、  直埋保温管道 性能 测试
1  、  保温层 材 料( 聚氨酯 硬 泡塑料) 测试 简介 ：
① 稳态导热系数测定
防护热板法：GB/T10294 — /DIS 8302
圆管法：GB/T10296 — /DIS 8497
② 非稳态导热系数测定
热线法：GB/T10297
③ 压缩率为 10%试样厚度时,径向抗压强度测试
④ 硬质泡沫塑料开孔与闭孔体积百分率测定—压力变化法、体积膨胀法
⑤ 吸水率
⑥ 表观密度
⑦ 空洞及泡孔尺寸
2  、  外护管 材 料测试 简介 ：
(1)  ﹑ 高密度聚乙烯外护管
① 拉伸屈服强度测试
② 断裂延伸率测试
③ 长期机械性能测试
④ 碳黑含量、碳黑弥散度测定
⑤ 熔体流动速率测定
⑥ 相对密度
⑦ 壁厚
⑧ 纵向回缩率
(2)  ﹑ 玻璃钢外护管
① 拉伸强度测试
② 抗弯强度测试
③ 长期机械性能测试
④ 渗透性
⑤ 相对密度
⑥ 壁厚
⑦ 抗冲击强度

3 、保温管的 性能 测试
① 聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管预期寿命(老化)与剪切强度试验
② 聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管蠕变性能测试
③ 供热管道保温结构散热损失测定
④ 含真空层供热保温管道散热损失测定
⑤ 热水保温管接头的土壤应力试验、蒸汽保温管的整体抗压强度和工作管轴向移动试验～
砂箱试验
⑥ 管道抗冲击试验
三 、直埋管产品 面临 的技术 难点
1 、  如何正确 评 估 聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管热( 老 化) 寿命（L ） 及 计算连续运行 温度
（CCOT ） 值
以往对直埋管道使用的聚氨酯泡沫塑料耐热性能的评定方法存在相当的片面性与材料
实际使用工况和技术要求相差较远，很难得到科学全面的评价结果。
(1) “烘箱法”脱离了直埋管道的实际运行状态,虽然也给出了不同温度下尺寸变化率,质量变
化率,强度变化率的技术要求,但评价出的性能指标与实际情况不符，出入较大，不能作为用
户判定和选用材料的依据;
(2) “烘箱法”不能科学合理地给出聚氨酯泡沫材料在直埋管道在实际运行条件下的预期使
用寿命;
(3)直埋管道长期连续运行条件下的最高使用温度，利用“烘箱法”也是无法确定的。
以上问题在 EN 253:2003 标准的条文和附录中均给出了较为详细的测试评定方法，该标
准自 2003 年颁布以来，在正确评估聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管热(老化)寿命（L）及直
埋管道长期连续运行条件下的最高使用温度方面起到了积极有效的促进作用

 、  聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管 抗蠕变性能
直埋聚氨酯保温管受土壤和地面机械负荷以及输送介质热负荷的长期作用，聚氨酯硬质
泡沫结构失去稳定性、产生变形，这种现象谓之蠕变。蠕变的产生是聚氨酯泡沫在长期高温
条件下，材料质量变差，热化学性能降低，导致泡沫结构逐渐变脆，粘结性变差；加上机械
负荷压力，在连续负荷作用下的抗缓慢机械变形的能力下降，不能保持尺寸稳定性，从而造
成体积变化率增大，出现显著变形。
影响聚氨酯硬质泡沫塑料热化学性能和热机械性能的因素，应是参与聚合反应的聚醚或
聚酯多元醇、异氰酸酯以及发泡剂、催化剂、稳定剂等助剂的品质及其配比。
首先，异氰酸酯的相对含量、多元醇的官能度及羟基值决定的交联密度就直接影响聚氨
酯硬质泡沫塑料的热机械性能和热化学性能，交联密度高，形成的高聚物网络程度显著。或
者说，异 酸指数的增加，产生泡沫的异 脲酸酯环含量提高，泡沫制品在高温下的硬度和
尺寸稳定性提高。
发泡剂在聚氨酯发泡体系中应能生成均匀、细密的气泡体，并具有较高的活化能，以保
证材料老化过程中其耐热性不会退化，增加材料的使用寿命。
催化剂不仅应具有较高的反应特性，而且可以使反应速度达到平衡，选择活性大的催化
体系可以制得泡孔径细、色白的泡沫结构，尺寸稳定性也相对提高。
泡沫稳定剂在发泡体系中对泡孔结构及其物理性能也具有很大影响，不仅直接影响泡沫
的闭孔率与制品的保温性能，稳定剂的乳化性能还可使泡沫调制成稳定不分层的均相体系，
而均细的泡孔又会提高泡沫结构的硬度，增强其机械强度和耐温性。

因此，聚氨酯泡沫的蠕变测试，就是要考核直埋聚氨酯保温管道的泡沫结构，在外负荷
作用下的长期耐热性能和表征机械强度的尺寸稳定性。等效于欧洲标准 EN253:1994 的我国
‘高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管’行业标准 CJ/T114-2000 尚未列入这
一试验项目。但欧标 EN253：2003 版本已规定蠕变性能的测试。标准规定的试样尺寸为
60.3/125 mm（工作钢管外径/护管外径），长度 100 mm，两端分别有 50 mm 长的防护隔热段。
保持工作钢管 140±2℃恒温达到 1 周后，在护管外壳径向施加恒定负载 0.25 MPa，即施加
1.5±0.01 kN 作用力；继续保持工作钢管恒温，从护管外顶端沿作用力的方向实时测定保温
结构的径向位移。把工作钢管加热 1 周后、施加作用力之前瞬间，护管顶端的位置定为径向
位移的初始零值。要求在同一管道上截取三段试样，分别测定 100 h 和 1000 h 时的径向位移
量△S 100 和△S 1000 ，取其平均值，在△S ～ h （位移 ～ 时间）对数坐标图上标出△S 100 和△S 1000
点，连接两点间直线，并延伸至 30 年（262800 h）的交点，得 30 年时的位移量△S 30y 。要求
△S 100  ≤ 2.5 mm；△S 30y  ≤ 20 mm 为合格产品。目前，一些企业的管道产品已经过这一 EN253
标准试验项目的检测，有些产品就不能满足这项性能指标的要求

 、  供热管道保温结构 使用环 保 型材 料 后 的散热损失
聚氨酯硬质泡沫塑料在直埋使用中的导热系数主要取决于以下几方面的因素：
λ 总 =λ 气 +λ 基 +λ 辐 +λ 对
当聚氨酯硬质泡沫塑料用于直埋管道时，影响其导热系数的主要因素为：泡孔内气体的
导热系数，原料助剂及发泡工艺引起的泡孔结构变化，孔内气体扩散引起的绝热性能变化，
泡沫密度，含水率，介质温度等。其中泡孔内气体的导热系数 λ 气 起主要作用，占 60%以上。
而直埋管泡沫密度要求≥60 kg/m 3 ，泡孔孔径较小，结构相对稳定。对流及辐射的作用 λ 辐 ，
λ 对 几乎可以忽略，没有泡孔存在的聚氨酯基材上导热系数 λ 基 仅仅因密度不同而变化。所
以，当聚氨酯硬质泡沫塑料用于直埋管道时，不同发泡材料对其导热系数的影响较大，当前
CFC-11 在我国已进入全面禁止使用时期，预计 2010 年前会完全停用，所以，对替代品性能
指标（尤其是导热系数等性能）的确定可以说非常重要。以下是对不同发泡体系材料在密度
为 65 kg/m 3 ~75kg/m 3 条件下相关性能的实测值。

与 CFC-11 相比，R141b 的 ODP 值及 GWP 均低得多，但其并不是“0”ODP 值的材料，
并且它的极性较高，能够对成品泡孔结构产生软化增塑作用，影响到保温结构硬质泡沫塑料
的压缩强度；同时 141b 从泡孔中溢出扩散的速度会明显增加，导致泡沫的尺寸稳定性明显
降低。这些缺陷虽经近几年在不同行业和领域使用中的不断改进，已见明显成效，但在直埋
供热管道行业，因其承受高温、高压及自身密度较其他使用场合大很多等特点，141b 发泡
体系在综合性能比较中与其他几种方式始终存在一定的差距。并且 141b 仍就会对地球上空
的臭氧层产生破坏，所以，最终还会被“0”ODP 值的材料所取代，美国已经于 2003 年，
日本和欧盟也于 2004 年禁止使用 141b 作为发泡剂。