塑料管道的规格和选用.docx
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塑料管道的规格和选用
塑料管道的规格和选用
（1）
一.塑料管道的规格
关系到水力设计需要，管道一般用管径作为主要规格标识。
根据塑料管材的特点，国际标准及我国国家标准规定热塑性塑料管道的尺寸规格以其公称外径命名，这一点与目前仍在使用的钢管，水泥管等传统管材一般以其公称通径（即近似内径）作为尺寸规格是不同的。
在选用时应特别注意这一区别，以免造成失误。
表1是管道规格的比较表。
其中口径、尺寸相近的列于同一横栏，便于对比参考。
表1.管径规格对比表
国标（公制）
热塑性塑料管材1
英制规格
热塑性塑料管
水煤气管
（镀锌管）
规格
公称外径
不圆度
规格
公称外径2
公称外径3
近似通径
规格
外径
dn20
20+0.3
1.2
1/2″
21.3
22
16
DN16
21.3
dn25
25+0.3
1.2
3/4″
26.9
26
20
DN20
26.8
dn32
32+0.3
1.3
1″
33.7
34
25
DN25
33.5
dn40
40+0.3
1.4
11/4″
42.4
42
32
DN32
42.3
dn50
50+0.3
1.4
11/2″
48.3
48
40
DN40
48.0
dn63
63+0.3
1.5
2″
60.3
60
50
DN50
60.0
dn75
75+0.3
1.6
21/2″
75.3
76
65
DN65
75.5
dn90
90+0.3
1.8
3″
88.9
89
80
DN80
88.5
dn110
110+0.4
2.2
4″
114.3
114
100
DN100
114.0
dn125
125+0.4
2.5
dn140
140+0.5
2.8
5″
140.3
125
DN125
140.0
dn160
160+0.5
3.2
6″
168.3
165
150
DN150
165.0
dn200
200+0.6
4.0
7″
193.7
175
dn225
225+0.7
4.7
8″
219.0
216
200
DN200
219.0
dn250
250+0.8
5.0
10″
273.0
267
250
DN250
273.0
dn280
280+0.9
6.8
dn315
315+1.0
7.6
12″
323.9
318
300
DN300
325.0
dn355
355+1.1
8.6
14″
355.6
370
350
dn400
400+1.2
9.6
16″
406.4
420
400
dn450
450+1.4
10.8
18″
457.2
470
450
dn500
500+1.5
12.0
20″
508.0
520
500
1Metric系列（公制系列）,适用于GB、ISO、DIN等标准的热塑性塑料管材。
2Inch系列（英制系列）,适用于ASTM、BS、AS/NZS等标准的部分热塑性塑料管材。
3适用于日本、台湾。
应说明的是，对于建筑排水用PVC-U管，常用管径系列为dn40、dn50、dn75、dn110dn160和dn200，对应设计中常见的管径（实际上是近似通径）为40、50、65、100、150和200mm，与上表的对应关系不同。
其中有部分对应的近似通径提高了一档。
这已考虑到各方面的因素，其水力性能基本可以满足使用的要求，也避免了需选用更多的其他管径系列（即需要增加更多规格的配套的管件）。
塑料管道的规格和选用
（2）
二.塑料管道的选用
塑料管道的使用要求一般为在要求的工作压力下可使用50年。
考虑到长期使用的材料耐压强度要求，管道压力瞬时变化的安全系数等原因，相同材质、相同管径，不同工作压力的壁厚也不同。
不同材料应考虑到不同材料的强度。
一般情况下，同等工作条件的管材，其管径与壁厚成正比。
公称外径和公称壁厚之比称为标准尺寸比。
为了选用方便，规定了塑料管的S系列数。
同一S系列的管径与壁厚之比为定数，与SDR值是对应的。
其关系为：
S=（SDR-1）/2 或SDR=dn/en=2S+1
式中SDR：
公称外径与公称壁厚的比值
dn
：
公称外径，mm
en：
公称壁厚，mm
s：
管系列S
同一公称外径的管材S值越小，壁厚就越大。
管材的壁厚可以从管系列S中大致估计，例如：
管系列S6.3的SDR值为2S+1=13.6，推算出的壁厚对Φ20mm的管材约为1.6mm，对Φ50的管约为3.7mm。
GB/T10789《热塑性塑料管材通用壁厚表》中规定了各S系列（标准尺寸比SDR）的公称壁厚（见表2）。
用于压力系统的各种塑料管道，壁厚基本上遵照S值的规定相同的管径、不同的管道设计条件（工作压力、工作温度）应选用不同的壁厚；相同的管径、相同的工作条件，不同的材料的壁厚是不同的。
表2.热塑性塑料管材部分通用壁厚
公称
外径
（dn）
管系列S（标准尺寸比SDR）
2
（5）
2.5
（6）
3.2
（7.4）
4
（9）
5
（11）
6.3
（13.6）
8
（17）
10
（21）
11.2
（23.4）
12.5
（26）
14
（29）
16
（33）
20
（41）
公称壁厚en
20
25
32
40
50
4.1
5.1
6.5
8.1
10.1
3.4
4.2
5.4
6.7
8.3
2.8
3.5
4.4
5.5
6.9
2.3
2.8
3.6
4.5
5.6
1.9
2.3
2.9
3.7
4.6
1.9
2.4
3.0
3.7
1.9
2.4
3.0
1.9
2.4
2.2
2.0
63
75
90
110
125
12.7
15.1
18.1
22.1
25.1
10.5
12.5
15.0
18.3
20.8
8.6
10.3
12.3
15.1
17.1
7.1
8.4
10.1
12.3
14.0
5.8
6.8
8.2
10.0
11.4
4.7
5.6
6.7
8.1
9.2
3.8
4.5
5.4
6.6
7.4
3.0
3.6
4.3
5.3
6.0
2.7
3.2
3.9
4.7
5.4
2.5
2.9
3.5
4.2
4.8
2.2
2.6
3.1
3.8
4.3
2.0
2.3
2.8
3.4
3.9
1.9
2.2
2.7
3.1
140
160
180
200
225
28.1
32.1
36.1.
40.1
45.1
23.3
26.6
29.9
33.2
37.4
19.2
21.9
24.6
27.4
30.8
15.7
17.9
20.1
22.4
25.2
12.7
14.6
16.4
18.2
20.5
10.3
11.8
13.3
14.7
16.6
8.3
9.5
10.7
11.9
13.4
6.7
7.7
8.6
9.6
10.8
6.0
6.9
7.7
8.6
9.6
5.4
6.2
6.9
7.7
8.6
4.8
5.5
6.2
6.9
7.7
4.3
4.9
5.5
6.2
6.9
3.5
4.0
4.4
4.9
5.5
250
315
355
400
50.1
41.5
52.3
59.0
34.2
43.1
48.5
54.7
27.9
35.2
39.7
44.7
22.7
28.6
32.2
36.3
18.4
23.2
26.1
29.4
14.8
18.7
21.1
23.7
11.9
15.0
16.9
19.1
10.7
13.5
15.2
17.1
9.6
12.1
13.6
15.3
8.6
10.8
12.2
13.7
7.7
9.7
10.9
12.3
6.2
7.7
8.7
9.8
说明：
括号中为SDR值。
选用塑料管道很重要的是还应考虑到使用的工作温度，这一点与传统管道（金属管、水泥管等）的设计考虑是不同的。
因为塑料材料的热变形温度特别低，如果低于使用温度，将导致严重的管道变形破坏。
表3给出了部分塑料管道的最高连续使用温度供参考。
表3.部分塑料管道的最高连续使用温度
塑料材料
PVC-U
PE
PE-X
PP-R
PB
ABS
PVC-C
温度（℃）
45
60
95
95
100
70
80
一些塑料管既可用于冷水，又可用于热水，称为“冷热水管”，这种情况就要综合考虑工作压力和工作温度。
因为塑料管即使能用于热水，但塑料对温度的敏感使管道的承载能力受到很大影响，因此将使用条件按温度—时间的组合分成若干等级，即由不同温度的工作时段组合，其总和约50年，分5种情况。
条件分级见表4。
在热水的使用情况中，除考虑工作压力之外，还要考虑其“使用条件级别”（即温度因素）才能决定其管系列S。
正因为如此，按规定在冷热水管材上应给出“管系列S”的标识（当然还须给出公称外径、壁厚等其他必要的标识），而没有”使用温度“和“工作压力”的标示。
对应于每个使用级别，不同材料的塑料管材应根据相关要求选取不同的S值（见表5）。
表4.冷热水管使用条件分级
使用条件级别
TD
（℃）
TD下的使用时间（年）
Tmax
（℃）
Tmax下的使用时间（年）
Tmal
（℃）
Tmal下的使用时间（h）
典型应用
1
60
49
80
1
95
100
供应热水（60℃）
2
70
49
80
1
95
100
供应热水（70℃）
3
30
40
20
25
50
4.5
65
地板下低温供暖
4
20
40
60
2.5
20
25
70
2.5
100
100
地板采暖和低温散热采暖
5
20
60
80
14
25
10
90
1
100
100
高温散热采暖
说明：
1.表中的TD：
正常使用温度，Tmax：
最高使用温度，Tmal：
故障温度。
2.允许超过的故障温度Tmal的时间均为100小时。
3.各级别均允许在20°C，1.0MPa下使用50年。
4.对于热塑性冷热水用管，不考虑使用级别3的条件。
表5.冷热水管使用条件分级
使用级别
设计压力（MPa）
S值
PVC-C
PP-R
PP-B
PP-H
PB
PE-X
级别1
0.4
6.3
5
4
5
10
6.3
0.6
6.3
5
2.5
4
8
6.3
0.8
5
3.2
2
3.2
6.3
4
1.0
4
2.5
2.5
5
3.2
级别2
0.4
6.3
5
2.5
5
10
6.3
0.6
6.3
3.2
2
3.2
8
5
0.8
5
2.5
2.5
6.3
4
1.0
4
2
2
5
3.2
级别4
0.4
5
4
5
10
6.3
0.6
5
3.2
5
8
6.3
0.8
4
2
4
6.3
5
1.0
3.2
2
3.2
5
4
级别5
0.4
4
2.5
4
10
6.3
0.6
3.2
2
2.5
6.3
5
0.8
2
2
5
4
1.0
4
3.2
举例说明：
某工程为70℃供热水管道系统，系统的工作压力为0.6Mpa，采用dn32的管道。
查表4，属使用级别2，再查表5，设计压力为0.6MPa，采用PVC-C管应选S值为S6.3。
S6.3系列中dn32的壁厚为2.4mm（见表2），即该管材的尺寸规格为32×2.4mm。
若采用PP-R管，则应选S3.2。
查表2，S3.2中dn32的壁厚为4.4mm，即该管材的尺寸规格为32×4.4mm。
再例如，已知某PVC-C管材是管系列S4，查表5可知其可以在级别1、级别2的条件下（供热水60°C或70°C）用于工作压力为1.0MPa的系统。
当然也可以用在低于这些条件的其他情况下，如用于需在30°C条件下供热20年加上在40°C条件下供热25年（合计约50年，符合级别3）、并且工作压力为1.0MPa的情况。
PVC-U管和PE管一般仅用于在常温（20℃）下输送液体或气体介质（不宜用于热水）。
在这一基本条件下根据工作压力选取S值的情况见表8。
例如，PVC-U给水管材在工作压力为1.0Mpa时，外径小于（或等于）90mm的管材，壁厚遵照S10系列，外径大于90mm时，壁厚遵照S12.5系列；可以根据表8确定相应公称直径的S系列的管材壁厚。
正确选择管材壁厚保证管道可以在20℃、额定工作压力的条件下正常使用50年。
PVC-U的强度较高，其拉伸强度在45Mpa左右，而其他聚烯烃类的材料拉伸强度大多在20MPa至30MPa之间，因此壁厚至少应是PVC-U壁厚的1.4～2倍。
表6.常温下PE和PVC-U塑料管的S系列
管材品种
公称压力（Mpa）（工作压力）
0.32
0.4
0.6
0.8
1.0
1.25
1.6
2.0
2.5
S值（SDR）
PVC-U给水管
（dn≤90）
16
（33）
12.5
（26）
10
（21）
8
（17）
6.3
（13.6）
5
（11）
4
（9）
PVC-U给水管
（dn＞90）
20
（41）
16
（33）
12.5
（26）
10
（21）
8
（17）
6.3
（13.6）
5
（11）
PE63给水管
16
（33）
12.5
（26）
8
（17）
6.3
（13.6）
5
（11）
PE80给水管
16
（33）
10
（21）
8
（17）
6.3
（13.6）
5
（11）
PE100给水管
12.5
（26）
10
（21）
8
（17）
6.3
（13.6）
5
（11）
PE80燃气管
8
（17）
5
（11）
PE100燃气管
8
（17）
5
（11）
PVC-U给水管在选用时，还应在其许可工作温度（≤45℃）的范围内，根据使用温度不同用折减系数修正工作压力（最大允许工作压力）进行工作压力的换算（见表7）。
例如：
长期工作温度35℃～45℃之间，工作压力为0.6MPa，应根据表中的调整系数换算，应选用1.0Mpa公称压力等级的管材，才能保证其长期使用寿命。
表7.PVC-U给水管在不同使用温度时工作压力的折减系数
使用温度范围（℃）
0255公称压力调整系数
1
0.8
0.63
有关热塑性塑料压力管道的设计思路参见GB/T18475-2001《热塑性塑料压力管材和管件用材料分级和命名总体使用（设计）系数》（等效采用ISO12162：
1995）和国家标准GB/T18991-2003《冷热水系统用热塑性塑料管材和管件》（等效采用ISO10508：
1995）。
根据使用条件选用适当系列的管材是应用的基础，以保证管道的使用寿命并力争较好的经济性。
在采用塑料冷热水管产品时，应充分了解使用条件级别和管系列S的内容，以免出错。
对于非压力管道包括各种轻型管，其壁厚则不遵循以上提到的标准化结构设计。
一些埋地用的无内压排污管材，主要以其环刚度作为设计要求。
但实壁管的管径/壁厚一般也按S值的规律选取；电气穿线用管材在使用时则考虑其承受外部压力的性能，对壁厚有另外的规定。
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