鋁合金襯塑（PE）復合管在燃氣管道系統中的應用
（江蘇潤碩管道科技有限公司）
一、概述
21世紀，天然氣作爲一種優質、高效、清潔的低碳能源，已經走進千家萬戶，得到了廣泛的應用。在2012年10月25日，國家召開了2012年全國天然氣工作會議，明確提出我國的發展目標，到2015年，國產天然氣供應能力將達到1760億立方左右。毋庸置疑，天然氣是將來家庭能源消費的主流。但與天然氣使用如影隨行的一個問題就是安全問題，據統計，全國每年室內烯氣泄漏事故，造成約900人傷亡，隨着城市燃氣的使用規模擴大，這一慘痛的數字還在不斷增加。“研發出新型的管道，讓每個家庭安全的使用清潔能源”這樣一個議題就擺在了專家和科研人員的面前。本文將就燃氣庭院管的發展歷史、新型管材——襯塑（PE)鋁合金管 ”的發展進行探討。
二、燃氣庭院管的發展歷史
隨着時代的進步、人民生活水平的提高，人們對燃氣安全使用逐漸重視起來，同時也對管道系統的美觀性提出了更高的要求，鍍鋅鋼管、無縫鋼管、鋁塑復合管將逐漸的退出歷史舞臺，不鏽鋼管、襯塑
（PE)鋁合金管這些新型管材將成爲燃氣庭院管的中堅力量，下面就具體的談一談襯塑（PE）鋁合金管。
1、鍍鋅鋼管
鍍鋅鋼管/無縫鋼管：優點：使用歷史長，安裝工藝成熟，強度較大，價格便宜。缺點：易腐蝕，使用壽命短，連接處易產生漏點，安裝成本高。生產廠家無序競爭，產品質量無法保證。
2、鋁塑復合管
鋁塑管：優點：可任意彎屈光滑。缺點：易老化，使用隱患多，使用年限短，實踐證明，在使用一年後，其管道連接處極易出現滲漏現象。
3、鋁合金襯塑（PE）復合管
鋁合金襯塑（PE）復合管：優點：防漏，內外防腐蝕，防沉降，防雷，抗老化，安裝方便，使用壽命長，綜合成本低，性價比高。缺點：初期採購成本較高。
三、鋁合金襯塑（PE）復合管
1、鋁合金襯塑（PE）復合管的發展狀況
（1）、國外發展應用狀況
現在出現的建築燃氣用氣終端系統的特點在於新型管材的選用。允許建築燃氣用戶終端系統管道布置比鍍鋅管道系統更具且靈活性。
其中燃氣用鋁合金襯塑（PE)管就是目前應用爲廣泛的代表。它是一種新型復合材料的管道。
其耐受內外壓力性能、不易脆、線膨脹率以及致密性、滲氧率等方面具且金屬管道的優異性能，其耐腐蝕、壽命長、流阻小等方面又具有特種塑料管道的性能。
因此，燃氣用鋁合金襯(PE)管在國外又成爲各種改性塑料管道、鍍鋅管道和替代品，作民用燃氣輸送的理想管道選擇。
（2）、國內發展應用狀況
總的來說，國內的應用還處於一個過渡期。傳統的建築用戶終端供氣系統還大量存在，並且在新建築安裝中還佔有相當的比重，但是隨着人民生活水平的提高，傳統系統不能適應現代生活要求和現代企業管理的矛盾開始顯現出來並日益受到重視。
（3）、與傳統管道的比較
鋁合金襯塑（PE）管道，作爲新型燃氣用管材系統，同目前使用廣泛的鍍鋅管相比，在安全性上比傳統鍍鋅管提高了很多。該管道採用同質無縫熱熔連接，解決了鍍鋅管在絲扣連接時，套絲對連接處鍍鋅層的破壞，導致連接處易腐蝕漏氣的缺陷。同時因該管道是由外層鋁合金（6063）和內層PE100通過拉拔覆合而成，再通過兩次陽極氧化使外層鋁合金表面形成了一層厚爲10µm的氧化膜，該層氧化膜不僅耐腐蝕還有效的屏蔽了紫外線對內層PE管的照射，管道的使用年限得到大大提升，使用壽命可達到50年。雙層設計更有效的避免了傳統鍍鋅外管壁腐蝕造成的鏽點漏氣。優良的氣密性設計，使該管道在安全性方面有着傳統管道無法比擬的優勢，同時大大降低了燃氣輸送方面的損失。
該管道由於採用復合材實的設計。外觀美觀，質量輕，安裝方便，剛柔並濟的管體，更使管道系統具有良好的抗震、防沉降效果。相比於鍍鋅管重量大，剛性太強，以至安裝時需要搭架，安裝難度大、效率低，受地震和建築物沉降影響大等缺點優勢明顯。以上比較得出，鋁合金襯塑（PE）管道是目前替代鍍鋅客作爲現代建築物燃氣管道系統的趨勢性材料。
2、鋁合金襯塑（PE）復合管的一般性結構
鋁合金襯塑（PE）復合管通常採用三層結構：PE層，鋁合金層，氧化膜層。PE層和鋁合金層通過特殊的工藝復合成管，有着剛柔並濟的優點，氧化膜通過陽極氧化形成，從而起着優良的保護效果。
3、鋁合金襯塑（PE）復合管設計應遵循的規範
燃氣庭院管的應用關乎安全問題，對於鋁合金襯塑（PE）復合管，目前國內適用的標準有：GB/T2918-1998塑料試樣狀態調節和試驗的標準環境、GB/T6671-2001熱塑性塑料管材縱向回縮率的測定、GB/T17391-1998聚乙烯管材與管件熱穩定性試驗方法等。
（1）、聚乙烯（PE）管
應符合GB15558.1-2003中PE100級規定的聚乙烯材料。
（2）、鋁合金管
其化學成分應符合GB/T3190-2008中牌號6063的規定，力學性能應符合GB/T4437.1-2000的規定，見表1，
表1 鋁合金管力學性能
抗拉強度/MPa |
斷裂伸長率/% |
規定非比例伸長率/MPa |
≥130 |
≥12 |
≥70 |
（3）、氧化膜質量
① 氧化膜應色澤均勻，其平均厚度≥10微米，小局部膜厚≥8微米：（按GB/T 8014.1-2005和GB/T 8014.2-2005 的規定執行）。
② 氧化膜封孔質量，酸侵後重量損失≤30mg/m2。（按GB/T 8753.1-2005的規定方法執行）。
（4）、層間結合強度
燃氣用襯塑（PE）鋁合金的鋁塑之間的層間結合強度不應小於0.15MPa。（按CJ/T 136-2007中的6.3規定方法執行）
4、鋁合金襯(PE)復合管的生產工藝
其中的冷拔、陽極氧化是我們的關鍵工藝點。冷拔是一種成熟的加工工藝，是爲了達到一定的形狀和一定的力學性能，而在材料處於常溫的條件下進行拉拔，冷拔的產品較之於熱成型產品有尺寸精度高和表面光潔度好的優點。PE管和鋁管經過縮頸冷拔以後，兩者產生力學相容，結合穩定牢固。
陽極氧化的原理是，鋁合金在相應的電解液和特定的工藝條件下，由於外加電流的作用，在鋁合金上形成一層氧化膜的過程叫做陽極氧化。陽極氧化處理後的產品其光滑度和美觀效果會提高，增加其表面的耐磨，耐腐蝕性和絕緣性能。5、鋁合金襯(PE)復合管的常規試驗
（1）、耐壓性能，見表2.
表2 耐壓性能
試驗溫度（℃） |
耐壓強度（MPa) |
試驗時間（min) |
指標 |
常溫 |
3.2 |
15 |
無滲透和變形 |
（2）、氣密性能，見表3.
表3 氣密性能
試驗溫度（℃） |
耐壓強度（MPa) |
試驗時間（min) |
指標 |
常溫 |
0.6 |
30 |
無滲透和變形 |
（3）、物理性能，見表4.
表4 物理性能
序號 |
項目 |
單位 |
性能要求 |
試驗參數 |
試驗標準 |
1 |
熱穩定性 |
min |
＞20 |
200℃ |
GB/T17391-1998 |
2 |
熔體質量流動速率 |
G/10min |
加工前後MFR變化 |
190℃,5kg |
GB/T3682-2000 |
3 |
縱向回縮率 |
% |
≤3 |
110℃ |
GB/T6671-2001 |
(6)、鋁合金襯(PE)復合管特點——六防五優
防泄漏——鋁合金襯(PE)復合管連接處採用承插熱熔無縫焊接工藝，管路系統具有良好的氣密性，無泄漏隱患。
防老化——鋁合金襯(PE)復合管外層鋁合金有效的防止了紫外線的照射，延緩了內層PE的老化。大大提高了管材的使用壽命。
防腐蝕——鋁合金襯(PE)復合管外層鋁合金表面爲10微米的氧化膜，防止外壁腐蝕，內層PE100級可有效防止燃氣中各種介質的腐蝕。
防雷——鋁合金襯(PE)復合管因所用管件爲全PE材質，整個管道系統無閉合回路，所以整個管道系統不導電。
防震——鋁合金襯(PE)復合管管路系統採用復合工藝，剛柔並濟，並通過使用伸縮節和門字彎，有效緩解了劇烈震動對管道系統的影響。
防火——鋁合金襯(PE)復合管因表層爲鋁合金層無法燃燒，使整個管道系統有效的達到了防火效果。五優
安全可靠——鋁合金襯(PE)復合管的六防（防泄漏、防老化、防腐蝕、防雷、防火），從根本上消除了燃氣輸送管道的各種安全隱患，從而真正做到了“讓每個家庭安全的享用清潔能源”。
外形美觀——鋁合金襯(PE)復合管管體表面金屬感強，能與現代建築物密切整合，美觀大方。
流量穩定——鋁合金襯(PE)復合管內層PE管內壁光滑、不結垢、輸送阻力小，流量穩定。
施工簡便——鋁合金襯(PE)復合管產品質量輕，安裝時無需進行搭架施工，施工設備方便攜帶，操作簡單。
性價比高——鋁合金襯(PE)復合管使用壽命長達50年以上，後期“零”維護，具有明顯的性價比優勢。
7、鋁合金襯(PE)復合管的安裝
（1）、安裝工具
切管刀、剝皮機、熱熔機
其中我公司具有自主知識產權的專用剝皮機和熱熔機操作簡便快捷、施工中無須搭架操作。
（2）安裝步驟步：切管刀對管子切割合適的長度
第二步：用剝皮機沿管材的徑向方向切割外管，深度以不傷及塑料內管外壁爲宜。
第三步：熱熔，熱熔安裝時，無論使用任何工具剝皮，都需注意保護鋁合金外管，嚴禁使用夾具，避免外管留下明顯疤痕，影響外觀整體效果。
第四步：焊接管材管件
特別注意剛熔接好的接頭，必須保證規定的冷卻時間，在此時間內嚴禁挪動。
承插熱熔焊接是分子級的物理連接，就像把兩杯水倒在一起，能夠很好的結合，從而完全杜絕了燃氣的泄漏。
8、結語
鋁合金襯（PE）復合管燃氣管道性能優異，施工簡單，零維護，使用壽命長，可以保證燃氣管道網的安全運行，其發展前景是非常廣闊的，鋁合金襯（PE）復合管的廣泛應用，對提高燃氣網的輸送能力具有現實意義。
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