PE-RT 管材的技术特性及热熔接工艺分析
武 汉 金 牛 经 济 发 展 有 限 公 司 涂向群 姜国俊 程彦
摘 要：本文通过 PE-RT 管材的基本技术性能的描述及热熔接工艺的分析，突出了 PE-RT 作为一种
耐热型承压管材特别是在地面辐射采暖工程应用上具有的独特优势。
关键词：PE-RT；技术特性；热熔接工艺
前 言
自从塑料承压管道问世以来，各种类型材料的塑料承压管道不断在工业领域和人们生活中
得到广泛应用和发展，聚烯烃类的有：聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯等。
近几年来它们作为室内给水管特别是热水输送和采暖管，在我国建筑领域已占据了重要地位。
人们对这些不同种类管道的技术特征都有不同程度的认识。它们在实际工程应用中也有不同的
优势和异同点。在这里主要谈谈耐热聚乙烯管材的技术特性和加工特性，并对其热熔接工艺予
以分析。
1 耐热聚乙烯材料
分子结构特征
耐热聚乙烯属于中密度聚乙烯，英文名称缩写为 PE-RT（Polyethylene with Raised
Temperature resistance），它是由乙烯单体和 1-辛烯单体共聚而成的，很显然辛烯与乙烯单体共
聚时具有能形成较长支链的烯类单体，支链上含有六个碳原子（C），其聚合反应如下：
一个和几个共聚单元上带有的 6C 长支链，使得这种半结晶材料的结晶也有足够的“链段”数
目，分子链之间无需引入活性交联分子，晶格间支链化程度非常高。分子链之间以及长支链之
间互相无序缠绕，形成了“立体网状结构”，这种特殊结构的形成使材料的力学性能及抵抗外应
力作用的蠕变性能大大提高，提高了其热稳定性、长期静液压强度、抗慢速裂纹增长（SCG）
和快速裂纹扩张（RCP）性能。
PE-RT 与非耐热聚乙烯
通过分子设计技术，并采用茂金属催化剂的新型合成工艺是合成 PE80 级以上承压管道材料
的先进工业技术特征之一。PE-RT 也属于 PE80 级，其工作温度范围可提高到 80℃以上，并能保
证 50 年的使用寿命，当然其必须通过国际权威独立试验室进行认证的，满足德国标准 DIN 4721
和 DIN16883 的要求。PE-RT 耐热性的提高主要得益于所用的共聚单体是 1-辛烯而不是 1-丁烯、
1-己烯等，这样优化了支链的密度和微观晶体结构，达到了与交联聚乙烯同样的耐温性能。
2 PE-RT 成型加工特性
PE-RT 属中密度聚乙烯，作为耐热聚乙烯，它在生产加工过程中无需交联，克服了交联聚
乙烯生产工艺的复杂性、交联度控制不稳定性，使得整个管材绝对的均质，质量稳定。但 PE-RT
的加工温度范围不是很宽，其熔体温度一般控制在 190℃左右，管材生产时若温度过高，其熔体
强度低，会影响其成型的稳定性。管件的注塑成型一样应采取低温低压机理，要求冷却必须均
匀。因其热传导系数是聚丙烯、聚丁烯的 2 倍，成型收缩率及成型后收缩率都比聚丙烯大。
交联聚乙烯交联度的大小决定了交联聚乙烯的长期静液压强度，即其使用寿命。一般交联
聚乙烯的交联度必须达到 65％以上，这样交联结构的形成是通过交联剂（过氧化物、乙烯基三
甲氧硅烷）在一定的温度和压力下发生化学反应，实现聚乙烯支链的相互交联而成，其加工的
难度大且可变因素多，交联度不易控制。PE-RT 对加工设备的适用性较强，一般聚烯烴单螺杆
挤出机均可完成 PE-RT 的成型加工，根据 PE-RT 的材料特性进行工艺参数的设定和调整即可。
PE-RT 成型工艺参数设置（参考）
机 筒 温 度 ℃ 模 头 温 度 ℃ 水 温 ℃
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
机头压力 MPa
170 175 180 185 182 182 181 181 181 200
挤出温度
挤出温度与原料的材质、熔融指数 MFR 和所加工管材的管径大小直接相关。从加料端至挤
出机端机筒温度控制在 160℃～200℃范围内，机头温度在 170℃～200℃，熔体温度一般不得超
过 200℃。
3 热熔焊接按工艺分析（以承插式为例）
PE－RT 材质热熔性能
PE－RT 是乙烯－1-辛烯共聚的中密度聚乙烯，它的热性能指标如下：
表 1
材质
熔体流动速率 MFR
（g/10min）
密度
g/cm3
维卡软化点
℃
熔点
Tm℃
热传导系数
Wt/
PE-RT
热熔焊接工艺参数设定
焊接工艺要素有三个：温度、压力、时间。
焊接温度确定：要考虑材质的性质及焊接处的质量；
PE-RT 和其它中密度聚乙烯一样是属部分结晶性热塑性塑料，因此它的热焊接温度应
在熔融温度 Tm 或材料粘流态转化温度 Tf 之上，在此温度下塑料才能熔融流动，塑料大分子才
能相互扩散和缠绕。通常聚乙烯、PP-R 承插式热熔温度为 260℃±10℃，因此 PE－RT 熔融焊接
也应在此范围内进行，但实际实验时差异较大，PE－RT 在 260℃下进行焊接会出现粘模头现象。
另外焊接温度受制于：a.焊接接头处卷边高度；b.树脂熔体对工具的粘附；c.树脂材料
的热氧化破坏，焊接温度太高会产生热氧破坏，析出挥发物（CO、不饱和烴等），焊接强度反
而要降低。
加热时间：是焊接过程中重要参数；
它与加热工具一起，决定了焊件内的温度分布及产生工艺缺陷可能性及焊件形状结构。
加热时间太短，塑料件表面还未熔融，焊件时困难、压力要大、焊件接触面牢度不够；加热时
间太长，由于温度的传导、辐射，整个管材都软化了，在承插焊接时就不能进行。
加热时间长短还取决于材质的热传导系数；PE-RT 热传导系数为 ，而 PP-R 塑料热
传导系数为 ，因此 PE-RT 升温时间、冷却时间要比 PP-R 短些。
转化时间：是指管材、管件表面被熔化后，迅速离开模具，然后将插口端迅速插入承口端
的时间，这一过程应尽可能短。
冷却时间：当管材插入管件承接处后，让其自然冷却到环境温度的时间。它取决于环境温
度高低。
下面推荐 PE－RT 承插式热熔连接时间，见表 2（热熔温度为 210±10℃）
表 2
管外径
mm
加热时间
s
最长加工时间
s
最短冷却时间 min
16 6 4 2
20 8 4 2
25 10 5 2
32 11 6 4
PE－RT 承插式热熔连接步骤
承插式热熔设备;
带控温可调装置的加热器（手动焊接）
承插口加温的模头（各种规格一套）
大口径连接时采用机械装置，它可保证接头直线度，连接前可使承插口复原。
承插式热熔连接步骤（见承插式热熔连接示意图 1）
准备工作：
a 检查带控温装置的加热器或机械焊接装置是否满足工作要求；
b 安装与管材、管件规格一致的模头于加热板上；
c 设定加热板温度至焊接温度（PE－RT 为 210±10℃）
d 用酒精或软纸擦拭加热板表面。（注意不要划伤 PTFE 防粘层）
焊接：焊接按焊接工艺参数操作，必要时根据天气、环境温度变化作适当调整。
a 用干净布清除管材及管件接触面的污渍；
b 将加热工具加热到熔接温度；（通常熔接温度为 210±10℃）
c 插口管末端应切割平整，与中心轴垂直，用笔在承口和插口上做适当标记，以利连接定位，
必要时须对承口和插口进行整圆处理或对插口管连接端刮削。
d 用加热工具将管材、管件的插口、承口的表面熔化；
e 将模具及加热器迅速移开，这一过程应尽可能短；
f 将插口端迅速插入承口端，在达到连接强度之前，应将接头固定；
g 让其接头自然冷却至环境温度。
注意事项：
注意工作环境：工作场地有大风，会对熔接质量有影响，因它会冷却加热板，导致不
均匀温度分布。
将插口端插入承口端时，外力使用要均匀，不然管子会不直，影响接头使用寿命及强
度。
注意管材与管件的熔体流动速率差异不能太大，不然不能得到最佳连接强度。MFR 间
差值尽可能小。（－
图 1 承插式连接示意图
承插热熔接头质量检验方式
用目测检查：
a 承口件和插口件是否对正；
b 承口件和插口件之间挤出熔融材料在整个外圆周上是否均一致；
c 剥开接触面，观察焊接区有无杂质、缩孔、裂纹或其它外伤；
d 观察有否由于熔接温度过高、焊接压力过大造成的管壁塌陷，卷边过大或形状不正确现象。
用实验方法来验证管接头处焊接牢度：
a 把焊接好的管材作静液压试验；有否出现破裂、渗漏现象；
b 工地上，在施工完毕后进行通水打压试验，一般冷水管试验压力为管道系统工作压力 倍，
热水管试验压力为管道系统工作压力 2 倍，看整个管焊接处有否破裂、渗漏现象发生。
4 PE-RT 采暖管的工程应用优势
良好的热稳定性和长期静液压强度，在地面辐射采暖和热水系统中可保证 50 年的使用寿命。
金牛 PE-RT 管材管件工程典型应用实例：
℃山东地区 德州华语学校 20 万 m2
℃山东地区 威海西峡口高档别墅小区 10 万 m2
℃内蒙古 阿拉善左旗体育场 5 万 m2
加热工具
承口管件
阳模 阴模
管材
PE-RT 管材具有很好的柔韧性，其弹性模量低、弯曲半径小（R=5D），易盘卷和弯曲，不
易回弹，弯曲部分的应力可以很快松弛，避免使用过程中，由于应力集中而引起管材强度的减
小。
抗冲击性能好，安全性高，低温脆裂温度达到-70℃，施工时不受环境温度变化限制，极具
耐低温性能，且施工操作简单方便，可修复性强。
连接方便，可采用机械连接和同质热熔连接、电熔连接承插热熔焊接、热熔对接等，安全
可靠，可修复性强，优于 PEX 管。■
