压缩空气应用所需的金属管和塑料管

介绍

自19世纪中期以来，金属管道已用于流体和气体的应用^th100年金属管道坚固、安全，为许多苛刻的服务提供优异的性能。塑料管是许多流体应用中金属管的替代品。它们没有相同的高压额定值，但具有高度耐腐蚀性。它们不会生锈、结垢、凹陷或腐蚀。它们重量轻，易于安装，这使它们成为许多液体应用的最佳选择。几十年来，用户已经了解到，塑料管道系统在正确选择和安装后，只需很少的维护，就能提供多年的统一服务。由于热塑性塑料管道是输送流体的理想选择，塑料管道在压缩空气中的性能如何？本文将重点介绍塑料管道系统的适用性以及压缩空气应用中的连接方法。

热塑性管材

塑料材料有两种基本类型——热塑性塑料和热固性塑料。我们将重点讨论热塑性塑料，并讨论其中的一些材料。热塑性材料可熔融加工。热塑性树脂可以热处理，或者挤压成形状，如管道，或者模制成部件，如配件。热塑性意味着材料经过加工，可以通过加热熔化和成型进行再加工。用于管道应用的热塑性材料主要有三类：乙烯基、烯烃和氟聚合物。乙烯基材料包括聚氯乙烯（PVC）和氯化聚氯乙烯（CPVC）。烯烃材料包括聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。有几种含氟聚合物材料，如Halar（ECTFE）和PVDF。此外，还有属于其自身类别的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）。

压缩空气塑料管& OSHA标准(排除选项)

对于压缩空气，热塑性管道的选择是有限的。首先，这是由于许多塑料的灾难性失效模式。这是PVC和CPVC不应用于压缩空气系统的主要原因。PVC和CPVC管道以一种不安全的、灾难性的方式失效。OSHA的标准规定，如果热塑性管道材料用于压缩空气或气体应用，“管道必须由抗裂材料建造或封装。”(1991年2月28日OSHA标准解释)。

PVC计划40灾难性故障模式。

聚丙烯（PP）管道在没有外壳的寒冷条件下可能不安全，因为随着温度的降低，它们变得更脆。设计用于压缩空气的ABS管道是可用的，但它们与所有压缩机润滑剂不兼容，并且它们可能因与不兼容的润滑剂一起使用而失效。氟聚合物材料，如PVDF和Halar，成本高昂。

聚乙烯(PE)材料

聚乙烯可以被设计用于压缩空气的应用。具有优良的物理机械性能，具有广泛的耐化学性。材料保持其塑性性能低于0°F(< -40°F)。如果它失败了，它会在安全模式下失败。这种抗碎裂材料只会膨胀和撕裂，使管道材料保持完整。

朝日/美国的Air-Pro®在安全模式下的过压延性失效爆破测试(压力≥800psi)。

用于压缩空气应用的PE树脂必须经过特殊配制，以处理压缩空气的氧化效应，从而实现长期性能。标准美国国产HDPE管道，如PE4710，设计用于流体，但不用于压缩空气。欧洲的PE树脂制造商制定了一种树脂等级，称为PE100，用于处理液体和空气/气体应用。自1992年以来，专门为压缩空气应用而设计的PE100管道系统已在北美上市。1993年，加利福尼亚州OSHA发布了一封信，证明这种特殊配方的PE100管道系统符合加利福尼亚州的测试要求，可以安装在压缩空气应用中。该认证于2021年3月更新并重新发布。自1993年以来，北美已经安装了数千个PE100压缩空气管道系统，用于多种应用，没有发生危险故障。

PE100管道连接方法

PE100管和管件可以通过热熔连接，这是一种熔体加工。热熔合将两个熔化的表面结合在一起，并让它们在压力下冷却。这个过程产生一个连续的片，没有任何外来材料或接缝。焊缝与管子本身一样坚固。PE100管道与管件采用承插或对接熔接方式连接。采用承插式熔接，管子插入具有轻微锥度的承插式管件中;锥形管件增加管道的压力，使其在管件内停止。整个插入深度就是焊接区域。对接熔接管件的内径(ID)和外径(OD)与端到端熔接管相同。两根管子不用接头就可以对接熔在一起。 Butt fusion always produces an external and internal bead. The reliability and integrity of PE butt fusion welds is universally accepted. The natural gas industry has been using butt-fused PE pipes for underground gas utility for decades in the US.

如图所示，朝日/美国的Air-Pro®管道和配件采用非机械对接和承插熔合方法连接。

压缩空气管的两种连接理念

理解管道连接的方式是很重要的。泄漏是昂贵和浪费的。1 / 4英寸的孔板在100psi下的浪费约为104立方英尺/分钟(cfm)，每年的成本高达1万美元。接缝泄漏是压缩空气能量浪费的一个常见原因。有两种加盟理念需要考虑:

1. 机械连接：使用垫圈、O形圈、管道化合物或类似物影响系统连接中密封的系统连接。示例包括法兰到法兰连接、螺纹接头、压缩、推配合和“预压”型连接。
2. 非机械连接：提供永久连接的系统连接。通常称为焊接连接，包括焊接和钎焊铜、焊接钢和不锈钢材料。焊接接头还包括由聚烯烃的承插和对接熔合产生的同质接头，以及乙烯基和ABS的“溶剂胶结”接头。

为什么压缩空气工业需要两种连接方法的选择?

有许多设施需要对其运行进行常规调整和重新配置。微型酿酒厂、定制机器车间和装配厂，以及特定工作的印刷厂都需要分解和重新组装压缩空气系统的部分。在这些情况下，需要一个包含机械接头的系统。市场上有许多高质量的铝管系统，能够组装、拆卸和重新组装系统，并在组装过程中保持系统的运行完整性。

旭硝子/美国的Air-Pro®，覆盖着化学灰尘，在肥料制造商安全运行。

旭硝子/美国的Air-Pro®特别配制的PE管道系统安装在生产设施。

当然，有许多装置是永久性的，一旦安装，就会在一个地方停留相当长的时间。制造设施通常有中央公用事业区域，在那里各种服务供应整个工厂。压缩空气就是其中之一。在这里，一条干线(或几条线路)永久地安装在整个工厂。这条线是焊接成固定线的。

在许多情况下，有埋地压缩空气管线。制造业园区、军事设施、重型设备制造商、铁路和木材厂以及主题公园都是拥有大量地下设施的设施的例子，在这些设施中，泄漏是一个令人憎恶的问题。在这里，一个永久连接的耐腐蚀系统，如PE100均质熔融系统，将是理想的。

旭硝子/美国的Air-Pro®在一个铁路车站的掩埋应用。

为什么压缩空气工业需要金属和塑料管道的选择?

大多数应用程序都有不同的系统需求，一个大小不能满足所有的需求。即使在上述应用中，具有永久主干线的系统也可能有许多下降点，并且要求这些下降点能够适应工具的变化。因此，可以说，机械和非机械连接以及金属和PE100管道对于处理压缩空气应用的各种要求是必要的。

应用程序	适用性
	金属	PE100
压力高于230 psi	对	不
温度超过120华氏度	对	有限的生命
海洋或腐蚀性	有限的生命	对
在地下	机械接头-否	对
地上	对	对
可移植性	机械接头-是	熔接-否
典型的商店	对	对
典型的工业厂房	对	对
清洁-无污染	是的——(铝/铜)	对
50年的生活	？	对

上图说明金属和PE100管道系统都有一些限制，标记为“无”或“有限寿命”。然而，这两种选择都可能处理大多数实际应用程序。对于这些应用，必须考虑拥有成本、易用性和系统灵活性、消除泄漏点和使用寿命。

结论

压缩空气顾问需要有机械和非机械管道选项以及金属和PE100选项，以满足其客户的需求。由于PE100可以通过机械方式连接到金属系统，因此可以使用金属管道和PE100管道的混合系统；事实上，有些人可能会称之为“两全其美”

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阅读有关压缩空气管道系统评估，参观//www.ghtac.com/system-assessments/piping-storage．

有关专家演示，请访问我们专门针对空气净化及管道在//www.ghtac.com/magazine/webinars．