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GFPipingSystems,*
*
ISO4065中定义的管道设计参数.
S值:与管道结构尺寸有关,与管道种类无关。
管外径相同,管壁越厚,S值越小;管壁越薄,S值越大
壁厚相同时,外径越小,S值越小;外径越大,S值越大
S2
S10
—基本概念
S-Class
dxe
S2

S4

S5

S8

S10

dxe

GFPipingSystems,*
*
P
P:管内工作压力,bar
e:管材壁厚,mm
σ:环应力,MPa
C:设计系数(安全系数)无量纲
—基本概念(环应力和压力的换算)
管道承受同样的环应力时,S值越大,承压能力越小
同种材料:
外径相同时,壁厚越大,承压能力越大(S值小)
壁厚相同时,外径越小,承压能力越大(S值小)
环应力——影响塑料管材使用寿命的主应力
环应力——相同条件下不同材料环应力不同
GFPipingSystems,*
*
20C/50YMRS
静液压强度参考曲线
—基本概念(静液压强度参考曲线)
不同材料具有不同的静液压强度曲线,但是标准是唯一的
GFPipingSystems,*
*
—基本概念(50年使用寿命的推导依据)
温差
≥20
≥25
≥30
≥35
≥40
≥60
外推系数
6
10
18
30
50
100
标准外推法ISO9080
以高温条件下的静液压强度预测低温下的长期强度值,依据时温等效原理。外推时间极限为外推因子乘以试验的最长时间。
110℃下一个试验超过8760h(1年),即可外推到70℃条件下50年的寿命。
示例:
ΔT=110℃-70℃=40℃,查表知Ke=50
t=ΔT×Ke=1(年)×50=50(年)
Miners规则:
累计破坏的计算方法,不同温度不同时间的持续作用的叠加
GFPipingSystems,*
*

计算管道压力等级所必需的参数:
Temperature温度
管道设计运行温度?
Lifetime寿命
管道设计使用年限?(通常为50年)
Materialproperties原材料性能参数
原材料的静液压强度?
SafetyFactors/DesignFactors
系统应用的总体使用系数(安全系数)?
GFPipingSystems,*
*
时间t一定时
温度低=>应力大
温度高=>应力小
压力P一定时
温度低=>时间长
温度高=>时间短
—影响塑料管材使用寿命的因素(P/T/t)
t
P
GFPipingSystems,*
*
—压力计算与管材选型(标准工况查表法)
使用条件级别
不同材料的设计应力(参照相应的产品标准)
PB
PE-X
+GF+PE-RT
(2型)*
PE-RT
(1型)**
PP-R
1级(60℃热水)

2级(70℃热水)

4级(低温地板采暖)

5级(高温散热器)

20℃/50Y

示例:
以S4系列的PE-RT管材为例,应用于ISO2级(70℃热水),允许的最大工作压力计算如下:
GFPipingSystems,*
*
—压力计算与管材选型(非标准工况查曲线法)
P=σD/S
查标准GB/T19473,获得PB材料的强度参考曲线
t=50年,T=20℃,查曲线
σ=
σD=σ/C
设计系数C=
t=50年,T=70℃,查曲线
σ=
设计系数C=
=
=(Bar)
σ
=(Bar)
S5系列
=
如果有些工况的设计温度或压力不在国际标准使用条件分级之列,可采用查曲线的方法进行计算。
以S5系列的PB管材为例,设计使用年限为50年,70℃和20℃允许的最大工作压力计算如下,示例:
GFPipingSystems,*
*
-概述
聚丁烯(PB)是聚烯烃类材料中长期静液压强度最高的材料,同等工况下聚丁烯管材的管壁较薄,管内流量较高;相同规格的管材,聚丁烯管材的耐压能力较高,而且柔韧性好易于施工。适用于高温散热器连接系统、生活冷热水系统和地板采暖系统。可以热熔连接。
耐热增强聚乙烯PE-RT原材料由乙烯与辛烯共聚而成,具备卓越的抗裂性能、耐高温性能、抗静液压强度和耐低温脆裂性能,而且无需交联。根据静液压强度不同又分成PE-RT(I型)和PE-RT(II型),其中II型静液压强度在I型的基础上提高了很多。目前只有DOW化学公司(II型和I型)和SK集团(I型)提供该原料。PE-RT(I型)只能用于地板采暖系统,PE-RT(II型)适用于生活冷热水和地板采暖系统。可以热熔连接。
交联聚乙烯PE-X根据交联方式不同又可以分为PE-Xa、PE-Xb和PE-Xc。交联度的大小直接决定管材的长期静液压强度和耐压能力,但是交联过程无法在线控制,因此交联的控制是管材质量的一大隐患。而且PE-X不能熔融,只能采用机械式连接。
无规聚丙烯PP-R,长期静液压强度不如PE-RT,同等工况下,壁厚较厚,流通量较小;抗低温脆性不太好;而且原材料市场混杂,管材质量也良莠不齐。可热熔连接。
稳态PP-R,是由PP-R管与合金铝层组成的复合管,具有聚丙烯—胶—铝—胶—聚丙烯五层结构,铝层作为功能层,可以增强管材的刚性和阻氧性,铝层不承压,耐压能力与普通PP-R相同。热熔连接时必须剥去外保护层和铝层,操作复杂;管材管件为不同材质,系统相容性差。