关于采暖用PEX、PE-RT和PB等管材性能比较

自二十世纪七十年代，塑料地暖埋地管道的出现使地暖在欧美得到迅速普及，历经40年，交联聚乙烯PEX-a管一直稳居市场主导地位，始终保持70％以上的市场份额，安全性是关键因素。管道的安全性，主要指管道的耐热性和承压能力、抗应力开裂性和抗蠕变能力，施工性能。

一、 耐热性及承压能力：

将这两个问题一并讨论，更接近于工程应用环境，实际上在热水地暖系统中，人们的着眼点是该塑料管材的热强度，热强度高的塑料管材可以在较高的温度下承受较大的管内压。这些数据可由各种塑料管材的相关标准中查到。表一列出了常用于热水系统的几种塑料管材的规定。

从表一可以看出PEX管的环应力最高。在环应力为2.5Mpa，110℃的条件下，测试一年（8760h）管材不破坏，PB管仅次于PEX管，最差的为PERT管。

热水地暖的运行条件远低于110℃。按ISO/DIS10508中使用条件分级中的4级，热水地暖用条件如表二：

按表二规定，热水地暖中管材的许用应力如表三：

表三热水地暖系统中塑料管材许用应力

需要说明的是按表一PB管的环应力低于PEX管，按表三PB管的环应力（许用应力）又高于PEX管，这是由于PB管的抗应力开裂性、抗蠕变能力比PEX管差，温度越高，越为严重的缘故，后文将详述。

二、 抗应力开裂性及抗蠕变能力：

这里所讨论的塑料管材的应力开裂性，主要指塑料管在应力的作用下所发生的龟裂，而导致塑料管材的破坏。这种破坏一般不会被很快发现，而是经过较长时间塑料管材发生了蠕变后才可暴露出来。对塑料管而言，它在常温下其局部即呈塑性状态，并且因其弹性模量低，分子结构比较松散，其蠕变对温度和时间有着强烈的依赖性。为了方便说明问题，我们可以比较几种塑料管材的等应变蠕变曲线图。如图一至图三

图一 PEX管等应变蠕变曲线

图二 PB管等应变蠕变曲线

图三 PE-RT管等应变蠕变曲线

从这三组曲线图上，我们注意到如下几点

1. 斜率：不同的管材，其蠕变曲线的斜率是不一样的。斜率小的，表明该管材抗蠕变能力强。随着运行时间的延续，其强度仅有微小变化。反之，曲线斜率大，其抗蠕能力就弱。随着时间的延续，其强度下降就比较快。这三种全塑管在70℃时，从1h开始到50年终止，其强度保持率分别为；PEX管83.9%；PB管为74.3%；PE-RT管为62%。

2. 温度与强度：同一种材料，不同温度下的蠕变曲线是平行的，温度越高，其在纵座标上的交点就越低，这就是塑料热强度对温度最敏感的一个很好的说明。不同的管材，其蠕变受温度的影响也是不一样的，热媒温度由20℃提升到110℃，经过的时间都是8760h，它们的强度的保持率分别为PEX管21%；PE-RT管17.4%；PB管16.7%。平行线的间距对同种材料当温差相同时，间距越大，说明该材料强度受温度的影响越大，反之就小。如PB管80-95℃（温差△T=15℃）△б=2Mpa（略大），而在95-110℃（△T=15℃）△б≥2.5Mpa，而PEX管80-95℃时，△б=1Mpa，95-110℃时，△б=1.5Mpa（略大）。对不同材料，当温度相同时，曲线在丛座标上的交点越高，说明材料的强度越高，反之就低。在几组曲线中50℃以下，PB管短时间持续强度比PEX管高，而50℃以上却低于PEX管，持续时间越长，PEX管是优势越大。

3. PB管、PERT管的蠕变曲线上均带有一个拐点。在拐点以后，管材的破坏纯粹是脆性破裂，管材表面划伤，管壁厚度的突然变化（如焊接口处），管材因蠕变造成颈缩，管材表面受到硬锐物的作用，管壁上产生的微小银纹等均会造成应力集中，而导致应力开裂，开裂的缓慢增加开裂的快速传递等，因此曲线在此阶段其斜率急剧变大，管材在此阶段运行，存在着很大风险。在这几种塑料管材中，抵抗应力破坏-抗应力开裂性最差的当属PB管，20℃时拐点A出现在11.4年左右，60℃时拐点A出现在1年左右，70℃时拐点A出现在5000h左右，而PEX管蠕变曲线上并未出现拐点，这说明它们抗应力开裂性很强，长期运用也是很安全的，这无疑也是PEX管主导热水地暖市场近30年的主要原因。

三、施工性能

地暖施工过程中管道出现死折是难以避免的。PE-Xa 管道具有卓越的记忆性，当管道在现场形成死折后，无需将管道割断后使用管件连接，仅需使用热风枪(加热温度为130°C)对管道的死折区域进行加热，管道即能自动复圆。而PB管和PE-RT 管道不具有记忆性，当管道在现场形成死折后，需将管道割断后使用管件连接。

PE-Xa 管道具有优良的裂纹不敏感性，管道上若有细小裂纹，不会造成管道在使用过程中泄漏。而PE-RT 管道在施工过程中若有细小裂纹，会造成管道在使用过程中存在泄漏隐患。PB管是所有这些管材中最娇气的，抗划痕能力极差，但搬运和安装又很难避免被划伤，一旦被划伤这就会为工程留下隐患。美国上世界末曾发生过轰动一时的PB管泄漏事件，17万人上诉，索赔额7.5亿美元，但结案时赔偿额高达9.5亿美元，美政府为了平息这一事件花费高达近20亿美元，目前PB管在美国市场上已经绝迹，采用PB管时一定要谨慎又谨慎。

PE-Xa 管道和PE-RT 管道都具有良好的耐气候性。管道能在夏天的极端高温(温度高于+40°C)和冬天的低温(温度低于－5°C)的条件下正常施工，PB管在低温条件下管道变脆变硬，无法进行施工。低温脆化点，也就是平常所说的脆化温度，比较能说明各种管材的低温韧性，如： PB管为-18～-20℃，PP-B管为－40℃，PEX管、PE-RT管为-60～-80℃。这比较能说明为什么PB管被冻裂的事件比较多见的原因。