PE-RT II型耐热塑料保温管技术特性及应用

1 、  耐热塑料管研究进展

目前，传统保温管（预制直埋形式）的工作管普遍采用钢管，在运行一段时间后，易产生锈蚀，且较高的温度使得腐蚀加速。早期的腐蚀易造成管道堵塞，导致输送能耗增加、供热效果降低，随着锈蚀的发展，逐步发展成泄漏，将威胁热网的稳定运行与安全。

20世纪80年代，随着集中供热需求的不断加大，欧洲开始寻求更经济的管材替代钢管作为保温管的工作管，用于居住小区二级热网。预制了保温层、外护管的耐热塑料保温管逐步得到应用，并在欧洲大部分地区的居住小区得以推广。1987年，奥地利某市使用了3 km公称外径为20~125 mm的耐热塑料保温管用于集中供热工程，至今该管网运行状况仍然良好。在欧洲，耐热塑料保温管经过逾30 a的研发与实际应用，已经形成了完备的产品和设计标准体系。

耐热塑料的应用，使塑料管的应用由传统领域向热水输送领域发展。目前，在热水输送领域（如建筑内散热器供暖管道、地板辐射供暖盘管、太阳能热水管道等）已成功并广泛应用的有聚丙烯（PP）管、交联聚乙烯（PE-X）管、聚丁烯（PB）管、耐热聚乙烯（PE-RT）管等。

PE-RTII型材料是在PE-RT材料的基础上发展起来的,是专门应用于较高温度(85℃及以下)流体输送的一种新型材料，较好地解决了其他耐热塑料管的局限(如PP-R管的低温脆性及长期耐高温性能差的问题，PB管价格昂贵及耐开裂性能较差的问题，PE-X管的连接及口径限制等问题),使其能够应用于居住小区二级热网的热水输送。PE-RTII型耐热塑料管的部分性能指标见表1表1可知，PE-RTIII型耐热塑料管的性能指标接近甚至优于目前应用的耐热塑料管。

随着GB/T 28799—2012《冷热水用耐热聚乙烯（PE-RT）管道系统》系列标准的发布实施，山东、山西、吉林、宁夏等地的地方施工规范也已陆续出台。由住房和城乡建设部主导，供热单位、测试中心、管道生产企业参加的“集中供热预制直埋保温热水塑料管生产与应用关键技术研究”列入了“住房和城乡建设部2013年科学技术项目计划”，目前该项目已获得显著成果，编制并发布了《集中供热预制直埋保温塑料管道设计与施工技术指导书》。

表1  PE-RT II型耐热塑料管的部分性能指标

2   技术特性

2.1  PE-RTII型耐热塑料保温管结构

PE-RTⅡ型耐热塑料保温管的结构与工作管采用钢管的传统保温管相同，均为工作管、保温层（聚氨酯）、外护管（PE管）三位一体的保温结构，不同之处仅在于工作管为PE-RTⅡ型耐热塑料管。由于PE-RTⅡ型耐热塑料的热导率不足钢管的1%，因此PE-RTⅡ型耐热塑料保温管的保温性能优于传统保温管。

2.2  其他技术特性

① 使用寿命

PE-RTⅡ型耐热塑料管具有耐腐蚀、使用寿命长的特点。管子在110 ℃、2.2 MPa的静液压状态下的热稳定性时间达到15 600 h。根据GB/T 18252—2008《塑料管道系统用外推法确定热塑性塑料材料以管材形式的长期静液压强度》，对于聚烯烃（结晶或部分结晶聚合物），当外推因子取30时，可外推出PE-RTⅡ型耐热塑料管在85 ℃及以下的使用寿命超过50 a。

② 供热工程适用性

目前,我国居住小区(多层建筑、高层建筑的中低区)供热管网的运行压力基本为0.8MPa，运行温度基本在85℃以下,实际运行压力通常低于06MPa，实际运行温度为50~60℃根据DB37/T5021-2004《I型耐热聚乙烯(PE-RTII)低温直埋供热管道设计与施工规范》，PE-RTII型耐热塑料管及管件的管系列S、SDR(标准尺寸比，为管子外直径与壁厚之比)级别的选取见表2.由表2可知,对于居住小区二级热网的实际运行参数,可选取S5.0、SDR11系列的PE-RTII型耐热塑料管及管件。 

表2  PE-RT Ⅱ型耐热塑料管及管件的管系列S、SDR级别的选取

管系列S代表管子、管件的许用应力与管道设计压力的比值。3种适用条件下的管子、管件的许用应力见表3。

表3  3种适用条件下的管子、管件的许用应力

③ 输送能力

PE-RT II型耐热塑料管与其他塑料管一样内表面光滑，与钢管相比，表面粗糙度大幅下降。与钢管相比，在相同供热参数条件下，可以选择管径较小的PE-RT II型耐热塑料管道即可满足输送要求，或者在相同管径的情况下，降低运行压力。

④ 连接方式

PE-RTⅡ型耐热塑料管与PE管一样，可以采用热熔、电熔方式进行连接，连接过程简单、易掌握，对操作人员的要求低，连接强度等于或高于材料本体强度，热熔、电熔连接方式分别见图1、2。当PE-RTⅡ型耐热塑料管与钢管、阀门连接时，可以采用法兰连接方式。

图1  PE-RTⅡ型耐热塑料管的热熔焊接

图2  PE-RTⅡ型耐热塑料管的电熔连接

⑤ 敷设方式与修复

PE-RTⅡ型耐热塑料保温管宜采用无补偿直埋敷设，也可采用管沟或其他敷设方式。PE-RT II型耐热塑料管为柔性材料，具有较好的弹性形变能力，*可以利用自身形变吸收管道产生的热胀冷缩，在实际应用中并不会产生管道屈服问题。因此管道系统中一般不采取补偿措施，只需在三通、变径管以及与钢管连接等应力比较集中的部位进行锚固处理即可。

PE-RTⅡ型耐热塑料管为柔性材料，且具有记忆效应，当PE-RTⅡ型耐热塑料管受到外力破坏后，可无需关闭阀门，直接使用专用的压扁装置对管材进行压扁断水后快速修复。修复完成后，去除压扁装置后通水，被压扁管道可自行基本恢复原状，且压扁区域的管道承压能力仍能满足要求。PE-RTⅡ型耐热塑料管的压扁操作见图3。

图3  PE-RTⅡ型耐热塑料管的压扁操作

3   试点工程

自2012年起，在山东、内蒙古、吉林、辽宁、山西、河南、河北等地实施了PE-RTⅡ型耐热塑料保温管在居住小区二级热网的试点工程。截至2015年，全国已经实施了近百项试点工程。最早的试点工程已经平稳运行了3个供暖期，情况良好。

① 试点工程1

该项目位于黄骅市，由于该地区的土壤盐碱问题突出钢管腐蚀情况严重。2013年，供热单位决定试用PE-RTII型耐热塑料保温管解决腐蚀问题，对某居住小区二级热网的管进行更换。试点工程的PE-RTII型耐热塑料保温管公称外径主要为200mm，敷设长度约3km运行压力为06MPa运行温度范围为50~60℃，采用直埋敷设。运行期间，未出现管道破坏与地面拱起情况，用户室内温度达标。

2014年开始，供热公司逐步扩大PE-RTII型耐热塑料保温管的应用范围，公称外径为110~315mm，总用量近

20km，供热对象也从居住小区增至工业四区、商业区。

② 试点工程2

2012年，在青岛市都昌路小区实施了两个测试段，测试在供热条件下PE-RTⅡ型耐热保温管的长期耐温、耐压性能是否满足供热要求以及管道连接方式的可靠性。测试段运行压力为0.6 MPa，运行温度范围为50~60 ℃，对运行1个供暖期的某管段取样进行各项性能测试。测试表明管材性能仍达到新管材标准。目前，该试验段已安全运行3个供暖期，情况良好，2015年该地区将逐步扩大应用范围