聚丙烯工業管道應用進展

宋 波

(江門職業技術學院，廣東 江門 529000)

近年來，隨著國內經濟的高速發展，工業企業新增建設和擴建項目不斷，為管道材料的大量使用提供了難得的機遇。 在工業生產中，除了建設大量的供水網絡之外，工業生產過程中的物料輸送和傳熱也需要依靠大量的管道。

最常用的金屬管道的耐腐蝕性能很差，管道腐蝕是當今世界亟待解決的一個大問題。在發達國家，管道腐蝕造成的直接和間接經濟損失約占全國產品總量的2%～4%。根據設備事故統計，杜邦公司連續三年因管道腐蝕事故占事故總數的56.9%。中國大慶油田、勝利油田、新疆油田等因腐蝕原因，平均2～3年就要更換管道一次。同樣由于腐蝕原因，中國每年有30%的鋼管被報廢。另外，由于形成腐蝕和污垢，降低熱效率，一年多消耗700萬噸標準煤，相當于兩年來煤炭工業的增長。據勞動部門統計，目前中國各類管道的85%已經處于超期服務狀態，正在等待更換。

塑料工業管道具有優良的強度，剛度和耐溫性，良好的耐腐蝕性，節能性和高性價比優勢，使用壽命達50年以上，可取代金屬管道并符合使用非金屬的基本要求，因此可最大限度地取代不銹鋼管道，玻璃道管和復合材料管道[1]。

1 聚丙烯管道特點

聚丙烯管(PP)是我國目前主要的三大塑料管材之一，用量僅次于PVC-U 和PE 管[2]。相比其他兩種塑料管材，聚丙烯管在化工傳熱傳質方面有很多明顯優勢。聚丙烯分子結構中沒有極性官能團，化學結構十分穩定，首先可以解決輸送介質如酸堿物質等對管道內壁的腐蝕以及環境中的酸雨等對管道外壁的腐蝕，這一點是PVC-U 所不具備的。其次，聚丙烯的強度、剛度和耐熱性遠高于聚乙烯(PE)。另外，聚丙烯在塑料中密度最小，質量輕，在土建工程中也可節約基建投資。而且聚丙烯管和PE 管一樣，都可熱熔連接，因此它是最有可能在化工生產中替代金屬管道的塑料管道。

聚丙烯根據其組成和分子鏈的排列分為三類：均聚聚丙烯(PPH)、共聚聚丙烯(PPB)和無規共聚聚丙烯(PPR)。這三類聚丙烯中，共聚聚丙烯(PPB)抗沖性能最好但耐熱性較差，無規共聚聚丙烯(PPR)抗沖性能次之但結晶低、耐腐蝕性差，均聚聚丙烯(PPH)的結晶度、耐熱性、耐腐蝕性較好但沖擊性能差。

2 聚丙烯工業管道應用現狀

聚丙烯工業管道主要有玻纖增強PP管道(FRP管)、玻璃鋼/聚丙烯復合管道(PP/FRP管)和β晶純PP全塑管道(βPPH管)三種。其中我國主要生產和使用前兩種管道(都有行業標準)，后一種管道則主要在歐洲國家使用(已有ISO標準)。

國內生產玻纖增強PP管道的廠家主要有江蘇省綠島管閥件有限公司、鎮江大洋星鑫工程管道有限公司、長沙玻璃纖維總廠等。這種管道材料為玻璃纖維(含量20士2%)增強聚丙烯，能在溫度-20～120℃輸送酸、堿和鹽類等。行業標準HG20539-92《增強聚丙烯(FRPP)管和管件》對該種管道用材料和管材要求如表1所示。

表1 增強聚丙烯(FRPP)管材指標要求

表1(續)

國內生產以均聚聚丙烯管為內襯、外纏玻璃纖維或其織物的增強塑料玻璃鋼為加強層的復合管道及管件(簡稱PP/FRP管) 有揚中市優耐特塑膠有限公司，常州金諾玻璃鋼有限公司等公司，這種管道可用于在-15～100℃間輸送酸、堿、鹽等腐蝕性介質(我國已有行業標準HG/T 21579-95)。

聚丙烯全塑工業管為β晶型均聚聚丙烯管(βPPH管)。在上世紀九十年代，北歐化工公司(Borealis)就開發了 β-PP管材以成功應用于化工管道。這種管道長期使用溫度低于80℃，已有ISO標準ISO15494:2003(E)《PP工業管道系統的性能和要求》，其性能指標要求如表2所示。

表2 PP工業管道系統指標要求

βPPH全塑管較之PPH除韌性大幅提高外，其它性能如強度、剛性和耐熱性方面基本沒有變化，其強度、剛性和耐熱性均不及玻纖增強復合材料管道[3]。除國內尚無規模原料供應，原料價格較高因素之外，這也可能是在我國得不到推廣應用的原因。

此外，目前國內生產的普通聚丙烯管受材質性能局限，在強度、耐熱性、韌性、線膨脹系數、耐老化等方面仍與實際需求存在一定差距，限制了其發展。塑料管材的使用性能除了受其成型工藝影響外，更主要的是取決于原材料配方，因此塑料管材原材料的改性發展對最終制品品質提升具有決定性作用。

3 結束語

聚丙烯工業管道由于具有優良的強度，剛度和耐溫度，防腐性能好，節能節材及性能價格比高等優點，使用壽命長達 50年，在取代金屬管道和滿足目前非金屬使用要求的基礎上，可以最大限度地取代不銹鋼、玻璃管和復合管道，其市場潛力巨大。而且塑料工業管道標準也是SC3標委會近來工作的重點。但存在標準相當落后，如沒有長期使用壽命要求，而有停留在短期爆破試驗，沒有進行長期靜液壓試驗要求等。

因此，開發出應用于化工生產領域的高強度、高剛度、高韌性、高耐熱性、低膨脹系數、尺寸穩定性好、耐腐蝕的高性能管道專用料及工業管道，將提高我國塑料管道制品的技術水平和產品檔次，填補國內在化工生產傳熱傳質用塑料管的應用空白，大幅提高工業管道使用壽命實現"低碳經濟"，仍具有積極的意義。

[1] 趙啟輝，左壽華，劉志偉,等.工業常用塑料管道設計手冊[M].北京：中國標準出版社，2008.

[2] 許江菱，鐘曉萍，朱永茂,等. 2015～2016年世界塑料工業進展[J].塑料工業,2017(3)：1-44.

[3] 何 陽，黃 銳，鄭 德. β晶型聚丙烯研究進展[J]. 高分子通報,2008(1):24-32.

(本文文獻格式：宋波.聚丙烯工業管道應用進展[J].山東化工，2018，47(02)：51-52.)