１ 前言
硬聚氯乙烯塑料（亦稱不含增塑劑的聚氯乙烯塑料，以下簡稱ＵＰＶＣ）管是以聚氯乙烯樹脂為主要成分，加入穩(wěn)定劑、填料、潤滑劑、顏料等，再經(jīng)過捏合、混煉及加工成型等過程而制成的，由于聚氯乙烯樹脂原料來源豐富，所以價(jià)格比其他塑料低。ＵＰＶＣ不僅價(jià)格低廉，而且還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能，特別是它具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能，因此ＵＰＶＣ 管被廣泛地應(yīng)用作耐腐蝕工程材料。
ＵＰＶＣ 和其他材料一樣，也有其本身固有的缺點(diǎn)：線膨脹系數(shù)大，為鋼的５～６ 倍；熱變形溫度和焊接的焊縫系數(shù)較低等。這些缺點(diǎn)也為其材料在較高溫度的腐蝕環(huán)境中使用帶來不利影響，例如：ＵＰＶＣ管道焊接部位強(qiáng)度低、易滲漏，長期使用易變形等，在以往的防腐蝕工程使用中常發(fā)生這類事故。 隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，ＵＰＶＣ管子聯(lián)接方式和管路設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以及外包玻璃鋼增加強(qiáng)度等，逐漸克服了ＵＰＶＣ 本身的不足，使ＵＰＶＣ 管在腐蝕環(huán)境中使用越來越可靠，應(yīng)用范圍也逐步擴(kuò)大。現(xiàn)就ＵＰＶＣ管道聯(lián)接、增強(qiáng)、設(shè)計(jì)、應(yīng)用情況作較全面的論述，供有關(guān)人員和單位參考。
２ 管子聯(lián)接方法
ＵＰＶＣ 管道在使用中出現(xiàn)的問題主要集中在管子聯(lián)接部位，很少出現(xiàn)在管材的本身，管子聯(lián)接的好壞是使用是否成功的關(guān)鍵，因此管子聯(lián)接方法的選擇和施工十分重要。
ＵＰＶＣ管子聯(lián)接方法有：對(duì)接焊聯(lián)接、承插聯(lián)接、冷膠溶接聯(lián)接、平焊塑料法蘭聯(lián)接、墩管活套法蘭聯(lián)接、護(hù)口活套法蘭聯(lián)接等。常用的聯(lián)接方法有對(duì)接焊聯(lián)接、承插聯(lián)接、冷膠溶接聯(lián)接三種形式。
２．１ 對(duì)接焊聯(lián)接
將管材或管件接頭的管端打坡口，然后進(jìn)行組對(duì)、對(duì)接焊接。由于這種聯(lián)接方法成本低，管子制作加工方便，容易實(shí)施，過去常采用此方法聯(lián)接。但出現(xiàn)的問題也很多，主要是對(duì)接焊縫滲漏，特別是使用在溫度較高 腐蝕環(huán)境中，是整個(gè)ＵＰＶＣ管路中使用的薄弱環(huán)節(jié)。這是因?yàn)椋眨校郑?焊縫系數(shù)高低因人而異，且同一個(gè)人焊接的焊縫系數(shù)也會(huì)有波動(dòng)，最高的可達(dá)０．９，最低的只有０．３，而且目前又沒有很好的非破壞性焊縫檢驗(yàn)方法，現(xiàn)場焊接施工質(zhì)量又難以控制，一般情況下焊縫系數(shù)只能取 ０．５ 左右，因此，ＵＰＶＣ 焊縫系數(shù)低，聯(lián)接處強(qiáng)度比管子本身低，可靠性差。較好的解決辦法是提高施工人員的熟練程度和工作責(zé)任心。
２．２ 承插聯(lián)接
管件和管材的一端先加熱擴(kuò)口成承插口，或直接購買加工好承插口的管件和管材，安裝時(shí)承插口內(nèi)壁和插入管管材接頭部分外壁均涂上一層ＰＶＣ 粘接劑，然后將管材插入承插口固定固化，最后承插口管端焊在插入管的管材上。它比對(duì)接焊聯(lián)接強(qiáng)度高，約為管子本身的１．５～２．０倍；還有粘接和焊接二道密封，減少了滲漏的可能性，提高了使用的可靠性等優(yōu)點(diǎn)。但比對(duì)接焊聯(lián)接成本有所提高。在實(shí)際應(yīng)用中，它的使用效果比對(duì)接焊聯(lián)接要好。
２．３ 冷膠溶接聯(lián)接
它是一種新的聯(lián)接方法，在工業(yè)、民用等領(lǐng)域普及很快，具體施工為：用專用的清洗液（清洗液的作用：一方面把表面清洗干凈，另一方面使結(jié)合面ＵＰＶＣ表面層軟化）清洗插入管的管端外表面約５０ｍｍ長和管件承插口的內(nèi)壁，然后在粘合面上均勻涂一層粘合劑，將管材插入管件的插口，再用木槌敲擊，使管材全部插入承插口，固定固化幾分鐘即可。這種聯(lián)接方法采用的管件與過去承插聯(lián)接使用的管件有較大的區(qū)別：承插聯(lián)接用的管件（或管材）承插口為內(nèi)帶１０ 左右的錐度，也就是說聯(lián)接的兩結(jié)合面間隙不均勻，粘接時(shí)粘接劑厚薄不均；而冷膠溶接聯(lián)接采用的管件是專用的模具加工制成的，承 插口沒有錐度，聯(lián)接的兩結(jié)合面間隙均勻，吻合度高，配合緊密，結(jié)合粘接面大。這種聯(lián)接方式施工簡單、速度快，不須特殊工具和專業(yè)施工隊(duì)伍，質(zhì)量易于保證；但需要精度較高的管件， 目前這類大口徑管件開發(fā)不久，價(jià)格較高，隨著使用量增大，專業(yè)化生產(chǎn)越來越高，價(jià)格將來必然會(huì)降低。在實(shí)際應(yīng)用中，它的使用效果很好，為ＵＰＶＣ 管的進(jìn)一步推廣使用創(chuàng)造了條件。
３ 增加強(qiáng)度
由于ＵＰＶＣ 相對(duì)于鋼的強(qiáng)度和熱變形溫度要低得多，而玻璃鋼具有較高的強(qiáng)度和熱變形溫度，為此用外包玻璃鋼來增強(qiáng)ＵＰＶＣ 管的強(qiáng)度，這樣ＵＰＶＣ 管主要承擔(dān)抗?jié)B性和耐腐蝕性能，強(qiáng)度主要由外包玻璃鋼層承擔(dān)，而且比ＵＰＶＣ 管使用溫度提高１０℃左右，這種復(fù)合方法既發(fā)揮了 ＵＰＶＣ 管良好的抗?jié)B性和耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了玻璃鋼強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，克服了ＵＰＶＣ和玻璃鋼自身的缺點(diǎn)，同時(shí)價(jià)格也比同等級(jí)的防腐管道便宜，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的復(fù)合方法。 ＵＰＶＣ 管表面能低，表面又很光滑，提高ＵＰＶＣ管表面和玻璃鋼兩者間界面的粘接力是復(fù)合是否成功的關(guān)鍵，隨著高性能界面處理劑的問世和機(jī)械纏繞玻璃鋼技術(shù)日益成熟，現(xiàn)在ＵＰＶＣ管外包玻璃鋼增強(qiáng)復(fù)合管的質(zhì)量能得到可靠的保證。
外包玻璃鋼增強(qiáng)ＵＰＶＣ管道在實(shí)際使用中，管材本身很少出問題，絕大部分出現(xiàn)的問題和ＵＰＶＣ管一樣，出現(xiàn)在管子聯(lián)接接頭的部位，這是由于外包玻璃鋼只能提高ＵＰＶＣ管的長期使用強(qiáng)度，不能提高它的瞬時(shí)爆破強(qiáng)度，也就是不能提高管子聯(lián)接接頭的損壞強(qiáng)度和抗?jié)B性。外包玻璃鋼增強(qiáng)ＵＰＶＣ管管子聯(lián)接接頭是否容易滲漏主要取決于 ＵＰＶＣ 管管子聯(lián)接接頭的形式和施工質(zhì)量，在實(shí)際應(yīng)用中的情況也完全一樣，ＵＰＶＣ管承插式聯(lián)接接頭外包玻璃鋼比對(duì)接焊聯(lián)接接頭外包玻璃鋼聯(lián)接抗?jié)B性使用效果要好得多。
４ 管路設(shè)計(jì)
ＵＰＶＣ 線膨脹系數(shù)比鋼大５～６ 倍，強(qiáng)度和剛度也比鋼小得多，熱變形溫度也較低，這就需要加倍精心設(shè)計(jì)，克服物理機(jī)械性能上的不足?！。眨校郑霉苈飞系闹Вɑ虻酰┘荛g距、形式要合理：支（或吊）架間距要比同規(guī)格的鋼管要?。病当叮⑶以诔型刑帀|軟墊，以防變形過大和沖擊損壞。ＵＰＶＣ 管路上設(shè)置伸縮節(jié)的數(shù)量要根據(jù)使用溫度計(jì)算出的補(bǔ)償量進(jìn)行確定，過去伸縮節(jié)常采用ＩＩ型ＵＰＶＣ 管安裝形式或焊軟ＰＶＣ 管等，經(jīng)常由于沖擊、老化、碰撞等原因損壞，現(xiàn)在已幾乎淘汰。目前基本上選用聚四氟乙烯伸縮節(jié)，這種伸縮節(jié)具有阻力小、補(bǔ)償量大、耐老化、耐腐蝕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)使用壓力選用 ＵＰＶＣ 管的壁厚最好比國標(biāo)規(guī)定的壓力等級(jí)提高一個(gè)等級(jí)，因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)中影響的因素很多，比如工藝參數(shù)控制的波動(dòng)，會(huì)使使用溫度、介質(zhì)濃度比設(shè)計(jì)值偏高；現(xiàn)場施工條件差和施工人員熟練程度高低不一，均有可能使安裝施工質(zhì)量降低；以及其他設(shè)備引起的振動(dòng)、沖擊等都可能降低使用安全系數(shù)。這樣做，雖然會(huì)增加一些投資，但提高了生產(chǎn)的可靠性，減少了停車檢修時(shí)間所造成的損失，因此，增加一些投資是值得的。
５ 使用實(shí)例
（１）湖北某冶煉廠輸送２０％硫酸（６５℃、０．２ＭＰａ），腐蝕介質(zhì)的管道，均采用ＵＰＶＣ管道，規(guī)格ＤＮ２００以下，總量約４０００ｍ；管子采用對(duì)接焊聯(lián)接，投入使用后，對(duì)接焊縫處經(jīng)常滲漏，造成環(huán)境污染和物料損失，成為影響生產(chǎn)的主要因素之一。
（２） 我公司基建期電解車間輸送電解液管道（腐蝕環(huán)境：２０％硫酸、６５℃、０．２ＭＰａ以下），均采用ＵＰＶＣ外包玻璃鋼復(fù)合增強(qiáng)管（玻璃鋼采用機(jī)械纏繞），總量約有１００００ｍ，規(guī)格ＤＮ４００ｍｍ 以下，ＵＰＶＣ 管子聯(lián)接采用對(duì)接焊聯(lián)接外包玻璃鋼（玻璃鋼為手糊）。投入使用不久，就發(fā)現(xiàn)許多對(duì)接焊縫滲漏，電解液從表面玻璃鋼增強(qiáng)層滲出，經(jīng)過幾個(gè)月的整改，才初步消除，但五年來，時(shí)常仍有部分對(duì)接焊縫滲漏；管道未見明顯的變形；這說明管子對(duì)接焊聯(lián)接可靠性差，而外包玻璃鋼對(duì)強(qiáng)度和剛度的提高有良好的效果。為了節(jié)約投資，技改期電解車間輸送電解液管道，大部分仍采用 Ｕ Ｐ Ｖ Ｃ 外包玻璃鋼復(fù)合增強(qiáng)管，總量約有４０００ｍ，規(guī)格ＤＮ３５０ｍｍ以下，但管子聯(lián)接采用ＵＰＶＣ管承插接外包玻璃鋼，并且對(duì)管路（包括管架、伸縮節(jié)）做到精心設(shè)計(jì)、精心施工，強(qiáng)化施工管理，使用效果較基建期大為改觀，使用一年多，未發(fā)現(xiàn)管子承插聯(lián)接處滲漏。技改期電解車間輸送電解液管道有小部分采用 Ｕ Ｐ Ｖ Ｃ 管道，總量約有 ４ ０ ０ ｍ ，規(guī)格ＤＮ２５０ｍｍ，管子聯(lián)接采用冷膠溶接法聯(lián)接，現(xiàn)場施工十分方便和迅速，不需專業(yè)化隊(duì)伍和專業(yè)設(shè)備，使用一年多，效果很好，所有管子冷膠溶接法聯(lián)接接頭，未發(fā)現(xiàn)滲漏。
（３） 江西某冶煉廠硫酸凈化輸送稀硫酸管道（使用環(huán)境：１５％硫酸、５０℃、０．３ＭＰａ以下），規(guī)格ＤＮ３００以下，總價(jià)３５０ 多萬元，均采用ＵＰＶＣ管，管子聯(lián)接采用冷膠溶接法聯(lián)接，已使用四年多，末發(fā)現(xiàn)滲漏，用戶非常滿意。該廠原引進(jìn)日本的ＵＰＶＣ管，也采用冷膠溶接法聯(lián)接，使用近二十年，現(xiàn)仍然在使用。該廠曾經(jīng)把冷膠溶接法聯(lián)接接頭，縱向剖開檢查，發(fā)現(xiàn)管件承口和管材承插頭吻合程度高，配合緊密，整個(gè)膠接結(jié)合面密實(shí)均勻，粘接劑厚薄一致，粘接十分牢固，這就是接頭不滲漏的原因。
６ 結(jié)束語
（１） ?。眨校郑霉茉诟g介質(zhì)中使用出現(xiàn)的主要問題是管子聯(lián)接的接頭滲漏，因此要重視管子接頭聯(lián)接方法的選擇和施工。
?。ǎ玻〗?jīng)過理論分析和實(shí)際應(yīng)用表明ＵＰＶＣ管子承插聯(lián)接、冷膠溶接聯(lián)接的抗?jié)B性和強(qiáng)度要優(yōu)于對(duì)接焊聯(lián)接，在使用時(shí)盡可能選用承插聯(lián)接、冷膠溶接聯(lián)接。冷膠溶接聯(lián)接是ＵＰＶＣ 管子聯(lián)接的發(fā)展方向。
（３） ＵＰＶＣ 管路設(shè)計(jì)不同于鋼質(zhì)管路的設(shè)計(jì)；ＵＰＶＣ管路設(shè)計(jì)特別要重視管路上的支（或吊）架和伸縮節(jié)的設(shè)計(jì)。
（４） ＵＰＶＣ管外包玻璃鋼，是解決ＵＰＶＣ 管強(qiáng)度低和玻璃鋼抗?jié)B性差的經(jīng)濟(jì)實(shí)用好方法，但不能提高ＵＰＶＣ 管焊縫的抗?jié)B性和強(qiáng)度，因此同樣要注意管子聯(lián)接方法的選擇和施工。
（５） 隨著管子聯(lián)接接頭滲漏問題的解決和強(qiáng)度的增強(qiáng)，ＵＰＶＣ 管必將在防腐蝕領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。
