聚乙烯管材管件的发展

张智渊

（西山煤电太原市杰森实业有限公司,山西 太原 030053）

引 言

近些年来,随着我国化学建材的不断发展,聚乙烯管材管件在各个领域得到了广泛的应用。在我国应用比较多的塑料管材管件是聚氯乙烯PVC管。但是随着聚乙烯技术的不断发展,聚乙烯管材管件的发展速度要好于聚氯乙烯管,而且应用领域也比较广泛。本文将会对聚乙烯管材管件的应用及提升措施等给予介绍。

1 国际上聚乙烯管材管件的发展历程

国际上对聚乙烯管材管件的研究不断深化,主要目的是提高聚乙烯管材管件的使用范围。目前公认的聚乙烯管材管件发展历程有三代,虽然有报道说已经研发出了第四代聚乙烯管材料PE125,但是并未在实际应用中得到证实。

第一代聚乙烯管材管件。最开始研发出的是低密度聚乙烯,其所采用的材料是用承压能力和刚性较高的高密度聚乙烯材料。该材料被称之为第一代聚乙烯管材料,但是其具有较差的使用性能,与目前的PE63等级的聚乙烯管材料相类似。

第二代聚乙烯管材管件。20世纪60年代为了满足燃气管的使用要求,研发出了一套具备抗开裂能力和长期静液压强度的中密度聚乙烯管材,与目前的PE80级聚乙烯管材料相类似。在“七五”期间,我国的齐鲁石化所研发的燃气管专用材料基本上接近了PE80级聚乙烯管材管件。

第三代聚乙烯管材管件。20世纪80年代研发出了专用材料PE100。并且国际上部分大型石油化工企业开始对PE100级聚乙烯管材管件进行量产。但是目前我国部分管材生产单位引进PE100材料并将其加工成聚乙烯管材管件,而且达到了国际水平［1］。PE100材料最小必须强度MRS达到10MPa（PE63是6.3MPa,PE80是8MPa）,并且该材料能够有效地抑制快速开裂裂纹的延长。

2 聚乙烯管材管件在现实中的应用

2.1 输气和输水中聚乙烯管材管件的应用

1999年欧洲塑料期刊对聚乙烯管材管件进行了介绍,通过对东西欧24个国家7种塑料管进行调查和研究,发现在输水领域,聚乙烯管材管件的使用率达到了62%,而在输气领域,聚乙烯管材管件的使用率达到了98%。目前国际上输气和输水中所采用的聚乙烯管材管件一般为PE80和PE100的混配料,生产设备选择了高效率的单螺杆挤出机。PE80和PE100材料有很完整的欧洲标准和国际标准,并且我国也开始对该类标准进行修订,逐渐接近国际标准。

2.2 采暖和建筑给水中聚乙烯管材管件的应用

1）建筑冷水用聚乙烯管材管件。国内生产的聚乙烯管材管件所选择的材料为PE80,借助承插热熔连接。如今,我国建筑给水基本为冷水供应,而聚乙烯管材管件的抗冲击性能优于PP－R、长期耐压性能和PP－R相同、连接方便且价格较低,因此在建筑冷水供应中得到了广泛的应用。

2）建筑热水和采暖用聚乙烯管材管件。交联聚乙烯PEX属于聚乙烯中的一类,其具有较好的耐压和耐热性能,可以被广泛的应用到建筑热水和采暖管道之中。在美国和欧洲交联聚乙烯管使用范围比较广,尤其是地板采暖中聚乙烯管材管件的使用率占据着第一的位置。目前在我国交联聚乙烯管也开始被更多的应用到地板采暖领域。

2.3 埋地排污和排水用聚乙烯管材管件

在塑料管市场中,埋地排水管对管材的需求量最大,通过调查发现1997年东西欧24个国家在塑料管使用过程中,排水排污管年用量占到56%。在埋地塑料排水管方面,一般会选择结构壁管。近些年来,聚乙烯埋地排水管材管件呈现出逐年增长的趋势,主要为聚乙烯缠绕熔接管、聚乙烯双壁波纹管和聚乙烯缠绕螺旋管。双壁波纹管是借助一定的外力直接挤成管形,然后通过后续处理使其连续成型。缠绕熔接管主要是在一个柱形胎具上缠绕型材,使其形成结构壁管,其最大的优点就是可以更换不同直径的胎具,投资成本比较低,变更刚度比较容易,尤其是能够生产较大的直径。但是也存在一定的缺点,那就是大量熔接缝的可靠性无法得到有效的检测,具有较低的生产率［2］。

2.4 光缆和电缆保护套管用聚乙烯管材管件

光缆和电缆保护套管是目前我国塑料管市场中应用比较广泛的另外一个领域,其中聚乙烯管材管件得到了良好的发展机遇。从聚乙烯管材管件的发展历程中我们可以发现,日后最具有发展前景的是大长度的、柔韧的、内壁有永久预润滑层的高密度聚乙烯管材管件,如硅芯管（CILICORE）。硅芯管的主体外层为中密度聚乙烯MDPE或高密度聚乙烯HDPE,内层为薄层含硅塑料－硅芯层。厚度一般在2mm～5mm,内直径一般在25mm～50mm,长度可达1 000m～5 000m。靠外层的HDPE是光缆的保护层,内层－硅芯层一般比较薄,仅有0.5mm～2mm,但是具有润滑防粘作用。内外光滑的双层实壁管是目前我国应用比较多的硅芯管。根据硅芯管用途还可以做成外壁成波纹的、内壁有纵向肋的、断面成8字形等,敷设的方式有埋地和悬挂两种方式。

3 聚乙烯管材管件未来发展的建议

3.1 必须坚持严要求高标准

在聚乙烯管材管件生产过程中,虽然生产起来比较容易,但是各个环节也要严要求高标准。例如：如果聚乙烯管材管件进行有压输送,要按照要求使用聚乙烯管材专用料,而且所使用的原材料企业要对原材料进行长期的检测,严禁企业用非管材专用料制作聚乙烯管材管件。因此为了更好地推动聚乙烯管材管件的发展,需要对我国已有的规范和标准进行修改和完善,并在国家标准颁发前,最好委派政府主管部门来执行国家的相关标准。建议政府主管部门将国际通用的塑料管材管件使用标准引入到我国的规范和标准之中。

3.2 加大国外先进技术的引进

为了更好地推动我国聚乙烯管材管件的研发,需要对国外先进技术进行分析,并根据我国的实际情况引进与之适应的相关技术。近些年来,对于聚乙烯长期抗快速开裂性能和耐压性能、聚乙烯管专用材料、埋地聚乙烯管的设计计算方法和应力应变研究、聚乙烯管的衬管修复技术和铺设技术等都进行了系统的研究。其中一些研究成果已经被国外相关企业或行业协会公开发表,如美国的聚乙烯塑料波纹管协会CPPI、塑料管协会PPI、聚乙烯管生产企 业 （KWH、CPP、HANCOR、PLEXCO、PRINSCO）、聚乙烯管原料生产单位（Borealis、Solvay）等。国际标准化组织ISO也制订了一系列与聚乙烯管材管件相关的规范和标准,并建议相关企业和协会注意对新技术成果的收集和研究,通过对我国的聚乙烯管材管件进行补充和完善,并鼓励发展合资企业,使其赶上国际先进水平。

3.3 重视对聚乙烯管材管件的研究和推广

我国聚乙烯管材管件发展的关键不在于生产环节,而在于应用环节。对我国工业发展进行研究发现,通过技术改造或投资建厂比较容易,但是要想达到国际先进水平还是有一定的难度,最难的就是相关技术无法得到有效的推广。要想让用户愿意选择聚乙烯管材管件,就需要购买者对聚乙烯管材管件的设计和施工有所了解和掌握,同时还需要对铺设聚乙烯管材管件的工作人员进行培训和教育,为他们提供施工所需要的专业工具,并协助他们了解和掌握与聚乙烯管材管件维护和修理相关的技能［3］。此外,还要建议相关单位、主管部门和协会密切合作,加大对聚乙烯管材管件技术的应用,并鼓励聚乙烯管材管件生产企业加大对该技术的研发。

4 结语

目前,聚乙烯管材管件在我国各个领域具有非常好的发展前景,而且应用领域也在不断的扩大,为了更好地推动聚乙烯管材管件的发展,需要将国内外先进的经验和技术结合在一起,并对未来发展提出相应的建议。

参考文献：

［1］ 刘凯维.浅谈我国燃气用聚乙烯产品生产、应用及检测新技术［J］.城市燃气,2016,7（2）：98－99.

［2］ 宋玉林.探讨塑料管材管件的检测与应用［J］.城市建设理论研究（电子版）,2013,7（28）：143－144.

［3］ 程远鹏.城镇燃气PE聚乙烯管道设计中应考虑的问题［J］.石油和化工设备,2016,11（2）：54－55.