PE-Xa铝塑复合管技术与应用

宏岳塑胶集团股份有限公司于海华 马骞时 吕雷雷

摘要：本文详细介绍了PE-Xa铝塑复合管的产品性能和用途；结合开发和现场生产经验，详述了该种管材的生产工艺特点及难点；通过对铝塑复合管的连接方式进行全方位的比较，明确滑紧连接更有优势；同时对该种管材在设计、施工等方面应注意的问题，提供了技术支持。

Abstract: The product properties and applications of PE-Xa aluminum-plastic composite pipe are introduced in detail in this paper. Combined with the development and field production experience, the production process characteristics and difficulties of this kind of pipe are described in detail. By comparing the connection methods of aluminum-plastic composite pipe in all aspects, it is clear that the slip-tight connection is more advantageous. At the same time, technical support is provided for the problems that should be paid attention to in the design and construction of this kind of pipe.

关键词：PE-Xa 交联聚乙烯 对接焊 铝塑复合管

前言

铝塑复合管自上世纪90年代引进，于1997年列入建设部推广项目后，得到迅猛的发展。

据不完全统计，2000年行业投资达到最高潮时，一度有600家铝塑管生产厂、约700多条生产线，全部产能超过20亿米/年。而当年国内实际用量不足2亿米，导致大量设备和厂房闲置。同时由于全行业技术水平参差不齐，设备水平、成品率、原料配备、质量管理水平及接头配套技术等方面不同厂家相去甚远，致使大量厂家倒闭转行^[1]。

随着我国国家标准的建立，以及企业对研发技术的重视，铝塑复合管市场在不断的良性发展。目前市面上主要产品有聚乙烯（PE）铝塑复合管、聚丙烯（PPR）铝塑复合管、耐热聚乙烯（PE-RT）铝塑复合管、交联聚乙烯（PEX）铝塑复合管；其中PEX（主要是PE-Xb）铝塑复合管用量最大。而同为交联聚乙烯的PE-Xa铝塑复合管，因技术难度大、生产成本高，推广的厂家极少。宏岳借助多年的PE-Xa生产技术，较高的质量管理水平，开始探索研发、生产并推广该系统。

1. PE-Xa铝塑复合管应用领域

铝塑复合管已在世界上大量应用，主要应用领域如下：

1）建材行业：自来水、直饮水、地暖、散热器、空调系统用管；

2）气体输送：煤气、天然气、管道石油气等输送；

3）船用管道：水上运输工具内各种管路；

4）化工管道：各种酸、碱、盐液体管道；

5）医疗卫生：医用仪器设备的气、液等输送；

6）食品饮料：食品加工及酒水、饮料等输送；

7）石油化工：原油、煤气、汽油液体等输送。

2. PE-Xa铝塑复合管性能介绍

2.1 性能优势

PE-Xa铝塑复合管完美的融合了塑料管与金属管的特点，具有重量轻、耐腐蚀、耐高温、阻力小、不回弹、阻氧、卫生性能好、使用寿命长等优点。

克服了传统金属管重量大、易锈、易渗、易结垢、寿命短的缺点，其重量仅为同种规格镀锌钢管的1/10；可耐大多数强酸强碱的腐蚀而不结垢，使用寿命更长。

克服了纯塑料管在强度、刚性、耐温、抗机械冲击、渗光透氧等方面的缺陷。在常温下爆破压力可达7.0 MPa；可在90℃温度下，1Mpa压力以下长期工作；最高使用温度可达

110℃；使用寿命可达50年；由于夹有铝层，因而可使氧气渗透率达到零，更适合作为地板辐射采暖系统管道。

2.2 结构与分类

根据铝塑复合管的中间纵焊铝管按照焊接形式，主要分为搭接焊和对接焊。

搭接焊铝塑复合管因其铝带相对较薄，成本上更有优势，市场用量较对接焊铝塑管略高。搭接焊铝塑复合管存在以下缺点：

1）由于搭接铝管有重叠部分，铝管横截面不是一个完整的圆形，影响管材的形状和壁厚均匀性，同时不能采用扩口式滑紧连接；

2）搭接铝塑复合管壁厚不均匀，会影响管件连接的密封性和耐压强度；

3）搭接焊铝层较薄，一般为0.2-0.4mm，管材的机械强度和刚度相对差，不宜明装；

对接焊铝塑复合管的铝管截面为完整的圆形，所构成的铝塑复合管壁厚均匀，圆度高；同时氩弧焊是将铝带熔融后再凝固焊接在一起，其焊接强度远高于搭接的超声波焊接；焊接厚度较搭接焊更厚；因此对接焊的铝塑复合管强度更高、刚度更好。小规格搭接焊和对接焊铝塑复合管的P0相当,大规格对接焊铝塑复合管的P0具有明显优势^[2]。所以我司选择了PE-Xa对接式铝塑复合管。

3. PE-Xa铝塑复合管技术标准

3.1 执行标准

PE-Xa铝塑复合管执行标准为ISO 21003、GBT 18997.2-2020。

目前国外铝塑复合管已制定的标准主要有：

美国：ASTM F1281，ASTM F1282，ASTM F1335。

英国：BS 7291

澳大利亚：EWS 1234，EWS 140

加拿大：CSA-B137.9，CSA-B137.10

以色列：ISI 341

欧盟:ISO/FDIS 21003^[3]

我国铝塑复合管标准^[4][5]：GBT 18997.1，GBT 18997.2，CJ/T 159。

3.2 生产方式

PE-Xa铝塑复合管为对接式铝塑复合管，由交联聚乙烯PE-Xa→热熔胶→铝管→热熔胶→聚乙烯五层构成，经多道工序复合而成的新型管材。生产工艺流程见图1。

由于对接式铝塑复合管需要先做出内管，再包覆铝带进行焊接，并且在铝管焊接完成后还需要对铝管进行加热，以熔化内部的粘合剂将铝管与内部PE-Xa管粘牢，因此生产线长度相对较长。整条生产线由三台牵引机、三台挤出机、二台TIG焊机、二台助剂计量泵及高频感应加热装置等构成。

PE-Xa铝塑复合管生产过程中的关键技术：1）PE-Xa性能控制；2）铝管焊接技术；3）铝管定径技术；4）铝管加热技术；5）粘接复合技术。

焊接过程先将铝带卷成对缝铝管再以高频束流氩弧焊进行焊接，使焊缝平整、牢固,管壁更均匀,圆整度更好。为避免在焊接过程中焊接处的高温引起内部PE-Xa管变形，在焊接时铝管的尺寸要大于内部PE-Xa的尺寸。铝管焊接过程完成后，再将铝管直径缩小，与内部PE-Xa管接触在一起^[6]。

4. PE-Xa铝塑复合管连接方式

目前铝塑复合管的连接方式主要有三种：卡套连接、卡压连接和滑紧连接。PE-Xa铝塑复合管采用滑紧连接。下面针对各种连接方式进行分析：

4.1 卡套连接

执行标准：铝塑复合管用卡套式铜制管接头CJ/T 111-2000；因不涉及专业工具，仅用扳手即可实现连接，操作简单便捷，所以五金店铺均有销售，是目前用量最大的一种，主要适用于冷水、燃气管路。其缺点如下：

1）需要扳手将螺帽与管件本体螺纹旋紧，挤压变形卡圈从而实现密封；卡套一般为黄铜材质，弹性一般，在长期的管道流体振动中，螺纹连接存在松脱可能；

2）管件芯体长度只有卡压件芯体长度的1/3，冷热水循环性较差；

3）管件体嵌有橡胶密封圈，密封圈寿命不同，不适合暗埋；

4）管件内孔较小，致使流量缩小，局部阻力过大，不节能。

4.2 卡压连接

执行标准卡压式铜管路连接件GB/T 2275-2008；因其安装简单快捷，连接可靠性较高，明装暗装均可，是欧洲铝塑管市场的主流管件。但在国内用量有限，主要原因：

1）需要专用工具，且不同管件对应不同的卡压工具钳压头，如U型、TH型、K型、H型等，对工人要求较高；

2）要求施工规范，卡压工具手动居多，安装强度大，如降低卡压力将导致卡压后卡圈变形量不足，卡压不到位；

3）存在不倒角现象，铝塑管插入管件过程中，有划破或顶翻密封圈的情况，造成渗漏；

4）卡压连接无需扩管，安装效率有所提升，但管件本体通径较小。

4.3 滑紧连接

执行标准交流聚乙烯（PEX）管用滑紧卡套冷扩式管件GB/T 22051-2008；滑紧连接也需要专业工具，但工具通用性好；滑紧管件通过卡圈和管件体配合形成的空间挤缩具有塑性的铝塑管，使得管件和管材整合成一体，抗振防松动，明装暗埋都适合。管件本体上设置多条环形凸筋，不需要橡胶密封圈，避免了橡胶老化问题。滑紧管件需要先扩口，再将管子插入管件，管件本体内径大于卡套式连接和卡压连接，使相同管径的系统阻力更小，更节能。

管件自行设计、加工、供应配套，管材管件系统匹配性更好，质量更有保障。

5. 安装注意事项

PE-Xa铝塑复合管应用领域非常广泛，下面以建筑内供水或采暖为例进行介绍。

5.1 管道的弯曲

PE-Xa铝塑复合管可以自然弯曲，直接转弯节省了大量弯头，安装快捷并节省投资，注意最小弯曲半径不能小于铝塑管外径的5倍。弯曲半径过大，影响美观；弯曲半径过小，外层PE可能出现裂纹，影响使用；内管可能变扁，长期受力弯曲部位易造成疲劳性损坏；同时注意不能反复弯折管道；

5.2 管道补偿

1）无伸缩补偿装置的直线管段，固定支承的最大间距：冷水管不宜大于6.0m，热水管不宜大于3.0m，且设置在管道配件附近。

2）采用管道伸缩补偿器的直管段，固定支承间距应经计算确定。

3）由于PE-Xa铝塑复合管线性膨胀系数较小，实际安装中采用管道折角进行伸缩补偿时，悬壁长度不应大于3.0m，自由壁长度不应小于300mm。

5.3 明装注意事项

PE-Xa铝塑复合管盘管交付，在施工中要达到笔直的效果较难，同时管道的自然弯曲有助于对管道冷热补偿，有利于系统冷热交替。为使现场相对美观，可适当减少固定支架间距。

5.4 暗装注意事项

PE-Xa铝塑复合管多安装于楼板找平层内，暗埋的管道采用收尾一根管，中间无接头，保证密封无渗漏，但需要注意成品保护，避免交叉作业对已铺设管道的压扁、折断、扎破、烘烤等现象。

5.5 安装顺序

安装按先主后次，先立后支的次序，逐层逐段安装。详细工序以方便施工为准。随时吊正、紧固。待安装完成后，全面检查。

5.6 系统试压

PE-Xa铝塑复合管安装完毕后进行水压试验，试压压力为管道系统工作压力的1.5倍，但不小于0.6MPa。具体操作流程为先对系统缓慢加压，不应小于10min，达到设计要求试压值时，停止加压稳压1h，检查接口有无渗漏，稳压1h后再补压至规定压力值，15min内压降不超过0.05MPa为合格^[7]。

6. 结论

PE-Xa铝塑复合管目前主要应用于建筑冷热水和地面辐射采暖领域，以其优良的综合性能，逐渐引起人们的重视，未来在气体输送、船用管道、石油化工、医疗卫生、食品饮料等领域，将逐步被广泛使用。

参考文献

[1] 李白千.铝塑复合管产业的发展及市场前景[J].新材料产业.2003年第1期.总第110期；

[2] 李明轩.搭接焊铝塑管与对接焊铝塑管的长期静液压强度计算[J].中国塑料.第25卷第1期.201101；

[3] Multilayer piping systems for hot and cold water installations inside buildings-Part 2：Pipes.ISO 21003-2-2008；

[4] 铝塑复合压力管 第1部分：铝管搭接焊式铝塑管[S].GBT 18997.1-2020；

[5] 铝塑复合压力管 第2部分：铝管对接焊式铝塑管[S].GBT 18997.2-2020；

[6] 铝塑复合管的生产技术，第四编，各种材质的塑料管材生产加工技术工艺要点[M]；

[7] 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范.GB 50242-2018。