高密度聚乙烯（PE）給水用管材擠出缺陷分析及對策

范光華

摘 要：聚乙烯（PE）給水管是以優(yōu)質(zhì)聚乙烯樹脂為主要原料，添加必要的抗氧劑、紫外線吸收劑等輔助劑，采用擠出成型工藝生產(chǎn)的一種新型給水管道。近幾年在給水工程中的應用增長迅猛，已成為給水工程的主選材料。

關鍵詞：高密度聚乙烯 給水管材 擠出缺陷

1.聚乙烯（PE）給水管的性能

PE給水管材的生產(chǎn)應嚴格執(zhí)行GB/T13663-2000標準，衛(wèi)生指標應符合GB/T17219的要求。PE給水管以密度區(qū)分，有低密度聚乙烯管（IDPE）、中密度聚乙烯管MD（PE）、高密度聚乙烯管（HEPE）。生產(chǎn)標準規(guī)定給水用聚乙烯為藍色或黑色加藍條。與其它給水管道相比，聚乙烯（PE）給水管具有以下優(yōu)點。

（1）質(zhì)量輕。23e時的密度為0.930～ 0.955g/cm3，重量僅為鋼管的九分之一。由于重力輕，可大大減輕施工強度。

（2）具有良好的柔韌性，繞曲性能好。PE管是一種高韌性管材、其斷裂伸長率超過500%。PE管在一定直徑以下可以實現(xiàn)管材盤繞，根據(jù)國外經(jīng)驗，直徑達160mm的HDPE管都可以做成長盤管，減少長距離鋪設的接頭數(shù)量。同時PE管的走向容易按照施工的要求進行改變。在施工時，可在管子允許的彎曲半徑內(nèi)繞過障礙，降低施工難度。

（3）耐腐蝕性好。PE管可耐多種化學介質(zhì)的侵蝕，不需要防腐處理。它也不會有細菌、真菌即藻類的生長，使用壽命達50多年，是鋼管2倍。

（4）管道阻力小。PE管管內(nèi)外壁光滑，摩擦系數(shù)極低。直管段內(nèi)壁平滑，不會結垢、沿程摩擦阻力比金屬管道小；管配件連接時不縮小橫斷面積，局部阻力系數(shù)不大于鋼管。管道水頭損失較同規(guī)格鋼管小20%以上。

（5）連接方便，施工簡單。PE管道的連接方式有熱熔、電熔和機械連接三種，連接方法多。管體輕，搬運方便，焊接容易，焊接口少，當管線較長時可使用盤管敷設（一般指管徑小于63mm）。PE管溝要求也遠比鋼管溝要求低。而且當施工條件受限制時，可采用電熔焊接，因此，施工簡單。

（6）密封性好。PE管本身采用熔接連接（熱熔或電熔），本質(zhì)上保證了接口材質(zhì)，結構與管體本身的同一性，實現(xiàn)了接頭與管材的一體化。其接口的抗拉強度與爆破強度均高于管材本體，可有效抵抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應力軸向應力。因此，與橡膠圈類接應或其他機械接頭相比，不存在接應扭曲造成的泄露危險，密封性能十分良好。

（7）導熱性低。20e時的導熱系數(shù)為0.43W/mk，比鋼管（43～52W/mk）小得多，一般情況下不需要保溫措施。

（8）彈性模量較小。PE模量E較其他材料要低得多，因為膨脹產(chǎn)生的作用相當小。材料自身即可吸收，在管道系統(tǒng)中無需使用補償手段。正因為PE給水管具有上述優(yōu)點，所以被越來越多的企業(yè)所青睞。當然，由于PE管材料本身的特點，PE管也有一定的弱點，如強度低，遇到堅石、金屬碰撞擠壓易引起凹坑，直至穿孔；沒有阻燃性；對最高使用壓力有限制；另外，PE管堆放要求高，不能長時間日曬雨淋，否則容易老化，降低使用壽命。

2.高密度聚乙烯（PE80、PE100）給水管材的質(zhì)量要求

一般而言，高密度聚乙烯（PE80、PE100）給水管材的質(zhì)量要求包括外觀質(zhì)量、規(guī)格與公差以及物理力學性能。外觀質(zhì)量：管材內(nèi)外壁表面應清潔、光滑、不允許有氣泡、明顯的劃傷、凹陷、雜質(zhì)、顏色不均等缺陷。

規(guī)格與公差及物理力學性能：某一規(guī)格的高密度聚乙烯管材，其外徑、內(nèi)徑壁厚和不圓度、靜液壓強度、伸長率、縱向回縮率等要符合GB/T13663-2000標準。

3.影響高密度聚乙烯（PE80、PE100）給水管材的成型質(zhì)量的因素

3.1著色劑

首先所選用的著色劑應與樹脂相容性良好，水抽出率低；其次，要考慮對成型機械和模具的影響，著色劑在樹脂熔化成型過程中，會沉積在模具表面，導致制品表面產(chǎn)生缺陷。

3.2擠出溫度

擠出機工藝溫度的高低直接影響成型過程及管材的質(zhì)量。溫度過低、物料塑化不好，成型產(chǎn)品表面粗糙；溫度過高，塑料又易與模具、定徑套表面黏結，使制品表面有劃痕，因此選擇適合的加工溫度很重要。

3.3螺桿轉速

螺桿轉速是擠出成型工藝中極為重要的工藝參數(shù)之一，提高轉速，產(chǎn)量增加，剪切速率增大，物料黏度下降，有利于物料的塑化；但轉速的提高還需考慮擠出機的塑化能力和熔體壓力范圍，否則物料流速過快有可能導致物料還未完全塑化就被壓入機頭，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量；因此，剛開車時螺桿轉速調(diào)的較低，逐步提高轉速。

4.缺陷原因分析與對策

4.1管材表面粗糙

原因分析：物料含水分太多；料溫低；口模不潔凈；擠出速度過快。

控制對策：調(diào)高干燥器溫度使物料干燥；調(diào)整工藝溫度；清潔口模；調(diào)整擠出速度。

4.2管材表面有光亮的斑塊

原因分析：口模溫度過高；冷卻不夠。

控制對策：降低口模溫度；加強冷卻。

4.3管材表面出現(xiàn)規(guī)則斑紋

原因分析：料坯與定徑套有粘附。

控制對策：調(diào)大定徑套入口的水幕量。

4.4管材表面不平

原因分析：料流發(fā)生脈動；.牽引速度不穩(wěn)。

控制對策：調(diào)整擠出速度；修理牽引調(diào)速系統(tǒng)。

4.5管壁厚度不均

原因分析：口模和芯棒沒有對中；口模周圍溫度不均；牽引偏離擠出機軸線。

控制對策：調(diào)整口模和芯棒對中；檢查修理電熱圈；調(diào)整牽引機位置。

4.6管材不圓

原因分析：真空度小；擠出速度過快；牽引前冷卻不夠；冷卻水槽水位過高。

控制對策：調(diào)整真空度；調(diào)整擠出和牽引速度；調(diào)整冷卻水量和溫度；降低冷卻水槽水位。

4.7管材彎曲

原因分析：管材壁厚不均勻；管材冷卻不均勻；管材冷卻不充分。

控制對策：調(diào)整管材壁厚；調(diào)整冷卻水噴嘴；調(diào)整冷卻水量和溫度或者降低擠出速度。

結束語

提高高密度聚乙烯（PE80、PE100）給水管材的產(chǎn)品質(zhì)量應根據(jù)制品的用途和要求，在嚴格精確、選用原輔材料的基礎上，選擇合適的成型設備，控制好各個工藝過程，及時有效準確地解決臨時出現(xiàn)的故障缺陷。

參考文獻

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