■对话背景
“地暖系统万一漏水怎么办?”在很多人看来,由于低温热水地面辐射供暖(简称“水地暖”)系统是一个铺设在地板下面的隐蔽系统,因此,尽管该系统具有“安全、舒适、节能”等优点,但由于该系统漏水的后果往往是灾难性的,因此,担心地暖系统漏水一直或曾经影响着他们对水地暖系统的取舍。
尽管实践已经证明漏水事故在水地暖系统的所有事故中所占比例很小,且水地暖系统的漏水事故与地暖管自身的质量状况未必有直接联系,但作为水地暖系统中传输热媒的重要载体,地暖管的性能特点以及地暖管企业所必备的实力一直备受人们的关注。为帮助读者深入了解有关地暖管的相关知识,本报记者近日采访了中国建筑金属结构协会地面供暖委员会专家组专家、2008年度~2009年度中国地暖行业领军品牌(PE Xb管领域)企业——佛山市日丰企业有限公司总工程师李白千,希望他以PE Xb管为例,就读者关心的相关话题进行解答。
■对话实录
记者:请问PE Xb管进入市场前,应该具备哪些技术条件?
李白千:PE 聚乙烯 通过交联反应,线性分子链变成交联网状结构,力学性能和物理性能大幅度提高。PE的这一性能特点,使得以PE为主要原料的PE X管可以在95摄氏度高温下长期使用。由于形成完整的交联网状结构是PE X管用于高温热水安全使用50年的重要保证,所以PE X管的重要技术条件之一就是交联度必须达到相关标准的要求。
PE的交联反应是一项已有四五十年发明历史的成熟技术。PE产品最早应用于电缆外覆层,PE X管用于建筑冷热水的输送也有近30年的工程应用史。目前市场上常见的PE X管按其原材料交联方式的不同又分为:过氧化物交联的PE Xa管、硅烷交联的PE Xb管和辐照交联的PE Xc管。
国内以柱塞挤推法加工的PE Xa管是在挤出管材通过口模时,熔体中的过氧化物在高温下分解,引发交联反应。在此过程中由于聚乙烯往往来不及结晶,所以管材透明、柔软,安装方便,需要较高的交联度(≥70%)以保证PE Xa管的强度。PE Xb管是在管材挤出过程中将硅烷接枝到聚乙烯主链上,然后将管材放入热水池或蒸气房内使硅烷水解缩合完成交联。因为是先结晶后交联,PE Xb管外观呈乳白色不透明状,管身较硬,盘管时需用较大力量。另一方面,PE Xb管的力学强度较高、表面耐划性能较强。PE Xb管的交联度要求是≥65%。PE Xc管是在挤出成管后,通过辐照引发聚乙烯主链形成交联结构,也是先结晶后交联。PE Xc管管身硬、力学强度高、外观呈淡黄色不透明状、交联度需≥60%。
除了交联度要求不同外,PE Xa管、PE Xb管和PE Xc管的其他技术条件都一样,主要表现在静液压强度、系统适应性和静液压状态下的热稳定性等。
记者:上述技术条件,有可供参照的标准吗?
李白千:上述技术条件的参照标准是2003年3月发布的GB/T18992 2003《冷热水用交联度聚乙烯(PE X)管道系统》。
该标准详细规定了用于低温热水地面辐射供暖(简称“水地暖”)的PE X管(包括PE Xa管、PE Xb管和PE Xc管)应在下述设计使用条件下使用50年:即在20摄氏度的设计使用条件下累计使用2.5年;在40摄氏度的设计使用条件下累计使用20年;在60摄氏度的设计使用条件下累计使用25年;在最高使用温度70摄氏度的设计使用条件下累计使用2.5年。PE Xb管在故障温度——100摄氏度的设计使用条件下累计使用时间不能超过100小时。该标准还给出了PE X管在不同温度下的预测静液压强度参照曲线,将参照曲线外推至时间轴50年对应的静液压应力除以一个安全数(设计系数C)即为该温度下管材使用50年的设计应力,对于水地暖(级别4)条件下的应力等于4.0兆帕,如果实际工作压力为0.8兆帕,所选外径为20的管材壁厚应不小于1.9毫米(S5);如果工作压力为1.0兆帕,管材壁厚应不小于2.3毫米(S4)。所以水地暖工程实践中常用的规格为20×2.0的PE Xb管,已能满足0.8兆帕工作压力下50年使用寿命的要求。
为了保证进入市场的每一批PE Xb管材在规定温度和压力下都具有50年的使用寿命,国际标准从95摄氏度静液压强度曲线中分别选取了1小时、22小时、165小时、1000小时和110摄氏度、8760小时对应的静液压应力作为测试验证点。其中1小时、22小时和165小时是出厂检验项目,要求每批都检;1000小时是型式检验项目,每两年一检;110摄氏度、8760小时是定型检验项目,在首次投产18个月内完成检测。另外,为保证连接的可靠性,国家标准还规定了PE X管材与管件连接后应通过静液压试验、冷热循环试验、循环压力冲击试验、耐拉拔试验、弯曲试验和真空试验6种系统适用性试验。
记者:国外是否有类似标准?
李白千:国外有类似标准,美国采用ASTMF876《交联聚乙烯管材技术要求》和ASTMF877《用于冷热水输送系统的交联聚乙烯技术要求》。欧洲最早采用德国DIN16893《交联聚乙烯管材》。随着1999年国际标准的出台,现在多采用ISO15875《冷热水用交联聚乙烯(PE X)管道系统》。我国于2003年3月发布的GB/T18992 2003标准即是紧密跟踪ISO5875标准并结合国内生产应用实际而制定的,技术内容基本与ISO15875相同。
记者:在国外,PE Xb管进入市场有没有相关准入制度?
李白千:除满足上述标准的技术要求外,各国对PE X管进入市场还有相关准入制度,即产品认证制度。在美国要通过NSF(国家卫生基金会)认证后才能进入市场。通过认证的PE X管除满足ASTMF876、ASTMF877的技术要求外,进入采暖市场的PE X管还要满足NSFP171抗氯和NSF14机械性能的要求;进入生活用冷热水市场的PE X管还需要满足NSF61卫生性能方面的要求,才允许在管身和外包装上打上NSF标志,并进入NSF列表。获得认证的企业每年须接受NSF的飞行检查3次。在德国,进入采暖和饮用水市场的PE X管要取得SKZ的产品认证。该认证除要求产品性能满足ISO15875和DIN6893标准要求外,还需要满足DVGWW270的卫生性能要求,SKZ每年2次对获证企业进行现场审查,以保证其认证的权威和公正。同样,进入其他国家销售的PE X管也必须获得相关国家的产品认证。
记者:贵公司的PE Xb管参照的是什么标准?
李白千:日丰内销的PE Xb管参照国家标准GB/T18992 2003,在重要出厂检验指标上高于国标的要求,例如:国标中22小时、95摄氏度静液压应力为4.7兆帕,日丰的内控指标为4.9兆帕,国标PE Xb的交联度要求≥65%,日丰内控指标为70%~75%。
日丰外销的PE Xb管按所销售区域的不同分别执行ASTMF876、ASTMF877和ISO15875及DIN16893标准,日丰自2005年起已先后取得美国NSF、美国IAPMO、德国SKZ、加拿大CSA、澳洲SAI、丹麦ETA、西班牙AENOR和日本水道协会等认证。
记者:请结合贵公司的产品,说明PE Xb管从立项到投产应该经过哪些流程?
李白千:一般要经过立项、产业链搭建和质量保证体系的确立等环节。在立项环节,考虑到PE Xb管是用单螺杆挤出机生产,配方中的各个组分在熔体状态下可以达到分子级水平的分散,产品生产过程相对稳定可靠,再加上欧美市场中PE Xb管的市场份额更大,日丰决定研发PE Xb管,并将该产品的首选销售区域确定在海外市场。此后,日丰在积累了PE Xb管的技术优势和产销规模优势后,开始在国内地暖市场销售PE Xb管。目前,日丰的PE Xb管已由最初的1条进口NOKia Maillfer生产线发展到现在的11条高速PE Xb管生产线。在产业链搭建环节,为解决进口专用料成本高、供应不畅的问题,日丰在进入PE Xb管市场后,联合中石化成功开发PE Xb管材专用料,性能优于进口专用料,构建了一条具有性价比优势的PE Xb管产业链。在质量保证体系的建立环节,在总结多年生产铝塑复合管研发生产经验的基础上,日丰在PE Xb管投产之初就建立了“原材料进厂检验—生产过程检验—成品出厂检验”三级质控体系。投产后的PE Xb管按GB/T18992的要求在国家化学建材测试中心完成了8760小时静液压状态下热稳定性试验并按标准要求每两年进行系统适应性和1000小时静液压试验。其实,消费者在使用PE Xb管时可以要求生产厂家出示8760小时定型检验报告和有效期内的型式检验报告,这也是地暖管能否安全使用50年的一个基本门槛。厂家的8760小时测试报告也可以从相关测试机构网站查询。

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