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塑料管材粘接操作注意事项

发布时间：2009/6/15 阅读次数：966 字体大小: 【小】【中】【大】

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塑料管材粘接操作注意事项

溶剂粘接是塑料管道的连接方式之一，适用于UPVC、CPVC、ABS管的连接。在安装过程中，正确的粘接操作至关重要。

1　溶接剂

　　溶接剂一般由高分子树脂及其溶剂以一定的比例组成。为适应不同管径及气候环境下的粘接操作，溶接剂可分为低、中、高粘度3种，其粘度值依次为90～150、500～1600和1600(mPa·s)以上。一般，管径越大所使用的溶接剂粘度要求越高(便于大口径管道的涂刷)，而中等粘度的溶接剂对管径的适用范围较广。溶剂及溶接剂为易燃、易挥发、刺激性物质，使用时应加以注意。对于常用的中、低粘度溶接剂要求：①应呈自由流动状态(不得为凝胶体)，在未搅拌情况下不得有分层现象和析出物；②溶接剂内不得有团块、不溶颗粒或其他影响粘接强度的杂质；③对于UPVC管道，固化1、24和336h的剪切强度应分别为：P1≥0.6MPa、P2≥2.0MPa、P3≥5.0MPa［系英国标准，温度为(23±1)℃］。

2　溶剂粘接　

2.1 承口
　　溶剂粘接型承口一般为锥形(Taper Socket)，即其口部直径比根部稍大。对锥度大小的规定是确保承口内表面与插口外表面经溶解后能溶合或粘合成一体且达到相应强度的必要条件。承口锥度及尺寸在有关标准中有不同的规定，国标中锥度偏小，规定管材自然试插承口的深度约为其承口长度的1/3～3/4。
2.2 工艺
　　将适量的溶接剂(必要时需预粘剂)涂刷于塑料管道的承、插面，使其充分溶解、软化，在承、插面湿润软化的状态下施加均和的外力令承、插面连接并初步固化，再经一定时间后可达到使用强度。
2.3　注意事项
　　①粘接表面须被充分溶解、软化。通过溶接剂、适宜的溶剂(预粘剂)或两者的共同作用使粘接表面达到软化和渗透的效果；在某种情况下(如寒冷环境中)采用适宜的溶剂通常比单独使用溶接剂能更快地渗透并使表面迅速软化。
　　②涂胶层须有足够的厚度，必须涂抹足够的溶接剂以填满粘接部位的缝隙。此外，足够的溶接剂涂层能渗透材料(管道)表面并且较厚的涂胶层能保持长时间的湿润状态，使其在连接时仍保持表面湿润。
　　③连接时粘接表面须处于均匀的湿润、软化状态。如果承口(管件)和插口(管材)的表层在连接时均匀、湿润且软化，则两个表面会很快结合而成为同一溶胶层，否则会出现“干粘”(两表面不能溶在一起)现象。为此，需选择宽为1/3～1/2管径的毛刷及敞口容器，使涂胶快速并有足够的厚度。
　　④插口插至承口根部时，当湿润、软化的粘接表面受均和的外力挤压、重叠并溶合之初，两粘接表面溶接剂尚未初步固化(结合为一体)，两者相互排斥，此时须保持施力1～3min至初步固化以免滑脱。当套接较松(试插深度超过3/4)时需增加涂刷溶接剂的次数，让其初步干结后再次涂刷，以增加粘接面的胶层厚度。
　　⑤固化时间T溶合面＜T粘合面。因为粘接面贴合紧密的溶合部位强度要比有缝隙的粘合部位强度增长得更快，故对套接(试插)有一定要求，套接较松的粘接面需更长的固化时间。

3　施工步骤

　　施工前应按设计图纸的管径和现场核准的长度(注意扣除管、配件的长度)进行截管。
　　截管工具宜选用割刀、细齿锯或专用断管机具；截口端面应平整并垂直于管轴线(可沿管道圆周作垂直管轴标记再截管)；应去掉截口处的毛刺和毛边并磨(刮)倒角(可选用中号砂纸、板锉或角磨机)，倒角坡度宜为15～20°，倒角长度约为1.0mm(小口径)或2～4mm(中、大口径)。
　　①一般要求。管道粘接不宜在湿度很大的环境下进行，操作场所应远离火源，防止撞击和避免阳光直射，在温度≤-5℃环境中不宜操作。UPVC、CPVC及ABS管道须分别选用其专用溶接剂，不得混用。
　　②表面处理。管材和管件在粘合前应用棉纱或干布将承、插口处粘接表面擦拭干净，使其保持清洁确保，无尘砂与水迹；当表面沾有油污时须用棉纱或干布蘸丙酮等清洁剂将其擦净；棉纱或干布不得带有油腻及污垢；当表面粘附物难以擦净时，可用细砂纸打磨。
　　③试插及标线。粘接前应进行试插以确保承、插口配合情况符合要求，并根据管件实测承口深度在管端表面划出插入深度标记(粘接时须插入深度即承口深度)，对中、大口径管道尤其须注意。
　　④毛刷及器具。涂抹溶接剂时应使用鬃刷或尼龙刷，刷宽应为管径的1/3～1/2，并宜用带盖的敞口容器盛装，随用随开。
　　⑤涂胶。涂抹溶接剂时须先涂承口，后涂插口(管径≥90mm的管道承、插面应同时涂刷)，重复2～3次，宜先环向涂刷再轴向涂刷，溶接剂涂刷承口时由里向外，插口涂刷应为管端至插入深度标记位置，溶接剂涂抹应迅速、均匀、适量，粘接时保持粘接面湿润且软化。
　　⑥连接及初步固化。承、插口涂抹溶接剂后应立即找正方向将管端插入承口并用力挤压，使管端插入至预先划出的插入深度标记处(即插至承口底部)，并保证承、插接口的直度；同时须保持必要的施力时间(管径＜63mm的约为30～60s，管径≥63mm的约为1～3min)以防止接口滑脱。当插至1/2承口再往里插时宜稍加转动，但不应超过90°，不应插到底部后进行旋转。
　　⑦中、大口径管道(管径≥90mm)。溶剂粘接时的承、插连接须特别注意选择合适的毛刷(宽度)，并尽快涂刷和使用足够的溶接剂，两面同时涂刷完毕应立即将插口插入承口，并施加较大的、均和的承、插连接力(如增加操作人员、使用手动葫芦等拉紧工具)，插接过程严禁使用(或借助)锤子等击打。
　　⑧清理。承、插口粘接后应将挤出的溶接剂擦净。

4　固化时间及用量

　　固化即溶接剂通过溶剂挥发形成凝胶，通过化学反应使溶接剂与被粘物体在界面上逐步形成最大粘接力的过程。初步固化亦称凝胶，即溶剂粘接面达到可承受搬运、安装所需的强度。温度、时间、湿度是溶剂挥发、化学反应的3个重要参数(即固化工艺的影响因素)。各种溶接剂具有其特定的固化温度，而温度和固化时间具有一定关系，即固化温度高，需要时间短；反之则时间长，但若低于固化规定温度，即使时间再长固化过程也无法完成；高于固化温度时虽然固化时间缩短，但因固化速度太快，胶层变脆，其粘接强度下降。湿度亦影响溶剂的挥发。使用优质的溶接剂、预粘剂且按规范操作的UPVC、CPVC管道接口所需的初步固化时间及固化时间分别见表1、2，单个承口的溶接剂用量参考值见表3。

表1　初步固化时间参考值
管径（mm）		20～40	50～0	110～200	250～400
温度范围(℃)	16～38	15min	30min	1h	2h
	5～16	1h	2h	4h	8h
	-5～5	3h	6h	12h	24h

表2 固化时间参考值
管径(mm)		20～40	50～90	110～200	250～400
试验压力（MPa)		≤1.25	≤1.25	≤1.25	≤1.25
温度范围(℃)	16～38	1h	3h	9h	36h
	5～16	2h	6h	18h	3d
	-5～5	8h	24h	72h	8d
注：试验压力下水温为常温，相对湿度≤60%，表中所列固化时间对应每一范围管径的上限、温度的下限；若实际湿度较大，套接较松时须比上述固化时间延长1/2。

表3 单个承口的溶接剂基本用量
管径(mm)		20	25	32	40	50	63	75
用量（g)	国标	1.42	2.06	3.13	4.62	6.88	10.48	14.46
	日标	2.96	4.07	5.73	7.47	11.78	16.85	21.28
	美标	2.13	3.06	4.29	5.97	7.48	10.27	14.52
管径（mm）		90	110	160	200	250	315	400
用量（g)	国标	20.33	29.73	60.94	93.75
	日标	25.22	42.38	96.37	128.85	165.02	217.47	注塑型/扩口型
	美标	18.85	29.27	56.8	98.62	240	392	446
注：[ZK(]①表中数据按溶接剂粘度为300～600 (mPa·s)、涂刷量为700g/m²计算(管径≥200mm的宜选用粘度较高的溶接剂，用量也较大)；②考虑使用中的损耗，用量宜相应增加；③当使用清洁剂(预粘剂)时，用量按1/3计算。

5 低温及高温环境下的粘接

　　常温及稍高于常温的天气对溶接剂的挥发及化学反应最为适宜，当环境温度为低温或高温时需采取相应措施：
5.1 低温(≤5 ℃)
　　①宜使用预粘剂以加快材料的浸润、溶胀；
　　②涂胶次数要比常温时增加2次以上，固化期更长；
　　③粘接处理尽可能使其处于一个较暖和的环境(如避免在早、晚操作)；
　　④溶接剂不用时应放在温暖的地方并保持其流动性，如发现有结冻现象，应使用温水温热，不得用明火烘烤；
　　⑤特别注意要抹干潮湿的水气(包括冰或雪水)；
　　⑥可能的话应置于阳光下晒数小时以使温度有所升高；
　　⑦粘接口初步固化时间较长，故作粘接处理时需避免前面粘接口受扭转、冲击等影响。
5.2 高温
　　高温时阳光的长期照射会导致管道的表面温度达到65℃，超过了最高粘接温度38℃，这时应注意：
　　①用带水的湿布擦拭管道表面可降低管道温度，但须确保涂胶前管道表面的水分已干掉；
　　②尽可能在粘接前将管端、管件及溶接剂置于阴凉处；
　　③涂胶完毕后尽快将管道(插口)与管件(承口)连接；
　　④在早上或傍晚时分进行粘接操作。

6　结语

　　塑料管道的溶剂粘接方式应用广泛且操作简单，但对其工艺实质的掌握颇为关键，应根据环境温度及湿度变化、管径规格的不同选择相应的操作方法及固化时间

PP－R管是欧洲90年代开发的，以新型无规聚丙烯为原料，经挤出成型制作的塑料管材。由于其优越的性能，正日益受到人们的青睐。

2　PP－R管的主要性能

　　聚丙烯管分为均聚聚丙烯（PP－H）、嵌段共聚聚丙烯（PP－B）和无规聚丙烯（PP－R）3种。PP－H、PP－B、PP－R管材的刚度依次递减，而抗冲击强度则依次增加。给水用聚丙烯管是用特殊的PP－R制成。PP－R管作为一种新型的管材，具有以下性能特点：
2．1　节能
　　PP－R管的生产能耗仅为钢管的20％，并且其导热系数低［0．2W／（m^.K）］，也仅为钢管的1／200，应用于热水系统将大大减少热量损失。
2．2　耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒
　　使用PP－R管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢、生锈而引起的水质“二次污染”。由于PP－R组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒，更适合于饮用水输送。
2．3　耐热、耐压、使用寿命长
　　PP－R管的长期使用温度达95℃，短期使用温度可达120℃。在使用温度为70℃，工作压力为1．2MPa条件下，长期连续使用，寿命可达50年以上。
2．4　轻质高强、流体阻力小
　　PP－R管密度仅为金属管的1／8，耐压力试验强度高达5MPa，且韧性好、耐冲击。由于内壁光滑、不生锈、不结垢，流体阻力小。
　　PP－R管的主要技术指标如下：
　　密度　　0．9g／cm³
　　弹性模量（20℃）　　800MPa
　　热膨胀系数　　1．8×10^－⁴／K
　　导热系数　　0．2W／（m^.K）
　　纵向收缩率　　2％
　　冲击试验　　破损率≤10％
　　液压试验
　　短期　　1h，环应力16MPa无渗漏
　　长期　　95℃，1000h，环应力3．5MPa无渗漏
　　表1为几种材质管材性能比较。

表1　各种材质管材性能比较

材　质	镀锌钢材	PVC	PEX	铝塑	PP－R
有无结垢、生锈	有	无	无	无	无
卫生程度	差	有Cl、Cr、Pb离子	好	好	好
保温性	差	好	差	好	好
耐温性	耐温	不耐温	耐温	不耐温	耐温
耐压程度	高	低	较高	较高	较高
线膨胀性	一致	一致	一致	不一致	一致
连接方式	受压	粘接	受压	受压	热熔
废品的回收利用	可以	可以	不能	困难	可以

3　PP－R管的生产原料及生产工艺

3．1　原料及性能
　　PP－R管对原料的要求较高，目前国内以进口原料为主。国外原料厂商常有多种颜色的PP－R供管材厂选择。如北欧化工公司（Borealis）和奥地利PCD公司生产的PP－R原料有米色、淡蓝、深蓝、奶白等多种颜色。在德国和意大利，管材生产厂选用不同的颜色来作为标识，以区别管材的用途。如蓝色用于冷水管，米色、灰色用于热水管，棕红色用于地板采暖管等。
　　PP－R原料的进口价格根据生产公司的不同，在1400～1800美元／t。目前，国内也已开始生产PP－R树脂，但由于生产时间较短，其长期使用性能有待检验，市场售价约12500元／t。原料性能指标见表2。

表2　PP－R原料的主要性能指标

项　　目	测试方法	结　　果
熔体指数（g／10min）	ISO1133	0．35
密度（g／cm³）	ISO／R1183	0．895
着火点（℃）	ASTMD1929／68	330
软化范围（℃）		140～150
弯曲强度（MPa）	ISO／R527	21
抗拉强度（MPa）	ISO／R527	40
断裂伸长率（％）	ISO／R527	800
刻痕硬度（MPa）	ISO2039	40
弹性模量（MPa）	ISO178	800
剪切弹性模量（MPa）（20℃）	ISO537	370
抗冲击（kJ／m²）（常温）	ISO179	无断裂
冲击强度（kJ／m²）（常温）	ISO179	25
线膨胀系数（1／K）	VDE0304	1．5×10^－⁴
导热系数（20℃）［W／（m^.K）］	DIN52612	0．2

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