铝合金衬塑（PE）复合管在燃气管道系统中的应用
（江苏润硕管道科技有限公司）
一、概述
21世纪，天然气作为一种优质、高效、清洁的低碳能源，已经走进千家万户，得到了广泛的应用。在2012年10月25日，国家召开了2012年全国天然气工作会议，明确提出我国的发展目标，到2015年，国产天然气供应能力将达到1760亿立方左右。毋庸置疑，天然气是将来家庭能源消费的主流。但与天然气使用如影随行的一个问题就是安全问题，据统计，全国每年室内烯气泄漏事故，造成约900人伤亡，随着城市燃气的使用规模扩大，这一惨痛的数字还在不断增加。“研发出新型的管道，让每个家庭安全的使用清洁能源”这样一个议题就摆在了专家和科研人员的面前。本文将就燃气庭院管的发展历史、新型管材——衬塑（PE)铝合金管 ”的发展进行探讨。
二、燃气庭院管的发展历史
随着时代的进步、人民生活水平的提高，人们对燃气安全使用逐渐重视起来，同时也对管道系统的美观性提出了更高的要求，镀锌钢管、无缝钢管、铝塑复合管将逐渐的退出历史舞台，不锈钢管、衬塑
（PE)铝合金管这些新型管材将成为燃气庭院管的中坚力量，下面就具体的谈一谈衬塑（PE）铝合金管。
1、镀锌钢管
镀锌钢管/无缝钢管：优点：使用历史长，安装工艺成熟，强度较大，价格便宜。缺点：易腐蚀，使用寿命短，连接处易产生漏点，安装成本高。生产厂家无序竞争，产品质量无法保证。
2、铝塑复合管
铝塑管：优点：可任意弯屈光滑。缺点：易老化，使用隐患多，使用年限短，实践证明，在使用一年后，其管道连接处极易出现渗漏现象。
3、铝合金衬塑（PE）复合管
铝合金衬塑（PE）复合管：优点：防漏，内外防腐蚀，防沉降，防雷，抗老化，安装方便，使用寿命长，综合成本低，性价比高。缺点：初期采购成本较高。
三、铝合金衬塑（PE）复合管
1、铝合金衬塑（PE）复合管的发展状况
（1）、国外发展应用状况
现在出现的建筑燃气用气终端系统的特点在于新型管材的选用。允许建筑燃气用户终端系统管道布置比镀锌管道系统更具且灵活性。
其中燃气用铝合金衬塑（PE)管就是目前应用为广泛的代表。它是一种新型复合材料的管道。
其耐受内外压力性能、不易脆、线膨胀率以及致密性、渗氧率等方面具且金属管道的优异性能，其耐腐蚀、寿命长、流阻小等方面又具有特种塑料管道的性能。
因此，燃气用铝合金衬(PE)管在国外又成为各种改性塑料管道、镀锌管道和替代品，作民用燃气输送的理想管道选择。
（2）、国内发展应用状况
总的来说，国内的应用还处于一个过渡期。传统的建筑用户终端供气系统还大量存在，并且在新建筑安装中还占有相当的比重，但是随着人民生活水平的提高，传统系统不能适应现代生活要求和现代企业管理的矛盾开始显现出来并日益受到重视。
（3）、与传统管道的比较
铝合金衬塑（PE）管道，作为新型燃气用管材系统，同目前使用广泛的镀锌管相比，在安全性上比传统镀锌管提高了很多。该管道采用同质无缝热熔连接，解决了镀锌管在丝扣连接时，套丝对连接处镀锌层的破坏，导致连接处易腐蚀漏气的缺陷。同时因该管道是由外层铝合金（6063）和内层PE100通过拉拔覆合而成，再通过两次阳极氧化使外层铝合金表面形成了一层厚为10µm的氧化膜，该层氧化膜不仅耐腐蚀还有效的屏蔽了紫外线对内层PE管的照射，管道的使用年限得到大大提升，使用寿命可达到50年。双层设计更有效的避免了传统镀锌外管壁腐蚀造成的锈点漏气。优良的气密性设计，使该管道在安全性方面有着传统管道无法比拟的优势，同时大大降低了燃气输送方面的损失。
该管道由于采用复合材实的设计。外观美观，质量轻，安装方便，刚柔并济的管体，更使管道系统具有良好的抗震、防沉降效果。相比于镀锌管重量大，刚性太强，以至安装时需要搭架，安装难度大、效率低，受地震和建筑物沉降影响大等缺点优势明显。以上比较得出，铝合金衬塑（PE）管道是目前替代镀锌客作为现代建筑物燃气管道系统的趋势性材料。
2、铝合金衬塑（PE）复合管的一般性结构
铝合金衬塑（PE）复合管通常采用三层结构：PE层，铝合金层，氧化膜层。PE层和铝合金层通过特殊的工艺复合成管，有着刚柔并济的优点，氧化膜通过阳极氧化形成，从而起着优良的保护效果。
3、铝合金衬塑（PE）复合管设计应遵循的规范
燃气庭院管的应用关乎安全问题，对于铝合金衬塑（PE）复合管，目前国内适用的标准有：GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境、GB/T6671-2001热塑性塑料管材纵向回缩率的测定、GB/T17391-1998聚乙烯管材与管件热稳定性试验方法等。
（1）、聚乙烯（PE）管
应符合GB15558.1-2003中PE100级规定的聚乙烯材料。
（2）、铝合金管
其化学成分应符合GB/T3190-2008中牌号6063的规定，力学性能应符合GB/T4437.1-2000的规定，见表1，
表1 铝合金管力学性能
抗拉强度/MPa |
断裂伸长率/% |
规定非比例伸长率/MPa |
≥130 |
≥12 |
≥70 |
（3）、氧化膜质量
① 氧化膜应色泽均匀，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 的规定执行）。
② 氧化膜封孔质量，酸侵后重量损失≤30mg/m2。（按GB/T 8753.1-2005的规定方法执行）。
（4）、层间结合强度
燃气用衬塑（PE）铝合金的铝塑之间的层间结合强度不应小于0.15MPa。（按CJ/T 136-2007中的6.3规定方法执行）
4、铝合金衬(PE)复合管的生产工艺
其中的冷拔、阳极氧化是我们的关键工艺点。冷拔是一种成熟的加工工艺，是为了达到一定的形状和一定的力学性能，而在材料处于常温的条件下进行拉拔，冷拔的产品较之于热成型产品有尺寸精度高和表面光洁度好的优点。PE管和铝管经过缩颈冷拔以后，两者产生力学相容，结合稳定牢固。
阳极氧化的原理是，铝合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用，在铝合金上形成一层氧化膜的过程叫做阳极氧化。阳极氧化处理后的产品其光滑度和美观效果会提高，增加其表面的耐磨，耐腐蚀性和绝缘性能。5、铝合金衬(PE)复合管的常规试验
（1）、耐压性能，见表2.
表2 耐压性能
试验温度（℃） |
耐压强度（MPa) |
试验时间（min) |
指标 |
常温 |
3.2 |
15 |
无渗透和变形 |
（2）、气密性能，见表3.
表3 气密性能
试验温度（℃） |
耐压强度（MPa) |
试验时间（min) |
指标 |
常温 |
0.6 |
30 |
无渗透和变形 |
（3）、物理性能，见表4.
表4 物理性能
序号 |
项目 |
单位 |
性能要求 |
试验参数 |
试验标准 |
1 |
热稳定性 |
min |
＞20 |
200℃ |
GB/T17391-1998 |
2 |
熔体质量流动速率 |
G/10min |
加工前后MFR变化 |
190℃,5kg |
GB/T3682-2000 |
3 |
纵向回缩率 |
% |
≤3 |
110℃ |
GB/T6671-2001 |
(6)、铝合金衬(PE)复合管特点——六防五优
防泄漏——铝合金衬(PE)复合管连接处采用承插热熔无缝焊接工艺，管路系统具有良好的气密性，无泄漏隐患。
防老化——铝合金衬(PE)复合管外层铝合金有效的防止了紫外线的照射，延缓了内层PE的老化。大大提高了管材的使用寿命。
防腐蚀——铝合金衬(PE)复合管外层铝合金表面为10微米的氧化膜，防止外壁腐蚀，内层PE100级可有效防止燃气中各种介质的腐蚀。
防雷——铝合金衬(PE)复合管因所用管件为全PE材质，整个管道系统无闭合回路，所以整个管道系统不导电。
防震——铝合金衬(PE)复合管管路系统采用复合工艺，刚柔并济，并通过使用伸缩节和门字弯，有效缓解了剧烈震动对管道系统的影响。
防火——铝合金衬(PE)复合管因表层为铝合金层无法燃烧，使整个管道系统有效的达到了防火效果。五优
安全可靠——铝合金衬(PE)复合管的六防（防泄漏、防老化、防腐蚀、防雷、防火），从根本上消除了燃气输送管道的各种安全隐患，从而真正做到了“让每个家庭安全的享用清洁能源”。
外形美观——铝合金衬(PE)复合管管体表面金属感强，能与现代建筑物密切整合，美观大方。
流量稳定——铝合金衬(PE)复合管内层PE管内壁光滑、不结垢、输送阻力小，流量稳定。
施工简便——铝合金衬(PE)复合管产品质量轻，安装时无需进行搭架施工，施工设备方便携带，操作简单。
性价比高——铝合金衬(PE)复合管使用寿命长达50年以上，后期“零”维护，具有明显的性价比优势。
7、铝合金衬(PE)复合管的安装
（1）、安装工具
切管刀、剥皮机、热熔机
其中我公司具有自主知识产权的专用剥皮机和热熔机操作简便快捷、施工中无须搭架操作。
（2）安装步骤步：切管刀对管子切割合适的长度
第二步：用剥皮机沿管材的径向方向切割外管，深度以不伤及塑料内管外壁为宜。
第三步：热熔，热熔安装时，无论使用任何工具剥皮，都需注意保护铝合金外管，严禁使用夹具，避免外管留下明显疤痕，影响外观整体效果。
第四步：焊接管材管件
特别注意刚熔接好的接头，必须保证规定的冷却时间，在此时间内严禁挪动。
承插热熔焊接是分子级的物理连接，就像把两杯水倒在一起，能够很好的结合，从而完全杜绝了燃气的泄漏。
8、结语
铝合金衬（PE）复合管燃气管道性能优异，施工简单，零维护，使用寿命长，可以保证燃气管道网的安全运行，其发展前景是非常广阔的，铝合金衬（PE）复合管的广泛应用，对提高燃气网的输送能力具有现实意义。
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