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从零开始

材料“冷知识” 塑料管道为什么怕冷？

引言

常说材料是基础、基石，但是我们通常感受不到它的重要性，因为我们基本不会直接使用材料。比较有讽刺意味的是，只有当材料捅了篓子，人们才“恍然大悟”，原来材料是如此“致命”。这样的例子并不少见，下面为大家盘点几个因材料而造成的人间惨剧。

1.1912年4月14日，英国豪华游轮泰坦尼克号撞上冰山，随后船裂成两半后沉入大海，船上1500多人丧生。泰坦尼克号海难被认为是和平时期死伤人数最惨重的海难之一。当时，泰坦尼克号被认为是“永不沉没”，巨大的反差令人百思不得其解。经过数十年的探索发现，泰坦尼克所使用的含硫钢板在低温呈现脆性是导致其沉没的主要原因。受限于冶炼水平，泰坦尼克号所使用的钢材含硫量很高，所以脆性很高。再加上当时航行海域的水温在-40 ℃-0 ℃之间，钢材的力学行为由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。

2.1986年1月28日，美国东部时间11：38，挑战者号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心升空。结果73秒后，航天飞机凌空爆炸，机上所有7名宇航员全部遇难。后续的事故调查分析表明，由于发射时外部温度低于火箭推进器的工作温度，燃料箱底部的2个O型密封圈因低温而失效，进而导致燃料泄露而引发爆炸。著名物理学家费曼曾在国会通过演示一个小实验来证明这种观点。他将橡胶圈用镊子夹住，放进冰水中片刻后再度夹起，结果发现橡胶圈上留下了镊子的痕迹，说明O环的材料在低温下会失去弹性。

塑料的低温脆性

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原料的生产

材料（所有材料，包括金属材料及非金属材料）的冲击吸收功随温度降低而降低，当试验温度低于Tk（韧脆临界转变温度）时，冲击吸收功明显下降，材料由韧性状态变为脆性状态，这种现象称为低温脆性。

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三种塑料的低温性能

1. PPR（无规共聚聚丙烯）

聚丙烯的品种更多，用途也比较复杂，领域繁多，品种主要有均聚聚丙烯（homopp），嵌段共聚聚丙烯（copp）和无规共聚聚丙烯（rapp）。

其中，无规共聚聚丙烯（PPR）是由丙烯单体和少量乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下无规共聚得到的。乙烯单体随机地分布到丙烯长链中，其中乙烯单体一般控制在3-5 %之间。乙烯含量和乙烯与丙烯的聚合方式决定了其具有冷脆性的特点。

2. PVC（聚氯乙烯）

PVC塑料是目前世界上仅次于聚乙烯的第二大塑料品种。由于其耐寒性和低温抗冲击性能较差，硬PVC的使用温度下限一般为-15 ℃，限制了PVC材料的应用。

3. PE（聚乙烯）

聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-70～-100 ℃），化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸），常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。

4. PPR、PVC、PE低温性能对比表

PP-R冬季存放与施工的

防冻措施与注意事项

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PPR管材存放注意事项

1.PPR管材要求存放在简易棚或者库房内，但是堆放高度不能超过1.5米。

2.在搬运的过程中PPR管材严禁滚、抛、摔、拖。

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PPR管施工过程中的注意事项

1.PP-R管较金属管硬度低、刚性差，在搬运、施工中应加以保护，避免不适当外力造成机械损伤。在暗敷后要标出管道位置，以免二次装修破坏管道。 

2）PP-R管5℃以下存在一定低温脆性，冬季施工要当心，切管时要用锋利刀具缓慢切割。对已安装的管道不能重压、敲击，必要时对易受外力部位覆盖保护物。 

2.管道在切割前，如发现因外力因素造成应力发白现象的管材，则此管材不能使用。 

3.管道进行热熔连接之前，要认真检查管材是否已经受损。特别是内壁，因为管材在受外力时是内壁先发生破裂，而后到外。避免使用内壁已经破裂但外管未破的管材。 

4.管道安装后在直埋及非直埋暗敷前必须试压。

PVC冬季存放与施工的

注意事项

1.PVC-U管材在0°会产生脆化现象，对无法避免在低温条件下运输、装卸、安装施工的项目，在管道选型上要避免选用低压薄壁管，尽量选用高压力等级的厚壁管以提高安全系数；也可考虑选用抗冲击性能更优的PVC-M管材。

2.严格规范产品搬、运、装、卸管理，不得出现抛、摔、滚、拖现象，防止对产品造成伤害。尤其在卸车过程中一定要轻搬轻放，运输至工地后要妥善保管，防止管材与尖锐物体接触摩擦。人务必不能踩踏在管材上，尤其在卸薄壁管（0.63Mpa）时，以防踩踏管材因脆化出现开裂内伤。

3.施工尽量在5°以上施工，管沟挖掘应考虑当地冻土深度，管线必须埋与冻土层以下，管线埋地深度一般在1.2～1.5米以下；管沟挖掘之宽度，应视管材外径，沟底宽为管外径加300毫米为宜。对于外露管材应做保温措施以防管材冻裂，施工时不得人为践踏管材。

4.沟底应整理平整，不得有石块、砖块等杂物，如有坚硬物时必须加挖250px并填沙夯实然后再进行管线安装施工。管线施工时应正直平整，不得任意偏斜曲折，如管线必须弯曲时其弯曲角度应按管材（活套）每一承口允许弯曲之角度进行，一般为2°以内，不得出现管材的硬性。

5.下管前检查管材是否损伤，特别承口与插口端，如有及时更换。按规定削角（TS管:30-45°,活套管：20°）。不能把管材、件抛入沟中，应轻搬下放。

6.胶合剂使用时，将管材承口内壁及管材外壁插入部分，用干布擦拭干净，雌雄两端各涂上适量胶合剂，待部分溶剂挥发且胶着性增强时用力插入，可用喷灯加温胶粘处，加快凝固速度，插接2小时后始可移动。小口径可旋转90°使胶合剂分布更为均匀，中大口径则利用铁棒撬入或紧线器拉入，确保插入承口底部达到更好的密着效果。另冬季室外施工建议使用美国进口胶合剂、加快凝固速度，增加胶粘效果。

7.活套施工时考虑管线之热胀冷缩问题，套接时必须留有伸缩间隙，所留间隙为：φ63mm以下约10mm、φ75mm～φ110mm为15mm、φ140mm～φ160mm约为20mm、φ200以上为25mm，TS管施工时，直线配管超过50m时必须安装伸缩节。

8.施工过程中应特别注意管沟两侧挖出之土方，防止挖出之石块坠落入管沟冲击管材，另施工完一段后应即刻回填，回填土质应为良质土，不得有坚硬物与管材接触，管材两侧及上方填良质土厚度为20～750px以上。

9.管线中φ110mm以上的管件(弯头、三通、法兰末端)及分歧连接处必须做混凝土巩固，以保证管线日后正常使用。

10.管线安装完成待胶粘部位完全干固后（约48小时、低于10°时建议延长到60-96小时，进口胶可以8小时）再进行试水，试水管线长度以500m一段为宜，应特别注意待气温升高后或天气转暖后试水，严禁低温条件下进行试水作业，管线试压时要保证管道内水温与当时地温持平，防止因温差原因影响管线试压质量，可充满水2-3天后再进行试压。管材必须回填土后才能打压试水。

11.进水口、出水口、高点处要安装排气阀，试压时，灌水前先将排气阀全部打开，然后缓慢注水，待排气阀有水柱均匀流出后，自低至高逐次关闭，当加压至0.2～0.3Mpa时再次进行排气，将残留空气全部排除，然后再升压至规定压力值后稳压1小时观察压力表数值，无降压或降压范围在0.05Mpa以内为合格。