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影响PE-Xa管材性能与使用寿命的因素分析 |
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作者：张双全 郭晓玲 来源：雅式工业专网 |
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地暖管材有很多种，如PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc、PE-Xd（含超薄地暖管材）、PE-RT（含超薄地暖管材）、PB、PE-RT/EVOH、PB/EVOH、PP-R、PP-B、PP-R/AL/PP-R和PE-RT/AL/PE-RT等都可以作为低温采暖管材。
其中，PE-Xa过氧化物交联聚乙烯管材是首选，其优点包括：价格最优惠；产品柔软，弯曲半径为5D，便於地暖盘管；耐酸、耐硷、耐腐蚀、耐老化、使用寿命长。
根据国家相关标准中的预测强度曲线图，可以得出如下结论：拐点出现的真正原因是地暖管材在一定温度、压力、时间的条件下就会出现疲劳老化现象，物理力学性能快速下降，从而出现拐点。PE-Xa过氧化物交联聚乙烯管材则是在110℃、8760h（100年）、2.5MPa条件下都不出现拐点的地暖盘管产品。
所谓地暖辐射采暖，就是将能量以波长为8-13μm的远红外线形式传递给供暖空间中的人和物体。地暖管材一旦辅设完成，若无法达到使用年限，再拔出来维修或更换，不仅费时费工费钱，而且严重影响人们的正常生活，为此保证地暖管材的质量不容忽视。那麽，影响地暖管材PE-Xa的性能与使用寿命的因素有哪些？
原材料的性能
材料性能是保证质量的先天之本。树脂分子量的大小及其分布范围对产品性能有很大的影响，分子量越低，分布范围越宽，体现的MI（熔体流动速率）就越大，表明生产加工时流动性越好，则产品的压缩密度、剪切塑化赋予管材的强度越差，使用寿命更短，容易出现爆管、老化快等诸多质量问题。
因此，国内知名地暖企业一般采用高品质进口XL1800、8100X等PE-Xa专用树脂，MI（190℃，21.6kg）在2g/10mm左右。
如果采用国内LLDPE7042生产PE-Xa管材，成本虽然低，但由於MI太大、分子量低、密度小，导致强度差、老化快、使用寿命短，使用後很容易出现爆管，以至於返工抠管重新安装在所难免。
温度，压力，时间与长拐点之间的关系
树脂挥分份高，在管材的表面或隐蔽之处就会有小孔，形成不同程度的应力集中，影响产品的耐高温性能，缩短使用寿命。
因此，除了要求树脂加工企业的挥发份合格外，在运输储存过程中也不能被水淋湿或其他东西污染。
同时，必须保证原料混料的时间和均匀度，一般控制在15min，而且要注意投料的顺序及技巧，使树脂与各种助剂分散均匀，才能保证产品性能稳定，使用寿命才会长久。
交联剂的添加量须准确，且交联度必须达到一定高度，既符合标准要求，同时交联剂的质量也要稳定。
如果交联剂性能差，添加量很大才能保证交联度，交联後的残余单体会影响产品的性能，进而影响使用寿命。因此，国内优秀地暖企业一般坚持使用价格高但优质的进口交联剂。
交联是自由基的产生过程，为了捕获交联完成後的残余的自由基，消除不稳定的原子，可加入主辅抗氧剂，控制热老化，同时也有效防止管材在使用过程中，高温下的老化与氧化，从而保证材料的使用性能下降缓慢，延长使用寿命。
正因为如此，行业内部分重视质量的地暖管材企业，从建厂开始就一直使用质量好、价格高的进口主辅抗氧剂，如德国德固赛、荷兰阿克苏诺贝尔、瑞士汽巴等公司的产品。
加工工艺
PE-Xa管材的交联与塑化过程通过电加热与挤出压缩来完成，速度越快，温度越低，则波纹越明显，交联度越低，产品性能越差，使用寿命越短。因此，严格工艺制度，采用控制精密的温度仪表，是保证产品质量、延长使用寿命的必要条件。
设备模具
PE-Xa管材由於交联後流动性有变化，交联过程中有自由基产生，交联时温度较高（可达到250℃）。如果设备模具粗糙，死角多，不光滑，就容易出现滞流物，时间长了会出现炭化现象，在管材表面出现不易发现的小黑点或杂质。
因此，选择先进而精度高的设备模具，是保证产品质量稳定的重要条件，也是保证管材使用寿命的基础。
质量管理与检测
严格的质量管理制度、先进的检测仪器、素质较高的员工队伍，也是保证产品质量的重要条件。
（1）原料入厂必须严把质量关，按抽样母数与子母的比例关系标准抽样，认真测试MI、挥发份、表观密度、卫生质量等指标。
（2）采用集中混配料自动上料系统，保证混料质量并防止生产过程中的二次污染。
（3）设备运行记录的工艺参数每1小时记录一次，15分钟检查一遍，预防因工艺变化而影响产品质量。
（4）产品逐捆打气压，逐捆测壁厚。
（5）即使同批料也要根据不同机台轮流测试交联度，确保万无一失。
（6）冷热水液压试验，即使同批料也要根据严格的抽样比例进行冷热水打压，确保产品质量。
（7）每捆产品都必须具有可追溯性，严格按照ISO9000质量管理体系要求控制。
管材等级选用
等级选用非常重要。
材质质量、使用温度、使用压力、管材壁厚、管材外径与使用年限之间都有着必然的联系。假如使用温度为60℃，压力为标准中的最低压力，那麽可选用S6.3系列的管材，50年内在80℃水温条件下最好不要超过一年，95℃水温条件下最好不要超过100小时，50年内努力将水温控制在60℃左右。
如果压力高应该选用S系数更小的管材。S系数越小管壁越厚，耐压能力越高，使用寿命越长。
运输、安装
国内许多地暖管材企业，都非常爱惜产品质量，采用聚丙烯编织袋包装管材，以防弄脏或者损坏产品。
此外，如果产品本身没有质量问题，在运输储存安装使用过程中出现下列问题，也会影响产品使用寿命。
（1）划伤管材，使管材的实际有效使用壁厚减少，等於把管材的耐压等级降低。
（2）长期日晒使管材产生一定程度的光氧老化。
（3）安装间隙过大，管路过长，冷热不均或不热，人为提高系统温度。
（4）安装时不小心使管材弯折形成死角，影响使用效果与使用寿命。
（5）地面不平，管材高低不一致，强制挤压，受外压不一样。
（6）安装後标识不明显，任意钻孔损坏管材。
（7）管材钻洞或经过门框下方时有杂质进入。
（8）试压时未将气体排乾净，形成气锤或水锤。试水压後，未及时使用，又未把水排尽，如果在冬天，有水则可能使管材冻坏。
（9）未定时清理过滤网。
在运输安装使用过程中，影响产品质量的情况还有很多。
总之，优质的材料、先进精密的设备模具与检测仪器、严格的工艺管理与质量控制，才能生产出优质的管材。此外，维护好产品、规范安装、规范使用，才能保证管材的使用寿命达到50年以上。 (end)
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(5/14/2009) |
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