聚丙烯工业管道应用进展

宋 波

(江门职业技术学院，广东 江门 529000)

近年来，随着国内经济的高速发展，工业企业新增建设和扩建项目不断，为管道材料的大量使用提供了难得的机遇。 在工业生产中，除了建设大量的供水网络之外，工业生产过程中的物料输送和传热也需要依靠大量的管道。

最常用的金属管道的耐腐蚀性能很差，管道腐蚀是当今世界亟待解决的一个大问题。在发达国家，管道腐蚀造成的直接和间接经济损失约占全国产品总量的2%～4%。根据设备事故统计，杜邦公司连续三年因管道腐蚀事故占事故总数的56.9%。中国大庆油田、胜利油田、新疆油田等因腐蚀原因，平均2～3年就要更换管道一次。同样由于腐蚀原因，中国每年有30%的钢管被报废。另外，由于形成腐蚀和污垢，降低热效率，一年多消耗700万吨标准煤，相当于两年来煤炭工业的增长。据劳动部门统计，目前中国各类管道的85%已经处于超期服务状态，正在等待更换。

塑料工业管道具有优良的强度，刚度和耐温性，良好的耐腐蚀性，节能性和高性价比优势，使用寿命达50年以上，可取代金属管道并符合使用非金属的基本要求，因此可最大限度地取代不锈钢管道，玻璃道管和复合材料管道[1]。

1 聚丙烯管道特点

聚丙烯管(PP)是我国目前主要的三大塑料管材之一，用量仅次于PVC-U 和PE 管[2]。相比其他两种塑料管材，聚丙烯管在化工传热传质方面有很多明显优势。聚丙烯分子结构中没有极性官能团，化学结构十分稳定，首先可以解决输送介质如酸碱物质等对管道内壁的腐蚀以及环境中的酸雨等对管道外壁的腐蚀，这一点是PVC-U 所不具备的。其次，聚丙烯的强度、刚度和耐热性远高于聚乙烯(PE)。另外，聚丙烯在塑料中密度最小，质量轻，在土建工程中也可节约基建投资。而且聚丙烯管和PE 管一样，都可热熔连接，因此它是最有可能在化工生产中替代金属管道的塑料管道。

聚丙烯根据其组成和分子链的排列分为三类：均聚聚丙烯(PPH)、共聚聚丙烯(PPB)和无规共聚聚丙烯(PPR)。这三类聚丙烯中，共聚聚丙烯(PPB)抗冲性能最好但耐热性较差，无规共聚聚丙烯(PPR)抗冲性能次之但结晶低、耐腐蚀性差，均聚聚丙烯(PPH)的结晶度、耐热性、耐腐蚀性较好但冲击性能差。

2 聚丙烯工业管道应用现状

聚丙烯工业管道主要有玻纤增强PP管道(FRP管)、玻璃钢/聚丙烯复合管道(PP/FRP管)和β晶纯PP全塑管道(βPPH管)三种。其中我国主要生产和使用前两种管道(都有行业标准)，后一种管道则主要在欧洲国家使用(已有ISO标准)。

国内生产玻纤增强PP管道的厂家主要有江苏省绿岛管阀件有限公司、镇江大洋星鑫工程管道有限公司、长沙玻璃纤维总厂等。这种管道材料为玻璃纤维(含量20士2%)增强聚丙烯，能在温度-20～120℃输送酸、碱和盐类等。行业标准HG20539-92《增强聚丙烯(FRPP)管和管件》对该种管道用材料和管材要求如表1所示。

表1 增强聚丙烯(FRPP)管材指标要求

表1(续)

国内生产以均聚聚丙烯管为内衬、外缠玻璃纤维或其织物的增强塑料玻璃钢为加强层的复合管道及管件(简称PP/FRP管) 有扬中市优耐特塑胶有限公司，常州金诺玻璃钢有限公司等公司，这种管道可用于在-15～100℃间输送酸、碱、盐等腐蚀性介质(我国已有行业标准HG/T 21579-95)。

聚丙烯全塑工业管为β晶型均聚聚丙烯管(βPPH管)。在上世纪九十年代，北欧化工公司(Borealis)就开发了 β-PP管材以成功应用于化工管道。这种管道长期使用温度低于80℃，已有ISO标准ISO15494:2003(E)《PP工业管道系统的性能和要求》，其性能指标要求如表2所示。

表2 PP工业管道系统指标要求

βPPH全塑管较之PPH除韧性大幅提高外，其它性能如强度、刚性和耐热性方面基本没有变化，其强度、刚性和耐热性均不及玻纤增强复合材料管道[3]。除国内尚无规模原料供应，原料价格较高因素之外，这也可能是在我国得不到推广应用的原因。

此外，目前国内生产的普通聚丙烯管受材质性能局限，在强度、耐热性、韧性、线膨胀系数、耐老化等方面仍与实际需求存在一定差距，限制了其发展。塑料管材的使用性能除了受其成型工艺影响外，更主要的是取决于原材料配方，因此塑料管材原材料的改性发展对最终制品品质提升具有决定性作用。

3 结束语

聚丙烯工业管道由于具有优良的强度，刚度和耐温度，防腐性能好，节能节材及性能价格比高等优点，使用寿命长达 50年，在取代金属管道和满足目前非金属使用要求的基础上，可以最大限度地取代不锈钢、玻璃管和复合管道，其市场潜力巨大。而且塑料工业管道标准也是SC3标委会近来工作的重点。但存在标准相当落后，如没有长期使用寿命要求，而有停留在短期爆破试验，没有进行长期静液压试验要求等。

因此，开发出应用于化工生产领域的高强度、高刚度、高韧性、高耐热性、低膨胀系数、尺寸稳定性好、耐腐蚀的高性能管道专用料及工业管道，将提高我国塑料管道制品的技术水平和产品档次，填补国内在化工生产传热传质用塑料管的应用空白，大幅提高工业管道使用寿命实现"低碳经济"，仍具有积极的意义。

[1] 赵启辉，左寿华，刘志伟,等.工业常用塑料管道设计手册[M].北京：中国标准出版社，2008.

[2] 许江菱，钟晓萍，朱永茂,等. 2015～2016年世界塑料工业进展[J].塑料工业,2017(3)：1-44.

[3] 何 阳，黄 锐，郑 德. β晶型聚丙烯研究进展[J]. 高分子通报,2008(1):24-32.

(本文文献格式：宋波.聚丙烯工业管道应用进展[J].山东化工，2018，47(02)：51-52.)