給水用塑料管材的風(fēng)險性分析

【摘 要】 塑料管材做為新型的化學(xué)建材已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，“以塑代鋼”也成為未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。本文簡述了塑料管材在我國的應(yīng)用情況，并通過在流通領(lǐng)域市場采集樣品的方式對日常生活中使用較多的給水用塑料管材產(chǎn)品易產(chǎn)生風(fēng)險性的項目進行檢驗分析，進而對所存在的問題開展了研究，并對給水塑料管材在使用中的風(fēng)險性進行評估。

【關(guān)鍵詞】 給水管材 風(fēng)險性 靜液壓試驗 矩陣法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.06.005

1 塑料管材產(chǎn)品簡述

隨著石化工業(yè)的飛速發(fā)展和塑料加工工藝的不斷進步，各類塑料產(chǎn)品在國民生產(chǎn)及人們的日常生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用，其中相當(dāng)一部分已成為傳統(tǒng)材料的最佳替代品，塑料管材就是其中的典型代表，“以塑代鋼”已成為我國管道工業(yè)“十三五”發(fā)展的必然趨勢。經(jīng)過多年的努力，我國已經(jīng)建立了以聚氯乙烯（PVC）材料、聚乙烯（PE）材料和聚丙烯（PP）材料為主的塑料管材加工和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。有關(guān)專家分析稱，到2020年，全國預(yù)期塑料管道產(chǎn)量將達到1600萬噸，中國將成為世界最大的塑料管道產(chǎn)品生產(chǎn)國。塑料管道與我們的生活已密不可分，目前塑料管道已普及應(yīng)用到建筑給、排水，建筑供暖，城市中低壓燃氣輸送，城鎮(zhèn)自來水，農(nóng)業(yè)灌溉，電力，通訊等諸多領(lǐng)域（見圖1）。有人將塑料管道譽為城市的血管。其中給水管網(wǎng)是塑料管材生產(chǎn)、流通領(lǐng)域及工程施工中最重要的組成部分，給水管的安全暢通運行直接關(guān)系供水企業(yè)的經(jīng)濟效益和城市居民日常生活。其中給水用聚乙烯（PE）管材（以下簡稱PE管材）和冷熱水用聚丙烯（PP-R）管材（以下簡稱PP-R管材）是現(xiàn)在市政工程以及民用給水領(lǐng)域最主要的飲用水輸送管材，這兩種管材都以其節(jié)能節(jié)材、水流阻力小、不腐蝕結(jié)垢、安全環(huán)保等特點越來越多的得到應(yīng)用。根據(jù)遼寧省每年監(jiān)督抽查的數(shù)據(jù)來看，這兩種管材的抽查數(shù)量占到整個抽查的60%。

圖1 塑料管道應(yīng)用領(lǐng)域分布圖

2 給水用塑料管道產(chǎn)品的風(fēng)險性來源

由于塑料管道產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝相對簡單，同時沒有“生產(chǎn)許可證”“3C”等行業(yè)準入門檻限制，從全國范圍而言，管材總體質(zhì)量水平一般，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，每年相關(guān)產(chǎn)品的國家監(jiān)督抽查及省級監(jiān)督抽查中均有不合格情況出現(xiàn)。由于原料價格持續(xù)高位，一些生產(chǎn)企業(yè)受經(jīng)濟利益的驅(qū)使，采用不合格原料生產(chǎn)給水管材來降低生產(chǎn)成本，甚至用回收料制造自來水管已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)公開的秘密。

在2014年1月21日，中央電視臺《焦點訪談》曝光了江蘇等地“摻假水管”的黑色產(chǎn)業(yè)鏈，一些廠家在用于生產(chǎn)自來水管的原料里，摻雜了有毒回收塑料來生產(chǎn)給水管材，這種管材一旦使用，將對人體健康造成巨大的危害，同時也存在很大的安全隱患。一些城市由于地下輸水管網(wǎng)爆裂及室內(nèi)飲用水管破裂的新聞報道也屢見不鮮，由此而導(dǎo)致的社會影響和對老百姓日常生活帶來的經(jīng)濟損失都是不可估量的，究其原因，都是由于在這些工程中使用了劣質(zhì)的管材所致。有關(guān)專家指出：“塑料管材行業(yè)是一個高危行業(yè)，弄不好就是高危害，出現(xiàn)問題就是高危險”。

3 流通市場領(lǐng)域給水管道產(chǎn)品的合格率分析

3.1 抽樣檢驗

為了準確的掌握目前流通市場領(lǐng)域給水塑料管材產(chǎn)品的真實質(zhì)量狀況，筆者以普通消費者的身份在我省的10個建材、水暖市場購買了給水用塑料管材產(chǎn)品作為分析樣本，其中PP-R管材35個樣本，PE管材15個樣本。

本次對所采集的樣品只針對其重要的物理性能及衛(wèi)生性能指標進行檢驗，具體的檢驗項目及依據(jù)標準如下：

（1）PE管材（見表1）

（2）PP-R管材（見表2）

兩種產(chǎn)品目前在我國均有現(xiàn)行有效的國家標準，本次風(fēng)險性分析檢驗只針對易出現(xiàn)風(fēng)險性及安全隱患的重要指標項目進行檢驗。正常來說，用于生產(chǎn)給水管材正規(guī)合格的聚乙烯及聚丙烯原料樹脂都是無毒的，但個別企業(yè)在生產(chǎn)中添加一些有毒回收塑料（如化學(xué)塑料桶、醫(yī)用塑料管、廢舊電纜料等）來降低生產(chǎn)成本，這樣的管材質(zhì)量很難得到保障，尤其是一旦鉛、鎘等有毒及重金屬元素超標，將對人體健康帶來巨大的危害。管材的靜液壓試驗項目不合格，容易導(dǎo)致管材在正常使用中發(fā)生管材破裂的情況，一般給水管材的安裝都是埋地施工，一旦出現(xiàn)問題，都會帶來巨大的經(jīng)濟損失，而且容易造成對水質(zhì)的二次污染。

3.2 結(jié)果分析

（1）樣品產(chǎn)地的地域性分布情況

樣品產(chǎn)地來自于包括遼寧在內(nèi)的10個省份，共50組樣品，合格率情況見表3。

本次監(jiān)測共采集50組樣品，其中包括PP-R管材35組，合格20組，合格率57.1%；PE管材15組，合格7組，合格率46.7%。總計50組樣品中合格27組，總體合格率為54%。

（2）風(fēng)險性項目合格率情況（見表4）

通過合格率可以看出，衛(wèi)生性能（鉛、鎘、鋅）經(jīng)過檢驗，該項目未有不合格的樣品，可以說明本次監(jiān)測的樣品無采用有毒及廢舊塑料生產(chǎn)。但從靜液壓試驗的監(jiān)測結(jié)果看還是比較令人擔(dān)憂，該項目的合格率遠低于國家抽查及省級抽查的合格率。

本次風(fēng)險性分析檢驗主要不合格項目為靜液壓試驗項目，三項液壓試驗均有樣品不合格，尤其是95℃靜液壓試驗不合格現(xiàn)最為嚴重。靜液壓試驗項目不合格容易導(dǎo)致管材在使用過程中爆裂和造成對水質(zhì)的二次污染。本次監(jiān)測中，個別樣品試驗中的破裂時間均不足標準要求時間的1/3，這樣的管材質(zhì)量讓人觸目驚心，一旦在工程中使用，極易出現(xiàn)問題而造成嚴重的經(jīng)濟損失。靜液壓試驗項目不合格的主要原因，有管材的原料不符合標準要求造成的，也有擠出成型的加工設(shè)備和加工工藝參數(shù)不規(guī)范造成的，例如在生產(chǎn)過程中冷卻不合理，冷卻水溫度偏低、冷卻段長度不夠或冷卻段個數(shù)不夠?qū)е碌募崩洌构懿臄D出時產(chǎn)生的應(yīng)力不能消除，從而造成管材上的細小裂紋或是殘留應(yīng)力較大，這樣的管材使用過程中在長期壓力作用下易發(fā)生開裂現(xiàn)象。另一方面不少企業(yè)也存在誤區(qū)，認為只要是正規(guī)原料，僅需簡單的加工成型即可；因此，對不同的原料，要研究和摸索出所對應(yīng)的最佳工藝條件，同時還應(yīng)使用塑化能力較強的加工設(shè)備，才能保證最終制品的力學(xué)性能。近年來由于聚丙烯原料價格的不斷上漲，部分企業(yè)盲目追求低價競爭，使用各種改性PP材料，有的企業(yè)在PP-R原料或PE混配料中添加過量或不符合要求的回用料也是造成質(zhì)量不合格的主要原因。高溫靜液壓試驗是PP-R管材非常關(guān)鍵的力學(xué)性能指標，它反映了管材在熱水環(huán)境中使用時所能承受的壓力的大小和壽命的長短，只有達到標準要求的產(chǎn)品才能保證管道在熱水環(huán)境下的使用周期內(nèi)不會發(fā)生破裂或滲漏現(xiàn)象。

4 產(chǎn)品的風(fēng)險評估

4.1 風(fēng)險評估的方法及構(gòu)建

RAC（Risk Assessment Code）矩陣法是定性風(fēng)險估算的常用方法，它是將決定危險事件的風(fēng)險的兩種因素——危險嚴重性（S）和危險可能性（P）按其特點劃分為相對的等級，形成一種風(fēng)險評價矩陣，并賦予一定的加權(quán)值來定性的衡量風(fēng)險大小。其中風(fēng)險評價指數(shù)R=P×S。

實際上的風(fēng)險發(fā)生的可能性（P）并不易獲得，嚴重程度及可能性也不易用簡單的數(shù)字來描述，這使該方法在產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險監(jiān)測上的應(yīng)用受限。但我們可借鑒此法，通過以定性為主的風(fēng)險矩陣來評估產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險發(fā)生的概率和嚴重程度。將產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險發(fā)生概率分級建表（表5），產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險發(fā)生的嚴重程度分級建表（表6），將風(fēng)險概率和程度分級后帶入風(fēng)險評價指數(shù)矩陣表（表7），就可以直觀的得到本次風(fēng)險監(jiān)測的風(fēng)險評估指數(shù)。為消除人為誤差，我們選擇3個以上從事本行業(yè)的專家和工作者分別評定，評估結(jié)果匯總，取算術(shù)平均值對照風(fēng)險評價準則表獲得對應(yīng)的風(fēng)險等級，分為高風(fēng)險、較高、一般三個等級，見表8。

4.2 風(fēng)險評估結(jié)論

在風(fēng)險性分析檢驗中，不合格項目均為產(chǎn)品的靜液壓試驗，在不合格問題上有一定的共性。PP-R管材及PE管材均為目前市場上占有率較高且在工程及民用家裝中應(yīng)用較多的管材，靜液壓試驗不合格導(dǎo)致管材使用中破裂的問題也屢見不鮮，雖然爆管通常不會對人體健康及安全造成危害，但通常也會帶來一定的經(jīng)濟損失。通過風(fēng)險矩陣分析判斷其發(fā)生概率為C級，程度為IV級，得到的風(fēng)險評估指數(shù)為18，經(jīng)查表屬于一般風(fēng)險范疇。

參考文獻

[1]王俊清.塑料給水管材的應(yīng)用和發(fā)展前景[J].市政技術(shù)，2009，27（5）：540-542.

[2]王占杰.中國塑料管道行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國塑料，2010（1）：1-5.

[3]朱木秀，馮定.風(fēng)險評價指數(shù)矩陣方法的研究和應(yīng)用[J].安全、健康和環(huán)境，2004（2）：33-35.

作者簡介

劉鴻博，1982年生人，男，漢族，大學(xué)本科，遼寧省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院機電中心副主任/工程師，研究方向：塑料管道應(yīng)用技術(shù)研究，機械及金屬材料產(chǎn)品應(yīng)用研究。