聚乙烯管材管件的發展

張智淵

（西山煤電太原市杰森實業有限公司,山西 太原 030053）

引 言

近些年來,隨著我國化學建材的不斷發展,聚乙烯管材管件在各個領域得到了廣泛的應用。在我國應用比較多的塑料管材管件是聚氯乙烯PVC管。但是隨著聚乙烯技術的不斷發展,聚乙烯管材管件的發展速度要好于聚氯乙烯管,而且應用領域也比較廣泛。本文將會對聚乙烯管材管件的應用及提升措施等給予介紹。

1 國際上聚乙烯管材管件的發展歷程

國際上對聚乙烯管材管件的研究不斷深化,主要目的是提高聚乙烯管材管件的使用范圍。目前公認的聚乙烯管材管件發展歷程有三代,雖然有報道說已經研發出了第四代聚乙烯管材料PE125,但是并未在實際應用中得到證實。

第一代聚乙烯管材管件。最開始研發出的是低密度聚乙烯,其所采用的材料是用承壓能力和剛性較高的高密度聚乙烯材料。該材料被稱之為第一代聚乙烯管材料,但是其具有較差的使用性能,與目前的PE63等級的聚乙烯管材料相類似。

第二代聚乙烯管材管件。20世紀60年代為了滿足燃氣管的使用要求,研發出了一套具備抗開裂能力和長期靜液壓強度的中密度聚乙烯管材,與目前的PE80級聚乙烯管材料相類似。在“七五”期間,我國的齊魯石化所研發的燃氣管專用材料基本上接近了PE80級聚乙烯管材管件。

第三代聚乙烯管材管件。20世紀80年代研發出了專用材料PE100。并且國際上部分大型石油化工企業開始對PE100級聚乙烯管材管件進行量產。但是目前我國部分管材生產單位引進PE100材料并將其加工成聚乙烯管材管件,而且達到了國際水平［1］。PE100材料最小必須強度MRS達到10MPa（PE63是6.3MPa,PE80是8MPa）,并且該材料能夠有效地抑制快速開裂裂紋的延長。

2 聚乙烯管材管件在現實中的應用

2.1 輸氣和輸水中聚乙烯管材管件的應用

1999年歐洲塑料期刊對聚乙烯管材管件進行了介紹,通過對東西歐24個國家7種塑料管進行調查和研究,發現在輸水領域,聚乙烯管材管件的使用率達到了62%,而在輸氣領域,聚乙烯管材管件的使用率達到了98%。目前國際上輸氣和輸水中所采用的聚乙烯管材管件一般為PE80和PE100的混配料,生產設備選擇了高效率的單螺桿擠出機。PE80和PE100材料有很完整的歐洲標準和國際標準,并且我國也開始對該類標準進行修訂,逐漸接近國際標準。

2.2 采暖和建筑給水中聚乙烯管材管件的應用

1）建筑冷水用聚乙烯管材管件。國內生產的聚乙烯管材管件所選擇的材料為PE80,借助承插熱熔連接。如今,我國建筑給水基本為冷水供應,而聚乙烯管材管件的抗沖擊性能優于PP－R、長期耐壓性能和PP－R相同、連接方便且價格較低,因此在建筑冷水供應中得到了廣泛的應用。

2）建筑熱水和采暖用聚乙烯管材管件。交聯聚乙烯PEX屬于聚乙烯中的一類,其具有較好的耐壓和耐熱性能,可以被廣泛的應用到建筑熱水和采暖管道之中。在美國和歐洲交聯聚乙烯管使用范圍比較廣,尤其是地板采暖中聚乙烯管材管件的使用率占據著第一的位置。目前在我國交聯聚乙烯管也開始被更多的應用到地板采暖領域。

2.3 埋地排污和排水用聚乙烯管材管件

在塑料管市場中,埋地排水管對管材的需求量最大,通過調查發現1997年東西歐24個國家在塑料管使用過程中,排水排污管年用量占到56%。在埋地塑料排水管方面,一般會選擇結構壁管。近些年來,聚乙烯埋地排水管材管件呈現出逐年增長的趨勢,主要為聚乙烯纏繞熔接管、聚乙烯雙壁波紋管和聚乙烯纏繞螺旋管。雙壁波紋管是借助一定的外力直接擠成管形,然后通過后續處理使其連續成型。纏繞熔接管主要是在一個柱形胎具上纏繞型材,使其形成結構壁管,其最大的優點就是可以更換不同直徑的胎具,投資成本比較低,變更剛度比較容易,尤其是能夠生產較大的直徑。但是也存在一定的缺點,那就是大量熔接縫的可靠性無法得到有效的檢測,具有較低的生產率［2］。

2.4 光纜和電纜保護套管用聚乙烯管材管件

光纜和電纜保護套管是目前我國塑料管市場中應用比較廣泛的另外一個領域,其中聚乙烯管材管件得到了良好的發展機遇。從聚乙烯管材管件的發展歷程中我們可以發現,日后最具有發展前景的是大長度的、柔韌的、內壁有永久預潤滑層的高密度聚乙烯管材管件,如硅芯管（CILICORE）。硅芯管的主體外層為中密度聚乙烯MDPE或高密度聚乙烯HDPE,內層為薄層含硅塑料－硅芯層。厚度一般在2mm～5mm,內直徑一般在25mm～50mm,長度可達1 000m～5 000m。靠外層的HDPE是光纜的保護層,內層－硅芯層一般比較薄,僅有0.5mm～2mm,但是具有潤滑防粘作用。內外光滑的雙層實壁管是目前我國應用比較多的硅芯管。根據硅芯管用途還可以做成外壁成波紋的、內壁有縱向肋的、斷面成8字形等,敷設的方式有埋地和懸掛兩種方式。

3 聚乙烯管材管件未來發展的建議

3.1 必須堅持嚴要求高標準

在聚乙烯管材管件生產過程中,雖然生產起來比較容易,但是各個環節也要嚴要求高標準。例如：如果聚乙烯管材管件進行有壓輸送,要按照要求使用聚乙烯管材專用料,而且所使用的原材料企業要對原材料進行長期的檢測,嚴禁企業用非管材專用料制作聚乙烯管材管件。因此為了更好地推動聚乙烯管材管件的發展,需要對我國已有的規范和標準進行修改和完善,并在國家標準頒發前,最好委派政府主管部門來執行國家的相關標準。建議政府主管部門將國際通用的塑料管材管件使用標準引入到我國的規范和標準之中。

3.2 加大國外先進技術的引進

為了更好地推動我國聚乙烯管材管件的研發,需要對國外先進技術進行分析,并根據我國的實際情況引進與之適應的相關技術。近些年來,對于聚乙烯長期抗快速開裂性能和耐壓性能、聚乙烯管專用材料、埋地聚乙烯管的設計計算方法和應力應變研究、聚乙烯管的襯管修復技術和鋪設技術等都進行了系統的研究。其中一些研究成果已經被國外相關企業或行業協會公開發表,如美國的聚乙烯塑料波紋管協會CPPI、塑料管協會PPI、聚乙烯管生產企 業 （KWH、CPP、HANCOR、PLEXCO、PRINSCO）、聚乙烯管原料生產單位（Borealis、Solvay）等。國際標準化組織ISO也制訂了一系列與聚乙烯管材管件相關的規范和標準,并建議相關企業和協會注意對新技術成果的收集和研究,通過對我國的聚乙烯管材管件進行補充和完善,并鼓勵發展合資企業,使其趕上國際先進水平。

3.3 重視對聚乙烯管材管件的研究和推廣

我國聚乙烯管材管件發展的關鍵不在于生產環節,而在于應用環節。對我國工業發展進行研究發現,通過技術改造或投資建廠比較容易,但是要想達到國際先進水平還是有一定的難度,最難的就是相關技術無法得到有效的推廣。要想讓用戶愿意選擇聚乙烯管材管件,就需要購買者對聚乙烯管材管件的設計和施工有所了解和掌握,同時還需要對鋪設聚乙烯管材管件的工作人員進行培訓和教育,為他們提供施工所需要的專業工具,并協助他們了解和掌握與聚乙烯管材管件維護和修理相關的技能［3］。此外,還要建議相關單位、主管部門和協會密切合作,加大對聚乙烯管材管件技術的應用,并鼓勵聚乙烯管材管件生產企業加大對該技術的研發。

4 結語

目前,聚乙烯管材管件在我國各個領域具有非常好的發展前景,而且應用領域也在不斷的擴大,為了更好地推動聚乙烯管材管件的發展,需要將國內外先進的經驗和技術結合在一起,并對未來發展提出相應的建議。

參考文獻：

［1］ 劉凱維.淺談我國燃氣用聚乙烯產品生產、應用及檢測新技術［J］.城市燃氣,2016,7（2）：98－99.

［2］ 宋玉林.探討塑料管材管件的檢測與應用［J］.城市建設理論研究（電子版）,2013,7（28）：143－144.

［3］ 程遠鵬.城鎮燃氣PE聚乙烯管道設計中應考慮的問題［J］.石油和化工設備,2016,11（2）：54－55.