯氯化聚氯氯乙烯)。这种种材料因因具有较较高的热热变形温温度，有有时被称称为高温温聚氯乙乙烯。I型聚氯氯乙烯塑塑料系坚坚硬材科科，对于于73。F的水水，其水水压设计计应力为为20000磅英寸22，并且且能耐多多种化学学品。II型材料料可使用用到温度度1400。F，而而实际温温度的极极限应按按流体和和压力的的要求而而定。第第二类， z型型，系渴

17、渴合而成成，所以以易于挤挤压或程程压成型，它它具有高高的抗冲冲击强度度，但稍稍软些，耐耐化学性性尔差，对于于蹦。55的尔，损损循不同同复合构构的配方方，通常常水压设设月应力力相应较较低，分分别为II 0000、11撼0，1160 0或220000涝英英lr22；它的耐热热性能耍耍比I型型和W型型低得多多。在型产品品中，不不同复合合物的变变化情况况要比II型大。例例如t型型聚氯乙乙烯管材材在耐化学性能能和长期期水压强强度方面面接近于于I型复复合物；另一种种t型复合物物，则相相对地耐耐化学性性能差，并并且长期期水压强强度只有有该类型中中强度高高的品种种的500。 氯化聚聚氯乙烯烯的大多多数性能能类

18、似II型聚氯氯乙烯，但但它还具有抗高高温的性性能，可可以用列列2100。I的温度度。在773。FF时的水水压设计应应力为220 ooo磅英寸，在1180。FF时为5500磅磅英寸寸聚乙烯 q；沦沦是软的的还是便便的聚乙乙烯塑料料制品都都有极好好的耐化化学性能能。由于于它们的的耐化学学性能太太好，所所以不能能采用溶溶剂牢固固地胶接接，而且且其表面面如不经经特殊处处理，连连粕合剂剂也涂不不上。皆材可采采用热熔熔法、插插入或压压入管件件法进行行连接。管管材中掺掺入其它它组分的的数量很很少，一一般添加加2的的发黑。炭炭黑能增增加稳定定性，抗抗老化，对对于需要要暴露在在紫外线线辐射能能如太阳阳下更为为有

19、益。 当考虑虑美国和和欧洲材材料时，聚聚乙烯的的标志有有时会发发生混用用。这是是由于欧欧洲将聚聚乙烯分分为二种种类型，低低密度和和高密度度聚乙烯烯，而美美国实际际犄它分分为三种种类型，低低、中、高高密度(j酉常常相应地地称为II、I、ll型)聚聚乙烯而而造成的的。最近近高密皮皮的类型型又被分分为I型型和w型型。这种种分类法法是单一一按树脂脂的固有有密度来来划分的的。 I型或或低密度度材料比比较软，有有柔性(不坚硬硬)仅适适用于较较低的圆圆周应力力，对于于73。女女的水，其其应力为为40 o磅英寸。它主主男用于于内应力力小的小小尺1ff敞口端端管道和和低压头头(基本本上为敞敞口端)灌沥用用管道。

20、这这些材料料耐化学学性好，但但耐热性性较差。 R型或或中密度度复合凯凯其柔性性比较小小些(稍稍微坚硬硬些)，稍稍硬一些些，比II型材料料有较高高的耐热热性。其其抗环境境破坏应应力较好好，耐化化学性能能与I型型材料差差不多。EE型材料料在短时时性能方面被考考虑作为为一类，但但在长期期水压设设计应力力的基础础上被分分成两类类；即对对于733。y的的水为5500和和6300磅英英寸。这是是一个基基本实例例，在短短时(一一般小于于10分分钟)测测得的强强度性能能，不能能用以预预测长期期强度，例例如，这这些长期期强度应应在超过过10000小时时或更长长的试验验期间所所测得。 E型或或高密度度复合物物，比

21、较较坚硬，在在聚乙烯烯塑料族族中具有有最大的的耐热性性和抗化化学性能能。它们们的水压压设计应应力，对对于733。F的的水，是是6300磅英英寸。 丙烯脂脂T二烯烯笨乙烯烯 丙烯腊腊丁二烯烯苯乙烯烯(ABBS)塑塑料是由由苯乙烯烯丙烯睛睛(SAN)共聚物物同由SSAN和和聚丁二二烯反应应生成的的共聚物物化合而而成或在在某些工工艺过程程个由丙丙烯肪、丁丁二烯和和苯乙烯烯一起反反应所生生成的共共聚物。以以聚丁二二烯为基基础的共共聚物具具有韧性性和抗冲冲击性能能，而55AN共共聚物，则则具有刚刚性、硬硬度和抗抗拉强度度。所以以ABss塑料是是种窜切切性和抗抗冲击的的塑料，易易十模压压和挤压压n AAB

22、599g料与与I型聚聚氯乙烯烯材料类类似，作作为管道道材料它它的适用用范围很很广，质质地较坚坚硬，易易于模压压和挤压压成形，并并且在室室温和低低温下具具有很高高的拎击击强度。水水压设计计应力，对对于733。F的的水，为为8000、10000、112500和16600磅磅英寸寸。这些些管材，在在没有压压力的情情况下，可可在1880。yy的温度度下使用用。 ABss管树和和所讨论论的下一一族苯乙烯烯橡胶塑塑料(ssR) 之间有有某些混混淆，因因为事实实上，某某些阳材材料与AAB5材材料具有有同样的的化学成成分，只只不过含含量不向向而已。塑塑料管子子工业按按下述定定义来区区分这些些管子的的塑辑并并弄

23、清楚楚它们之之间的不不同点。 苯乙烯烯橡胶(6R)管子和和管件的的塑料塑料中中苯乙烯烯含量至至少为550，同同含量最最小为55的橡橡胶化合合在一起起，另有有配合料料如防老老剂、润润滑剂，并并且可把把含量高高达155的丙丙烯脯与与苯乙烯烯塑料和和(或)橡胶化化合。橡橡胶应采采用聚丁丁二烯和和(或)丁二烯烯苯乙烯烯(苯乙乙烯最大大含量为为25)类和和(或)丁脂橡橡胶类。混混和的苯苯乙烯塑塑料和橡橡胶，其其含量不不应小于于90，可不不加填充充剂。 丙烯腊腊丁二烯烯苯乙烯烯(ABBs)管管子和管管件的塑塑料台聚合合物和(或)聚聚合物的的掺合物物或两者者兼有之之，其中中丁二烯烯最小含含量为晰晰，丙炳炳脂

24、最小小含量为为15，苯乙乙烯和(或)苯苯乙烯的的代用品品或两者者的最小小含量为为15，所有有其它各各种单体体的最大大含量不不超过55，另另外还有有润滑剂剂，稳定定剂和着着色剂。 改性AABs管管子和管管件的塑塑料ABSS聚合物物的含量量大干550，其其它聚合合物的含含量大于于5以以及润滑滑剂、稳稳定剂和和着色剂剂。 苯乙烯烯摄破 苯乙烯烯橡胶(双)塑塑料是由由苯乙烯烯聚合物物同橡胶胶和其它配合料料温和而而成。该该塑料的的成分和和性质变变化很大大，但一一旦按选用要要求正确确配合后后，可以以满足使使用需要要。 苯乙烯烯橡胶塑塑料主要要用于安安装在地地下的无无压设施施，例如：下水水管、低低压灌溉溉管

25、、电电气导管管等。该该塑料较较为坚使使，抗仲击性性能和耐耐热性能能部比AAB5塑塑料管材材低。因因为它们们只能作作为无压压力皆路路的材料料，所以以；F必必用木爪爪没计应应力。 聚 了 绣 聚刁烯(PPB)性性能与聚聚乙烯EE Zgg塑料相相似，但但它的强强度性能与与其它大大多数热热理性烈烈料管道道的料相相比，与与时间因因素的关系统统少。对对73。jj、944J水，理理j烁水水压没计计应力为为10000磅英寸，在在1800。Irr时，为为5000磅英英1J。 聚雨烯烯塑料(PI)亦与与聚乙烯烯E型塑塑料类似似，但该该塑料较为坚坚硬，并并可在梢梢南的温温度下使使用。因因为它具具有显著著的耐化学性性

26、能，所所以主要要用以输输送油类类、石油油和各种种化学品品。三种作为为压力臂臂道材料料的水压压设计应应力，对对于733。177的水，分别为5500、8800和和10000磅英寸。 酷酸T酸纤纤维窃 醋酸丁酸纤纤维素(CABB)塑料料管道材材料观有有两种类类四；S级，较较软，主主要用在在低压(小于11磅英英寸)，如如作为旧旧的钢和铁的的气体分分配管线线重斯衬衬里和其其它特殊殊用途。MMH级，饺为坚硬硬，比SS级具有有较高的的强度。对对于733。y的的水，HHH没的水压设设计应力力为8000磅英寸，S级级则为440 oo毖j英英寸。 热团性性塑料 制作管管子和管管仍：的的热因性性照料，通通常采用用某

27、些材材料如石石棉、棉花花或玻璃璃纤维予予以增强强。 主要的的热团性性迎料管管道材料料为聚酯酯、破璃璃纤维增增强环筑筑塑什印文文联聚乙乙烯。交交联聚乙乙烯至少少含有440的的炭黑。虽虽然产品品数量没没订进行行统计，但但热冈性性塑料普普子助生生产总量量要H；热塑性塑塑料伶11：少带带多。 用热闹闹性迎料料制成的的瞥丫比比热塑性性超料管管具有较较高的水水肤舶洛，并并列以用在在较高的的温度。其其性质差差别很大大，取决决于达伞树脂脂和构料料的类型型、种类类b数量量以及增增强的方方向。 标志代代号 塑料管管子材料料常用字字缎数宁代代号作为为标志。这这些代号号对1：具行行额定压压力的树树料和管管广特别别重要

28、。虽虽然这些些细节巴巴在A52灯灯有关标标准中介介绍F，但但为了方方便起见见，在此此再举几几例d 对用刁刁：元压压状态，根根据短时时试验来来分类，标标准管于于材料包括： ABSS17888) 取 PP23 (AASTHH DD 112488) FVCC 1224544(以前前称为II型I级级)(AASTI DD17884) PE材材料标准准是经常常进行修修订，并并且新的的入3TTM标准准1)33500聚乙乙烯塑料料管子和和皆仍：材料，如如同上面面说明的的另外两个标准准的做法法一样，采采用一组组系统分分类法来来确定材材料。对对于闭系系统(II)12248)和新系系统(DD 33350)的对照照尚

29、未完完成。 在所有有的情况况下，用用字母表表示聚合合趴数字字确定产产品的短问性能能。当在在压力情情况下使使用，长长期性能能也十分分雹要。 入B5512110表示示ABSS 522具有有10000磅英寸“RIttI)SSo PE 22206表表示P正正E型PP23级级具有6630磅磅英寸寸R1ii1)SS IJYYC 11220表示示PVCC UU4544具有220000磅英英寸11HHD9 总之，管管道用的的塑料，不不同品种种的性质质与各种种金属之之间的性质一一样，变变化很大大。因此此，每种种理料均均应作为为一种与与其它塑料可可区分的的材料来来考虑。并并且在设设计管道道系统细细节时，应对每一一

30、种塑料料的优缺缺点分别别给以评评价。 表1 几种种普扬管管路材料料的密度度热 塑塑 性性 塑塑 料料 2）这些些数值与与管子直直径无关关第二章 加工工工艺 挤 压 制造塑塑料管是是把熔融融的物料料连续地地压送通通过一个个环形摸摸具而成的的，这过过程称为为挤压，它它在很多多工业中中被普遍遍应用；例如香肠肠、庭园园用软管管、尼龙龙丝和某某些早餐餐用的点点心均采采用挤压法生生产。 类似挤挤压机的的简单物物件是一一管牙资资。当挤挤(加压压)牙膏膏时，粕性性物料从从开口(模具)处压出出，只要要改变开开口的结结构，就可可以得到到许多不不同的形形状。在在按压塑塑料管的的生产中中，特物调库库续加到到挤压机机中

31、，在在加热和和加压下下，物料料被熔化化并加压通过过一个管管子模具具，热的的塑料管管从该处处拉出，经经过调整整尺寸和冷冷却过程程，形成成一根连连续的管管子以备备打印标标记、切切割或盘绕。 用于挤挤压的塑塑料原科科通常呈呈颇粗状状或粉末末抵有些些原科具有吸水水性，需需在挤压压前予以以干燥。许许多管子子工厂荣荣有真空空或压力自自动输送送系统，可可将原料料从中心心准料场场送至于于燥器，再进入挤挤压机的的料斗。 挤压机机有很多多类型和和规格，典典型的挤挤压机如如图2所所示，图2为结结构简图图。一台台挤压机机的生产产串是由由简体或或螺杆的的直径和(或或)有效效长度来来描述和和标定的的。 典型的的管子挤挤压

32、机规规格范围围，简体体直径自自2十英英寸到6英寸，有有效螺扦扦长度为为简体直直径的220至334倍。例例如：一一台灾径力44 ： 英英寸的挤挤压机 有有效隙仟仟长度为为直径的的20济济，RTJ螺螺杆长度度为900英寸。挤挤压机的的总长包包括驱动动机和卤卤枪桔冉冉内可达110至属属英尺。简简体直径径一“般安沃沃1好1、99降R揩揩出构料料时的生产产ooo蹦，玉玉6英寸寸豹设备备，每小小时能生生产122)oo瞎 照汗长度县县按所济济原料的的品种来来选择的的。当前前丁业发发展品碎碎，对所有原原料均采采用较人人的和较较氏的访访压讥，达达不但叮叮以掇向向生产军，而而且泡可可改进质质旨。 挤压机机的螺杆杆

33、，针对对传种挤挤压料设设计成为为一种特特定的外外形，它在在加热的的筒体内内将物料料进行机机械地捏捏塑。照照杆应设设计得能够均均匀混合合和熔化化物料，并并且通常常在3000至660 oo。y之之间以均匀的的速率犄犄匀质的的熔料送送至模具具。一种种典型的的螺杆外外形贝图3。螺螺杆相挤挤压机两两者被用用杰无数数的没计计内。具具有食根根螺杆、真真空料斗斗、放气气、压力力给料器器和染料料混合器器作为整整体部件的设设备已报报普遍。 模具是是管子生生产过程程的关锤锤部件，必必须设计计得正确确，使物料里流流线型流流，这样样就不会会使塑料料搁置起起来而发发生衰变变的死角区。典典型模具具的断面面见图44。模44内

34、的缺缺口、划划痕或擦擦97均可可损坏整整根管子子；因此此任何曾曾子生产产J必须对对模具精精心维护。 模具只只寸通常常要比所所需生产产管子的的尺寸做做得稍大大些，以允许管管于在调调控尺小小和冷却却过程中中报纫扣扣收缩。 庄管子子生产中中，调整整尺寸是是一个效效力关键键的操作作。超道道这“：序，成成品管于于的团度度、壁厚厚和般外观观部已成成定局。管子调整整尺寸中中所采用用的技术术和先进进工艺，对对戎品质质量有一一定的影响响。调整整尺寸可可采用真真空、加加压或轴轴胎三种种基本方方法中的种来充充成。 当采用用真空法法调英尺尺寸时，整整个调整整尺寸系系统是密密阑的，利用用真空把把管于叹叹在调整整尺寸套套

35、简上。在在压力调调整尺寸寸中，热塑塑料管内内的空气气压力向向外压，使使管于贴贴在调整整尺寸的的套筒上。在在轴胎调调控尺寸寸法中，热热塑料管管子被连连续拉出出，通过并收缩缩在一个个冷的、外外径合适适的钢管管L。在在调整尺尺寸操作作过程中或或紧随调调整尺寸寸过程之之后，管管子通常常用水冷冷却。 捡出器器或牵引引器在恒恒速下拉拉动管子子通过调调整尺寸寸和冷却却：U宁，这这是一台台十分关关键的LL2备，必必须具有有极好的的速度控控制。任挤挤压机甥甥杆速度度给定的的情况下下，管子子牵引速速率直接接影响成品管管子酌壁壁厚，牵牵引速度度加快，管管壁减薄薄，反之之，则皆皆壁增回。 所有符符合ASS了双和和C5

36、入入规范的的管于，格、原料料品种和和生产日日期等必必须可以以鉴别。数第二道道工序，将将标记连连续打印印在管子子上。本，研制制了多种种特殊的的油墨和和打印方方法。有关创造造广、规规在加工过过程的因因为了实现现这些要要 塑料曾曾子有两两人类：硬管和和软管。硬硬傍，如如聚氯乙乙烯或AB5篮篮子，可可采用自自动锯切切割成段段。软膏膏，如聚聚乙烯斧斧子，可盘在卷卷筒上，像像庭园用用软管。根根据管子子的大小小，最普普通的软管长度度般在110 oo英尺至至川ooo英尺之之间。 盎管般可按按原件发发运，也也可采用用纸或曲曲膜缠绕绕后发迄。由于于使用需需要，盘盘管可置置于卷简简上发远远。为了了纳笛子子以闭加的保

37、保护以及及使I：装卸的的特点，宜宜管在启启远前通通常用饭饭条 横横 塑 与理斜斜管子配配套使用用的塑料料管件一一般均采采用注射射程塑制制成。这同同挤压一一样，可可采用颗颗粒状、片片状或粉粉末状的的热塑性性原料。原原料在注注射机(图5)内进行行转化，在在该设备备内，热热塑性塑料料被加热热并变为为塑性状状态，舷舷后在压压力下被被压送至至一个封闭的的金域模模于中塑料在在棋子中中固化形形成精确确的形状 注射模模塑机有有两个主主要系统统：注射射系统和和合模系系统。合合摸系统沿沿水平方方向操作作，采用用一种宜宜式液压压缸或一一种液压压驱动曲柄杠杠杆系统统提供动动力。当当进行注注射时，该该液压缸缸或曲柄柄杠

38、杆系统统操纵半半个动模模，使西西半模子子合在一一起并提提供所需需的央紧力。用用于塑料料管件生生产的合合模系统统，其夹夹紧力的的范围，从生产小小型管件件的500吨至生生产大型型管件(8英寸寸或更大大尺寸范围)夹夹紧力为为12000吨或或更大。 设备的的注射系系统可以以是宜校校塞型(固6)，把塑塑料加到到宜孔简体中中，筒体体外部采采用电热热图加热热。当塑塑料加热热到呈半半流体状态(温度变变化范围围在2550。万万至6550。FF之间)后，通通过科嘴将它压压送到闭闭合的并并由夹紧紧端锁住住的模子子中。 目前已已广泛采采用一种种往复螺螺杆式新新型设备备(图77)。该该设备有一根根农简体体内操作作的可旋

39、旋转的螺螺杆。如如同挤压压机一样样，冷塑料由由螺杆驱驱动端加加入，当当炽秆转转动时，媒媒杆的骡骡齿特塑塑料压送前前进。熔熔化塑料料的热能能由安装装在简体体外部的的电热因因和螺杆转动动所产生生的机械械能提供供。物科科沿螺杆杆前进并并在杆端端部离开，压压力是由由螺杆端端部的物物料所产产生的，因因此后进进入的物物料被控至至掩体的的局部在钢模模闭合并并由机器器的夹紧紧端锁紧紧后，螺螺杆起到到校塞的的作用，将将熔融的的物料压压递至模模于中，在在棋子命冷冷却成形形。往复复螺秆式式注射机机比较老老的住塞塞注射机机所加工的制制品质量量好，尺尺寸更准准确。 生产塑塑料管件件需用成成形钢模模。生产产线上的的每项制

40、制品均需需要模了。模模子可以以只有一一个次位位，每注注射次，只只生严一一个元件；也也可以有有几个穴穴位，每每注射次可可牛产几几个元件件。 至于选选用穴位位的数量量，既要要考虑元元件的几几何形状状，它能能限制穴位位的数量量和所需需的加速度，又又要考虑虑模于制制造费用。加工工形状的的复杂性性、从模模子中取取出型芯芯的要求求动作以以及每次注射射要求的的元件数数量部会会影响模模于的造造价。制制作模子子需要技术熟熟练的模模子制造造专家，他他了解模模塑工艺艺的要求求，能考考虑在经济济的、使使用寿命命长的基基础k完完成生产产元件所所需的复复杂的机械设设计。模模于价格格可以从从一个二二、三千千元简单单的单穴穴

41、模6pp贵到ll万元的的复隶元元件的模模子或多多穴的模模子。 塑料管管件可以以制成带带内外螺螺纹、惟惟有符合合公差要要求的承承插结构或或其它复复杂形状状。但棋棋子设计计经常考考虑制造造者方面面的兼顾要求求，取消消了莱些些需要的的形状特特点以降降低控子子的价格格，而采用二二次机加加工的方方法来增增添从模模子中省省去的那那些部分分。内螺纹就就是一个个例子，它它有时是是在模塑塑后进行行第二步步车削而而成的。第三章 设计计参数热 运运 动动 由于照照度变化化引起管管道系统统膨胀和和收缩，不不仅期料料有这种现象，所所有其它它材料由由于温度度变化其其尺寸都都会改变变，改变变的量取决决于材料料的性质质(线膨

42、膨胀系数数)和沼沼度变化化的大小小。对于预计计温度变变化大的的长的钢钢制管道道中(如如蒸汽管管道)安安装常用的99形膨胀胀爷，这这是众所所周知的的。 实际上上塑料的的热膨胀胀系数要要比金属属大得多多，对于于该性质质巴引起了了人们的的关注。但但是根据据实验测测试和生生产经验验证明，这个问题题并不像像所提出出的热膨膨胀系数数那么严严重。由由于其它它性质的相互互作用，如如弹性模模数、应应力松弛弛和热传传导效应应，降低低了膨胀问问题的重重要性。由由于弹性性模数的的不同，在在温度变变化相同的情况况下，理理料管所所产生的的应力通通常要比比金届管管子小得得多。 这些热热膨胀棚棚收缩的的各方面面的问题题，将与

43、与由于尺尺寸变化化而设只补补偿的方方法一起起在下面面详纲讨讨论。 线性热热膨胀系系数 一般用用于制作作篮子的的一些材材料的热热膨舶系系数列在在表2二二技术。柔柔性与刚刚性也是是相对的的，它足足同管了了的宜择择、唾厚厚、材料的抗抗弯模数数和管子子温度有有义。在在本章巾巾所述及及的柔件件管，它可可以容易易地进行行盘统和和冲直并月通常成成卷或成成筒地供货；至至于刚性性管通常常以宣管管形式供供货。虽虽然在某某些情况况下，迂回回管是实实用的，恫恫对于刚刚性管道道船部部需要用用愿形膨膨胀节或其其它设订订去处理理热位移移问题。 在地厂厂设施个个，鉴于于温度变变化一般般不大剧剧烈，所所以膨胀胀和收缩问问题较易

44、易解决。这这是因为为管道不不受太阳阳直接照照射而被被加热，并并且泥土土的绝热热性阻止止了温度度的迅速速变化。被被输送介介质的温度度经常可可起稳定定管道温温度的作作用；此此外上策策覆盖层层一般对管道道系统也也增加了了约束作作用。 在沟憎憎巾，采采用迂回回法安装装易于适适废柔性性管的：皮纳。一一个近似正正弦波的的图形，离离中心线线的位移移值和频频率(周周氏)如如表4所示示，将提提供最大大限度的的位置。在在回填土土之前，地地下装置应加热热到操作作温度。 苦能预预汁到暂暂子的膨膨胀情况况，管子子可直线线安装，再再加热列操作温温度，密密线增长长部份用用迂回法法来吸收收。然后后管沟可可在正常状态态厂进行行

45、回境。 采用溶溶剂粘合合接头或或其它刚刚性接头头公称尺尺寸最大大到3英英寸的刚性性密子，可可与柔性性曾一摊摊用辽回回法处理理，所用用的接头头耍充分的的固化。幅幅度(偏偏移值)和频率率(周长长)列在在表4中。对于于长度小小于300英尺的的常道，用用90改变方方向的办办法，可容易地地吸1次次可能发发生的任任何膨胀胀或收缩缩。 对于较较大尺寸寸的资天天在多数数情况下下采用迂迂回安装装是不实用的或或不可能能的。当当不能采采用迂回回安装时时，则管管道除了了让一端自由由外，其其它应全全部安装装见然后后升温到到操作温温度以上上15。置置范围内内，制作作最后一一个接头头。这样样，可在在阴曲下下回境好好，让管管

46、于在晚晚上冷却却，然后后清晨进进行连接接，或用用水冷却却由最后115。FF温度变变化所产产生的应应力将被被管道所所吸收。 采用弹弹仟密射射的伸缩缩接头连连接的管管道具有有充分的的活动范范围，故不不需采取取任何其其它特殊殊措施来来处理热热膨胀和和收缩，因因为这些尺尺寸的变变化可由由每一接接头的活活动来吸吸收。 地上管管道 由于气气温的变变化和输输送物料料的较大大温差，地地上管道道一班要比地下下管道经经受较大大的和更更为频繁繁的温度度变化。举举两个例例7t一个个是热水水巴它间间断输送送热水；一个是是下水和和污水食管内的的水温变变化自550至1160。FF，间断断排放。这这些较大大的和较为频频骸的温

47、温度变化化引起的的是位移移，然而而它际上上大多数数的地亡管道道是用方方向不断断变化的的短管连连接而组组曲。因因此，对对于多数地上上管道唯唯一要注注意的事事项就是是要求吊吊架或管管卡能允允许管子有纵纵向位移移，并且且要求990。弯弯头不能能碰到阻阻碍移受受的器壁或类似似的障碍碍物。对对于长管管道，则则必须采采取特殊殊措施。在在高层建筑筑中，下下水、污污水和排排气管要要特别注注意。因因为在这这些设施中，对对于金属属管道系系统，即即使它们们的热膨膨胀系数数安比塑塑料小得多多，但已已碰到过过膨胀和和收缩的的闷题。 若管道道长度需需要超过过20英英尺，则则应设设设挠性的的偏置管管(offf书ett)或D

48、D形管。为为了不超超过管道道最大容容许应变变，搞置置管或墨形形管应提提供的展展开长度度可从下下列公式式计算求求得：f愚臂臂梁末端端的最大大挠废，英英、5P端点点力，磅磅；1受弯弯曲应力力的管子子长度改令兄抗弯弯弹性模模数，荫荫英个个；I惯性性矩，英英寸。D外直径径，英11；R外半半径，英英寸；r内半半径，英英寸；t壁厚厚，英寸寸，P应变变；S结构构应力半 z断面模模数，英英寸； 从弯矩PL，磅磅英寸。注： f也可可作为容容许的最最大膨胀胀或吸收收量(英英寸)。对于管子子，其壁壁厚相对对于外直直径来说说是大的的，则II；x，MM z于(旦旦专1。当壁厚相相对于外外直径来来说，并并不算大大的情况)

49、，这些些公式可可写成 IRRt 和 znn尺t对于大多多数塑料料管道。 4PPL 22D 22tPz绊 f26JJ2 ：iiIiII)l；(留i)”： 曰IJJ(盟盟)” (：) 当最大大许用废废力1；变，采采用(22)式，当当最大容容许应变变固定不变变，采用用(3)式。当当采用(2)式式时，抗抗弯弹性性模数必需要要知道。若若特殊复复合物的的模数不不能获得得的情况况下，通通常可采用用下列近近似乎均均值， 复合物物 PV出出1200 yVCCu NN AB66u1DD ABSS6N PE 2M66 P2nn阳L值时，公公式复台物抗弯模数数耐英个个可简化为为： 公式式(2)L英寸寸 u66Dff)

50、，AA 这样格格出现一一个88(Dff)”英寸寸的近似似值，这这对用于于现行的人ssTM标标准所包包括的大大多数热热塑性塑塑料管在多数数情况下，是足足够精确确的。 另方面，采采用o01最最大容许许应变值值，则公公式33可以询化为为 在佐一一、二个个家庭的的房屋巾巾的丫木木、排污污和放空空设施，由于管道道中免不不了有短短管出现现，故很很少会因因膨胀和和收缩而而出现问题。但但在高层层建筑巾巾，有长长的通大大气管道道，达就就需要引引起注意。有有三种可可以调节节膨胀和和收缩的的方法叙叙述于下下： (a)在建筑筑物的下下水和排排污通大大气管中中，可采采用偏置置管以调：情膨胀胀和收缩缩。偏置置管的展展开长

51、度度灯按上上述公式式计算。例如如： 一根管管道的直直管段，如如一根建建筑物的的下水或或排污通通大气管，有一一个支管管接头位位于留子子锚固点点或依移移约束点点的100英尺处，直皆皆的温差差为500。F，在在支管接接口处的的调爷员员约38英寸。为了了调节这这个膨胀胀量，支支管必须须具有足足够的展展开长度度进行弯曲或或扭转而而不会发发生过量量的应变变。采用用人BSSDWVVo材料(入盯盯M D 26661)制制作的支支管，对对其不同同规格计计算所得的最小小长度，应应变不超超过1，其数数据如下下：b)在适用用的规范范允许情情况下，可可使用膨膨胀节。好好多设汁汁中采用用基本的的带弹性性密封的的伸细节节头

52、，有有的采用用波纹管。每每30英英尺(最最大)应应安装一一个，并并应按照照制造厂厂的建议处理。除除了在低低温或高高温的情情况下，膨膨胀节一一级处在在中性位置安装装，从而而使它能能在两个个方向移移动以吸吸收膨胀胀或收缩缩。在垂直管管道中，应应在靠近近膨胀节节处用例例向入口口管或管管卡固定定管子，以以防止由由于通大大气管的的重量使使膨胀节节叠缩在在一起。制制造厂的建建议匝予予以考虑虑。 (c)第三个个方法是是针对AABsDwvv设施应用用约束的方法。工工程调查查说明了了每300英尺管管子取一一个约束束点以防防止位移是可可行的。由由于收缩缩或膨胀胀所产生生的拉伸伸或压缩缩力很容容易铵管道道所吸收收而

53、不会会损坏管管道。特特殊诵大大气管的的固定装装置可以买到到并应按按制造厂厂的建议议进行安安装 耐化学学径 热塑性性塑料能能耐许多多化学品品的侵蚀蚀，因此此它们适适用于制制作输送这这类化学学品的管管道。决决定每种种具体制制品的适适用性和和使用寿命的的因索有有下列几几个方面面： n化化学特设设和浓度度； h。用用以制作作管于或或管件的的特定的的塑料复复合物， c连连接方法法； 6管管子和管管件尺寸寸， e压压力， 1况况空? R接接眺周期期； 11可导致致管子或或管件内内部血力力集中的的其它使使用条件件。 当一种种特殊的的塑料管管道系统统在所要要求的特特定条件件下被用用于输送一一种持殊殊的化学学品

54、之的的，强烈烈要求每每个使用用者必须须通过试试验或从从已往的的经验中中确实了了解清楚楚能否使使用。至至于本节节资料何体体为一船船性的引引导。 化学品品 虽然每每种化学学品的作作用各异异，但某某些化学学品可按按它们与与各种不同同的特定定塑料的的反应分分成若于于类别。中中性无机机盐水溶溶液般般和普通通水一样样，对于于热塑性性管道材材料具有有相同的的作用。例如如氯化钠钠、钾矾矾、氯化化钙、硫硫酸铜、硫硫酸钾和和氯化锌锌溶液与水一一样具有有相同的的炸用。有有些氧化化性盐溶溶液在温温度升高高和(或)高浓度度时，可可能会侵侵蚀某些些特定肋肋塑料。 对于一一个特定定系列内内的有机机化学品品，诸如如醇类、两两

55、类和酸类等，个个别塑料料的耐蚀蚀性随着着化学品品的分子子且增加加而增强。因此此，一种种聚氯乙乙烯在773。llr时不不适用于于输送醋醋酸乙酯酯，但在该温温度下可可用于输输送醋酸酸丁酪。 一股情情况下，个个别塑料料的耐蚀蚀性随着着特定化化学品的的浓度增加而降降低，例例如在773。FF时，聚聚乙烯管管子能用用以输送送70的硫酸，但但对于995的的硫酸就就不适用用了。 化学品品侵蚀塑塑料有两两种类型型。一种种是可镕镕性或泡泡脓现象象，在这种情情况下，若若化学品品从塑料料上全部部去除，则则塑料一一般可恢复原状状，即塑塑料本身身不会受受损，但但是若塑塑料有一一种朗溶溶解在化学品品中的化化合物，由由于该成

56、成分的被被溶解，塑塑料的性性质可能会发生生变化。在在过后一一个例子子今，通通过管线线的化学学品将明明显地核污污染。但但这种情情况是很很少会发发生的，因因为在管管材的复复合物中是是不会采采用这类类成分或或用且极极檄，团团此，它它吓会会被镕解到任任何有危危害的程程度。 另一种种侵蚀的的类型是是聚合物物或基本本树脂的的分子发发生变化，例如如分裂成成小分子子(断铰铰作用)，交联联、氧化化或置换换反应。这些些用于深深度变化化将化学学品除去去后，塑塑料的原原有性质质不能恢恢复。这这种类型型的侵蚀蚀例子如如：在NN o。贮贮时的556格格面对聚氯乙乙烯积料料；友772丫时时王水水对庚氯氯乙烯塑塑料，在在73

57、。ZZ时，9黔黔；硫酸酸对聚乙乙烯塑料料和湿氯氯气对聚聚氯乙烯烯初聚乙乙烯8料的度蚀蚀。 塑科科的樊型型 不同同类型塑塑料的耐耐化学性性变化很很大，不不仅在类类与类(9如PVCC，ABBS，PPE等)之间如如此，而而且在同同类型、不不同品99 (例例如PVVC 11220至PPVC 21110或或I厦 14004盈PP辽 3400，竿)之间间也变化化很大。在在问类敌敌问一品品级的工工业制品品中也女女能有微小小的差别别。 期料管管道的耐耐化学性性基本LL是随(，)所所闻复合合物的而而化学性和和(133)使塑塑料能充充分发挥挥耐化学学性能的的加工方方法币变化的。 通常所所用的复复合添加加剂量愈愈小

58、则耐耐化学性性愈好。现现fAgrMM规范中中所包括括的大多多数塑料料管了的的复合村村，除11PVc型和CC入B塑塑科外，其其它都采采用最小小量的复复合成分分。PVc K型管管子复合合科台有有抗冲击击改性剂剂，这些些要比用用在Pvv(电组绝缘缘、薄膜膜和板材材复合物物以及CC人B塑塑料中的的单体增增塑印不易受化化学侵蚀蚀。 接触的的时间 塑料的的强度与与应力和和时间相相关，例例如对于于23宅宅的水，P1rcc 111200塑料当当圆周应应力约为为69000磅英妒，平平均连续续镀用一小时时将会破破坏，但但是当圆圆周应力力连续保保持在552000磅屈寸，则则管子平平均约110000小时才才会破坏坏；

59、刘于于1000，oooo小时时朽应的圆周周应力为为43000磅英小。 ， 化学品品侵蚀理理科有定的速速率，有有的快些些，有的的慢些。但达速率率随温度度和应力力的增加加而增加加。当要要估计预预期寿命命时，则则必须要要考虑特特定的速速率。在在一些化化工厂中中已观测测到，由由于某些条件件的组合合，估计计寿命仅仅为6个个月是经经济可行行的。当当在其它情况况下，这这期限可可能是几几年、225年或或更长。每每种树料料费用、安装装费用和和使用寿寿命的综综合考虑虑必须对对它的指指标进行行测试和签定定。 耐化学学慢表 有关PPE、PPvCllCPvvC、阳阳和ABBs塑料料对各种种特定66t化学品的的耐化学学性更多多的资料料，可查查阅PPPI的技技术报告告TR 29用用于输送送化学品品的塑料料管道入入其中更更多的细细节采用用寇格形式列列出 流动特特性 液体在在塑料管管道系统统内流动动财产生生压头损损失的计计算同其其它常规管管道系统统的计算算方法相相类似。在在系的吸吸入和排排出例以以及系统的的进出口口处发生生其它方方面的损损失，进进出口处处的损失失调常可采用用稍微放放大进口口处或出出口处管管径的办办法来补补偿(例例Ar般在吸入入管线上上安装一一个喇叭叭口管件件)。 最重重要的损损失是由由管子的的长度和和管件所所造成的的，于下列的的因素： n流流体的流流速； b输输送的流