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一、術(shù)語名稱
1、PVC-M是改性聚氯乙烯管,PVC類管材產(chǎn)品的改性產(chǎn)品——PVC-M管的抗震性能與PVC-U相比,有過之而無不及。
2、PVC-O,中文名雙軸取向聚氯乙烯,是PVC管的新進化形式,通過特殊的取向加工工藝制造的管材,將采用擠出方法生產(chǎn)的PVC-U管材進行軸向拉伸和徑向拉伸,使管材中的PVC長鏈分子在雙軸向規(guī)整排列,獲得高強度、高韌性、高抗沖、抗疲勞的新型PVC管材。
二、產(chǎn)品簡介
2.1、PVC-M改性聚氯乙烯管:抗沖改性聚氯乙烯(PVC-M)管是在PVC-U材料的基礎(chǔ)上加入適當?shù)母男詣怨不旄男缘姆绞缴a(chǎn)而成的,可以在不降低強度或稍降低強度的前提下顯著地提高韌度,使材料具有優(yōu)異的抗沖性、抗開裂性。飲水用PVC-M管材符合CJ/T272—2008《給水用抗沖改性聚氯乙烯(PVC-M)管材及管件》的要求。
2.1.1、PVC-M優(yōu)勢:
1、優(yōu)異的抗沖性能
PVC-M管材的柔韌性得到了大幅度增強,而良好的韌性提高了管材的抗沖擊性能,從而有效抵抗安裝和運輸過程對管材的外力沖擊,提高了管材抗外力破壞能力。
以dn200mm管材為例,在0℃下的落錘沖擊試驗,PVC-U管材和PVC-M的沖擊高度均為2米,但PVC-M的沖錘質(zhì)量為10kg,PVC-U的沖錘質(zhì)量僅為2kg。顯然PVC-M承受的沖擊能量遠遠高于PVC-U管材,說明PVC-M的韌性遠高于普通PVC-U管材。
PVC-M管材22℃、20m快速沖擊試驗更具說服力。標準要求在22℃下進行試驗,落錘質(zhì)量為3~30kg(以dn200mm為例,沖錘質(zhì)量達20kg),沖擊高度為20m,試驗要求所有試樣不發(fā)生脆性破壞為合格,而PVC-U管材則沒有這項要求。經(jīng)過系統(tǒng)的對比測試發(fā)現(xiàn): PVC-M管材受沖擊后均為韌性破壞,在管材外壁上沖出一個小坑,管材本體并未受到損害;但在同樣條件下做試驗,PVC-U管材受沖擊后則發(fā)生碎裂。
雖然在塑料管道施工技術(shù)規(guī)程中嚴禁對管材進行拋、摔、滾、拖,但管材在實際裝卸運輸以及安裝過程中難免受到外力撞擊, PVC-M則能有效地抵抗外力沖擊保證管道安全。
2、優(yōu)異的抗開裂性能和耐點載荷的能力
在實際中管材難免受到損傷,或者因為鋪設(shè)不好產(chǎn)生應(yīng)力集中,抗開裂性能差的管材就容易導(dǎo)致管道滲漏、破裂,并會因為裂紋擴展而發(fā)生脆性破壞。經(jīng)驗證明過去PVC-U管道的多數(shù)事故是“低應(yīng)力脆斷”,也就是抗應(yīng)力開裂性能差。
3、可以互相對焊接
2.1.3、PVC-M管的性能:
1、 物理性能
項 目 | 技術(shù)指標 |
維卡軟化溫度 | ≥80℃ |
縱向回縮率 | ≤5% |
二氯甲烷浸漬試驗 | 15℃±1℃,30min,表面無變化 |
2、 力學(xué)性能
項 目 | 技術(shù)指標 |
落錘沖擊試驗(0℃) | TIR≤5% |
落錘沖擊試驗(22℃)(dn ≥110mm) | 不發(fā)生脆性破壞 |
液壓試驗 | 無破裂、無滲漏 |
切口管材液壓試驗 | 無破裂、無滲漏 |
C-環(huán)韌度試驗 | 韌性破壞 |
3、 系統(tǒng)適用性試驗
項 目 | 要 求 |
連接密封試驗 | 無破裂、無滲漏 |
偏角實驗 | 無破裂、無滲漏 |
負壓試驗 | 無破裂、無滲漏 |
注:僅適用于彈性密封圈連接方式 |
4、 PVC-M管材20米落錘試驗
公稱外(mm) | 重錘質(zhì)量(kg) | 沖擊高度(m) |
110-140 | 10 | 20 |
160 | 15 | |
180-280 | 20 | |
315-400 | 25 | |
>400 | 30 |
2.2、PVC-O,中文名雙軸取向聚氯乙烯,是PVC管的新進化形式,通過特殊的取向加工工藝制造的管材,將采用擠出方法生產(chǎn)的PVC-U管材進行軸向拉伸和徑向拉伸,使管材中的PVC長鏈分子在雙軸向規(guī)整排列,獲得高強度、高韌性、高抗沖、抗疲勞的新型PVC管材。
2.2.1、生產(chǎn)原理及理論
1、高分子材料的拉伸取向機理
高分子材料的拉伸取向過程是材料在玻璃化溫度與熔融溫度之間(一般在軟化點附近)的溫度條件下,在外力的作用下,分子從無序排列向有序排列的過程。高分子分子鏈由于實現(xiàn)了有序排列,材料由各向同性轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋?,即材料沿分子取向方向的強度大大增加,而垂直于拉伸方向的強度大大減小,也就是說,材料通過拉伸取向,將垂直于拉伸方向的強度疊加到沿分子取向方向的強度上。雙軸拉伸是材料通過雙向拉伸,將垂直于雙向拉伸這個拉伸面的強度疊加到拉伸面方向的強度上,由此增加了材料拉伸面方向的強度。高分子材料的拉伸取向廠定要在玻璃化溫度與熔融溫度之間進行,如果低于玻璃化溫度,分子鏈處于被凍結(jié)狀態(tài),在這個溫度條件下進行拉伸,只會造成材料受強迫拉伸而破壞。如果高于熔融溫度,分子鏈能自由運動,受拉伸的分子鏈不能實現(xiàn)取向作用。只有在玻璃化溫度與熔融溫度之間,好在材料軟化點附近,才能實現(xiàn)和保持有效的分子取向。
2、比率和拉伸速率
拉伸取向,用通俗的話來講,就是將卷曲的分子鏈拉直并沿拉伸的方向排列。適當增加拉伸比率,則分子取向程度加大,材料的強度也同時加大。但過分加大拉伸比率會導(dǎo)致材料的破壞,用通俗的話來講,就是材料的分子鏈被拉斷,材料受到了破壞。另外,如果拉伸溫度偏高,拉伸速率過低,分子鏈在拉伸的過程中會產(chǎn)生松弛,即分子鏈在拉伸的過程中有足夠的時間和能力回復(fù)到原來的卷曲狀態(tài),使取向程度降低。因此,要獲得較為理想的取向度,應(yīng)當制定合理的拉伸溫度和較快的拉伸速率,并及時將拉伸后材料的溫度降低到玻璃化溫度以下。
3、PVC-U管材的雙軸拉伸
PVC屬于非結(jié)晶型的無定型塑料,由于分子中的氯具有較大的極性,因此呈剛性,玻璃化溫度較高,沒有明確的熔點。這種性能的管材,與其他結(jié)晶型的聚烯烴管材相比,較適合于進行雙軸拉伸取向。PVC管材在成型過程中很容易進行單軸拉伸取向。 PVC管材在成型過程中很容易進行單軸拉伸取向,即軸向拉伸取向,只要增加管材牽引和擠出的速比即可實現(xiàn)這種取向。但這種軸向拉伸取向?qū)懿牡男阅軄碇v是毫無意義的,因為它雖然通過拉伸取向增加了管材取向的強度,但卻降低了管材徑向(即環(huán)向)的強度,這對于塑料管材,尤其是給水管材來說,是十分有害的,因為它會大大降低管材的液壓爆破強度,這也是管材的質(zhì)量標準中要規(guī)定管材的縱向回縮率一定要小于等于5%的原因。 理想的拉伸取向應(yīng)當是雙向的,即雙軸拉伸取向,通過雙軸拉伸取向,既增加了管材的軸向強度,同時也增加了管材的徑向(即環(huán)向)強度。也就是說,通過雙軸拉伸取向,提高了管材的整體性能。在管材材料強度大大增加、管材原有液壓爆破強度基礎(chǔ)上,通過降低壁厚的方法節(jié)省原料,降低產(chǎn)品的成本。
2.2.2、產(chǎn)品性能
1、PVC-O管優(yōu)良抗沖擊性能
2、超高的強度:管材壁厚僅為普通PVC-U管材的一半,但強度達到4倍。
3、擁有卓越的彈性
在管材直徑方向上可以承受的變形達到管材內(nèi)徑的100%。當管材受到擠壓后,管材可以迅速恢復(fù)原形,從而使得施工過程中因砂石擠壓或機械沖撞而造成的破壞風(fēng)險降低。同時,卓越的韌性使得管材極為適合于S形管線的鋪設(shè)。
4、具有良好的耐低溫脆性
即使在-25 ℃的寒冷環(huán)境下,其吸收沖擊的能力也沒有明顯變化,從而擴大了管材的使用地區(qū),延長了管線施工的窗口。
5、具備優(yōu)良的抗開裂能力。
管材對缺口不敏感,網(wǎng)狀的管壁結(jié)構(gòu)可以有效阻止裂紋和劃痕的延伸,外界對管材本體造成的破壞點不會擴展。消除了管線快速開裂及慢速開裂的現(xiàn)象,從而極大地保證了管網(wǎng)的安全,并延長了產(chǎn)品的使用壽命。
6、具有優(yōu)良的抗水錘能力
管材的波速遠低于傳統(tǒng)管材,比鑄鐵管低4倍,這意味著減少了因水壓和水量變化而形成的水錘,從而減少乃至消除了打開和關(guān)閉水網(wǎng)時爆管的可能性;同時,在水網(wǎng)運行時,也對水網(wǎng)的各個部件形成了保護。
7、具有便捷的連接性
管材采用柔性連接,不僅施工安裝簡單快速,而且確保管線安裝完畢后接頭不會移位,管線水密性好,漏失少,珍貴的水資源得到有效輸送。
8、具有環(huán)保節(jié)能性
管材管壁僅為傳統(tǒng)塑料管材的一半,增大了內(nèi)徑和輸水斷面面積;同時太極藍管卓越的生產(chǎn)設(shè)備和工藝使其內(nèi)壁要遠比金屬管材光滑,這不僅減少了水頭損失,而且管線中沉積物亦難于附著于內(nèi)壁。這意味著同樣外徑的太極藍管,要比傳統(tǒng)管材輸水流量提高15-40%。
2.2.3、管材性能要求,見表1.和表2.
表一
測試項目 | 技術(shù)要求 | 試驗方法 |
軸向拉伸強度(MPa) | ≥48 | GB/T 8804/ISO 6259 |
環(huán)剛度(kN/m2) | >4 | GB/T 9647/ISO 9969 |
落錘沖擊試驗(0℃)a | TIR≤10% | GB/T 14152/ISO 3127 |
a PVC-O與PVC-U管材的落錘沖擊試驗沖能對比詳見表2. |
表二
公稱外徑dn | PVC-O管材 | PVC-U管材 | ||
落錘質(zhì)量(kg) | 沖擊高度(m) | 落錘質(zhì)量(kg) | 沖擊高度(m) | |
110 | 6.3 | 2 | 1.0 | 1.6 |
125 | 6.3 | 2 | 1.25 | 2.0 |
140 | 8 | 2 | 1.6 | 1.8 |
160 | 8 | 2 | 1.6 | 2.0 |
180 | 10 | 2 | 2.0 | 1.8 |
200 | 10 | 2 | 2.0 | 2.0 |
≥225 | 12.5 | 2 | 2.5 | 1.8 |
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