PE管材的用途

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摘要PE管材与传统的金属管和别的塑料管相比,具有密度(density)低、强度(Strength)与质量(quality)比高、脆给温度化低、韧性好、耐腐蚀(corrosion)绝缘性...

PE管材与传统的金属管和别的塑料管相比,具有密度(density)低、强度(Strength)与质量(quality)比高、脆给温度化低、韧性好、耐腐蚀(corrosion)绝缘性能好、易着色、易于施工(construction)和安装(install)等特点(Characteristic)、普遍适用于市政和建筑给排水、燃气、供热采暖、电线电缆穿线、农用节水浇灌和工业(Industry)排污、矿山矿物输送等领域。与钢管相比,成本(cost)可降12%左右,工作寿命(Life)长,可达成50a(钢管通常是20a),并且保护费用低。在国外的发达国家和地区,PE管是城际埋地燃气管道中的占有量已达90%以上,在供水管(Water supply pipe)所占市场份额达60%,并且(also)国外在PE管材方面忆经建立起了十分成熟的规范的施工(construction)规范。在我国,镀锌管逐渐被禁用后,PE管在建筑供水等领域颇有竞争优势,在燃气、工业(Industry)供排水、通讯、农业浇灌等领域PE管材也呈疾速增加的态势,但有些领域的管材规范和规范还未跟上,在一定程度上影响了PE管材的应用(application)和发展。

PE管材的分类办法很多,种类也很多。按用途(purpose)分,可分为建筑和市政给排水管室外燃气管、农用浇灌管、穿线管(电线、电缆及光缆)、排污管等。表1列出了几种常见用途(purpose)的PE管材。按管材品质和构造分,PE管材可分为普通PE管、铝塑复合管、钢塑复合管、钢塑复合管、加筋(筋为金属丝,网等)管单/双壁波纹(Ripple)管、螺旋管、光缆用硅芯管(Silicon core tube)等。按原材料(Material Science)密度(density)分,可分为高密度(density)管、低密度(density)管以及中密度(density)管(中密度(density)管因用途(purpose)与高密度(density)管相同,常视为高密度(density)管的一种)。

表1 PE管的用途(purpose)

种类 市政给水 市政排水 建筑给水 建筑排水 室水燃气 热水采暖 矿物输送 穿线管 农用浇灌 排水管

HDPE(含双峰) / —— / —— / / —— / / /

MDPE —— —— / —— / —— —— —— ——

UHMWPE —— / —— —— —— —— / —— —— /

LDPE/LLDPE —— —— —— —— —— —— ————

PE-X —— —— / —— —— / —— / / /

注:/-可以(Sure)使用(Use),—-不使用(Use)。

近几年,纯真用密度(density)已无法准确反映PE作为管材的本质性能,现在国际上通行的分类办法是依据PE管的长期静液压强度(Strength)对管材及其原料(raw material)进行了严厉的分类,分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级,PE80和PE100级的中高密度(density)PE管材可以用于输送燃气,而PE63以下的PE管主要用于热水管和排污、浇灌管等。2000年韩国三星推出了更高规范的PE管材PE112,在强度(Strength)和耐用性上被以为是现在最佳的。热水管和采暖管一般(commonly)采用交联PE管(PE-X)或复合管,成本(cost)较高,国外已经开发成功了HDPE耐热管,其最高使用(Use)温度在120摄氏度左右。近几年开发的超高相对分子质量(quality)PE(UHMWPE)管可用于很多特殊(special)领域,预计将有较好的发展。现在我国各种PE管基本都有一定的市场份额,也都有一批企业在生产(production),但上规模、上档次的厂家(Manufactor)并不多.

现在国内高档专用管材料(Material Science)市场基本是进口料的天下,如燃气管材料(Material Science),国内管材加工企业多用于飞利浦的TR18、BP的PC2040、SOLVAY的TUB101和北欧化工的ME2418等,而国产管料尚未经过国际权威部门的燃气专用料质量(quality)认证。就产PE80的质量(quality)要求,可以(Sure)满足(satisfy)燃气管材的质量(quality)要求。现在齐鲁和金菲都在积极进行质量(quality)认证工作。因而可以(Sure)预计,此后国内管材专用料市场的竞争是十分激烈的几种国内市场常见的管材专用料的性能见表2。

表2 现在国内使用(Use)主要管材料(Material Science)的性能指标

牌号 2480/2400 6100M TR480 PH150 TUB101 PC2040 TR418 ME2148

生产(production)公司(company) 齐鲁石化 扬子等 金菲石化 韩国现代 SOLVAY BP PHILIPS 北欧化工

密度(density)/kg 942/939 >951 944 938 949 940 950 939~949

熔体流动速率/g.(10分钟)-1 0.09/0.15 0.1~0.2 0.11 0.13 0.15 0.2 0.1 0.2

屈服强度(Strength)/MPa >20/>30 >18 22 >19 22 >30 >30 19

断裂伸长率/% >400/>800 >400 >500 >800 >500 >500 >600

维卡软化点/摄氏度 110/120127 119 - -

冲击脆化温度/摄氏度 <-90/<-180 <-90 <-90 <-90 <-118 <-118 <-70

ESCR(F50)/h >1000/>1500 >1000 >1000 >1500 >1000 >1000 >1000 >5000

聚合类型 丁烯/已烯 丁烯 丁烯/已烯 丁烯 双峰 已烯 已烯 双峰

相对分子质量(quality)散布 宽 〈70 宽 中

主要用途(purpose) 夹克管、水管、燃气管等 水管、工程管等 水管、燃气管、工程管等 夹克管、水管等 燃气管、水管等 燃气管、水管等 燃气管、水管等 燃气管、水管等

现在国内应用(application)状况 A/D A A A A A A A

注:A-大量应用(application),D-正在开发

尽人皆知,已烯共聚、双峰HDPE及MDPE管材料(Material Science)性能优良,耐环境应力开裂、加工和制品性能均好过丁烯共聚产品(product),现在已经成为世界范围PE管材专用料的主导方向,国内企业也该当尽快开发,并且(also)日投放市场。此外(in addition),UHMWPE作为一种新型管材料(Material Science),市场前景看好。因为其相对分子质量(quality)大(一般(commonly)150万以上,普通PE在2万~30万),熔融粘度高,难于加工,过来主要用于板材生产(production);近几年随着加工工艺(Technology)和设备(equipment)水平的提高,开始普遍用于管材生产(production)。也恰是因为UHMWPE树脂(resin)的特殊(special)性能,使它具有普通PE和工程塑料无法比拟的特殊(special)性,如极佳的耐磨、耐冲击、自润滑、耐腐蚀(corrosion)、耐低温、吸收冲击性等综合性能,因而可普遍用于工业(Industry)及民用一些特殊(special)领域,如用开面粉加工、矿业和化工等企业的固体颗粒、粉末、固液混合物、液体气等介持质输送。现在国内UHMWPE产量缺乏20kt(多数采用淤浆法生产(production))其中,北京助剂二厂的年产量最大,达10kt多,上海合成树脂(resin)科研所年产量2kt左右,别的企业的产量加起来缺乏3kt,齐鲁石化经过几的努力于去处开发成功了低压气相法生产(production)UHMWPE工艺(Technology),并试产了一批产品(product),市场反应杰出,产品(product)求过于供,此后将依据市场需求状况增加产量。国内现在UHMWPE市场份额在40kt左右,其顶用于管材生产(production)的缺乏10kt。

“以塑代钢”已成为我国管道工业(Industry)21世纪发展的必定趋向。现在,HDPE管材的发展应用(application)如日中天,方兴未艾。预计2005年,在全国新建、改建、扩建工程中,塑料管道采用的比例分别为:建筑排水管道70%,建筑给水和热水供给管道60%,电线护套管80%,建筑雨水排水管道50%,城市(City)供水管(Water supply pipe)道(DN400mm以下)50%,村镇供水管(Water supply pipe)道60% ,城市(City)排水管道20%,城市(City)燃气管道(中低压管)50%。2000年全国塑料管道需求量为1000kt多,2005年将达到2000kt,2010年将达到3000~4000kt;其中PE管材的比例将从2000年的36%提高到2005年的45%和2010年的60%。而HDPE管材在PE管材中占的比例相当大,且性能价格比优于别的塑料管材。因而,预计随着国内经济的发展和各种工程质量(quality)要求的不断提高,HDPE管材市场潜力巨大应用(application)将日益宽广。

2.1 燃气管

我国从1982年开始使用(Use)HDPE燃气管(PE gas pipe),现在国内燃气管的生产(production)能力超越120kt/a,因为设计规范、应用(application)习惯以及应用(application)技术(technology)等方面的原因(Reason),HDPE燃气管(PE gas pipe)材的实际需求量仅为50kt/a,占全部燃气管材市场的14%左右,与发达国家存在着较大的差距。美国HDPE管道占燃气输送管的比例为90%,欧洲为60%~70%。随着燃气管的应用(application)技术(technology)的完善和人们对HDPE燃气管(PE gas pipe)材优越(superior)性的认识,HDPE燃气管(PE gas pipe)市场潜力很大。此后我国能源构造向天然气转变,西气东输工程,建立跨越全国的天然气输送管网。2005年全国将有148个城市(City)利用天然气,天然气利用量将达到每一年200亿立方(m3)米。估计需改造和新建的城市(City)管网约19*104km(不包括天然气输干管和户内管道),除去(Except)现有城市(City)管道4.6*104km,需新铺设的管道长度约14.4*104km。按其管道规格,分配状况大抵为:管径200mm至400mm的管道约4.3*104km,管径80mm至200mm管道约8.7*104km,别的1.4*104km。其中假如有50%采用HDPE管,预计到2005年HDPE管材需求量达80kt以上。现在用于燃气管的HDPE基本全部为进口料,主要有FINA公司(company)的3802、BP公司(company)的PC2040Y(黄色)、MD20YW(黄色)、MD20BK(黑色)、北欧化工的ME2421(黄色)、ME2418(黑色)、NESTE公司(company)的2490等。随着燃气管向大口径、高压力的方向发展,对材料(Material Science)提出了更高的要求,如SOLVAY公司(company)的EltexTUB120O 为中密度(density)双峰散布PE,另有美国FINA公司(company)的PE3344N、PE3814N,这些产品(product)具有抑制快速裂纹扩展的能力,特别适宜生产(production)大口径燃气管。

2.2 室内外给水管(Water supply pipe)

依据国家建立部关《城市(City)供水行业2000年技术(technology)提高发展计划》的要求,各地建委开始积极推广(Extension)塑料给水管(Water supply pipe),以替换材质差、强度(Strength)低、腐蚀(corrosion)严重、影响水质的灰铸铁管和镀锌管等,以提高供水水质及安全可靠性,降低给耗,降低漏耗和药耗。这为塑料管材发展供给了杰出的契机,也为扩大塑料管材的应用(application)领域供给了发展空间。而HDPE管材耐腐蚀(corrosion),无结垢层,不繁殖细菌、材质无毒,安全卫生,水质优异;具有杰出的强度(Strength)、刚度和弹性、韧性,能有效承受要求的内压力和外载荷,且管接头强度(Strength)高。供水安全可靠;超低摩阻,输水能力不随时间变化,节约能源,降低电耗;铺设在腐蚀(corrosion)性的土壤中、地震高发地区和常常结冰的地区、山地和沼泽地区,肯有更大的竞争力和技术(technology)经济效益。现在,城镇的供水、海水淡化等工程,越来越多地采用HDPE管材。2001年我国HDPE给水管(Water supply pipe)材处需求量为70kt左右,此后随着我国城市(City)自来水普及率的不断提高,城市(City)供热、制冷工程的快速发展和城市(City)建立的日益规范,对优质(high quality)HDPE给水管(Water supply pipe)材的需求量将会越来越大。预计到2005年,我国城市(City)和乡村室内外给水管(Water supply pipe)铺设将达到4*104km,其中40%应用(application)塑料管材,再加上用衬管法修复旧管线的用量,这个领域的塑料管材市场需求量在30kt,其中PE管材140kt。

2.3 用于金属管道包覆管(夹克管)

HDPE包覆管与传统的材料(Material Science)相比,具有保温(heat preservation)效果好、寿命(Life)长、防腐(Anticorrosive)效果好、施工(construction)方便、节能降耗等优点,普遍适用于集中供热、采暖、制冷和防腐(Anticorrosive)工程。据猜测,此后这一领域的年消费增加速度为8%,2005年国内需求量达40kt~60kt。

2.4 农田节水浇灌管

我国水资源短缺,可利用水资源总量为2.8亿立方(m3)米,人均占有量仅为1800立方(m3)米,仅为世界平均水平的四分之一。每处用水总量在5000亿立方(m3)米,其中农业用水占用80%左右,而农用水浪费现象(phenomenon)十分严重。我国的西部地区大开发战略的实施,“十五”期间将新增节水浇灌面积1.5亿亩,其中喷灌7900万亩、滴灌1000万亩、管道输水1400万亩,完成这项工作需要各种管材、管件、喷头号1000kt多,增加投资1000多亿元其中一部分将采用PE材料(Material Science),预计到2005年和2010年该领域的PE管市场份额将分别达80kt和200kt。

2.5 排水、排污管

排水、排污管是PE管应用(application)较多的领域。发达国家排水、排污管是塑料管应用(application)最大的领域。我国本来多用聚氯乙烯管。最近几年来PE管的使用(Use)量疾速增加,国内埋地HDPE排水管和排污管的工作刚刚起步,但随着国家对环保的重视,这一领域市场潜力很大。预计到2005年,该领域的HDPE管需求可达30kt~50kt。

2.6 电线电缆穿线管及光缆护套管

现在,通迅电缆(光缆)的护套管主要采用PE管而穿线管部分采用PE管。我国有很多企业生产(production)护套用双壁波纹(Ripple)管,年产量在50kt左右,其中约30%是HDPE双壁波纹(Ripple)管,而光缆护套中被称为“硅芯管(Silicon core tube)”的HDPE的新产品(product),在通迅建立中已大量应用(application)。现在国内只有上海金菲生产(production)用于硅芯管(Silicon core tube)HDPE树脂(resin),产量10kt多。随着我国通迅工业(Industry)的发展,对硅芯管(Silicon core tube)需求量急剧增加,从1997年上海第一家生产(production)硅芯管(Silicon core tube),现在已有5、6家10kt级生产(production)企业,总能力约达100kt。一条新建高速公路一般(commonly)要预埋20条硅芯管(Silicon core tube),估计我国每一年仅为此配套的硅芯管(Silicon core tube)市场在超越20kt,预计2005年通迅领域PE管的市场有40kt~50kt。

2.7 UHMWPE管材市场前景

UHMWPE作为一种特殊(special)的HDPE树脂(resin),其管材在国内外还只是刚刚起步,但因为其综合性能优异,在进行粉/粒料、浆体、液体及气体的耐磨和耐腐蚀(corrosion)输送方面具有别的管材无与伦比的优越(superior)性,因而一呈现就倍受人们的一青睐。此后在以下几个领域应用(application)前景宽广:

粮食输送:因为其具有极高的耐磨性、自润滑性和优良的卫生性,可普遍用于谷物等粉状或颗粒状固体输送。改进了环境,减少了噪音。

热电行业:应用于火力发电厂的排灰管,不结垢、不用清洗,每一年可节省大量用于清洗传统金属管道的费用。

建材业:合适建筑材料(Material Science),如沙(砂)石、水泥、混凝土、石灰等的输送。输送阻力比金属管小25%,可大大提高输送效率。

煤炭、采矿业:适用于煤炭挑撰及输送,铁、锰等黑色金属矿和铜、金、铅、钨、钼等有色金属矿挑撰及石灰石、铝土、石膏等非金属矿挑撰。

化工原料(raw material)及油、气输送:因为其具有优良的耐化学腐蚀(corrosion)性,在耐磨工业(Industry)管道中完全可以(Sure)替换钢管用于化工企业和腐蚀(corrosion)性环境地区输送强腐蚀(corrosion)性的化工原料(raw material)。

水利业:用于挖泥船和江、河、湖、海清淤工程泥沙输送管,替换碳钢管可防腐(Anticorrosive)蚀。因为其耐磨性比碳钢管提高8倍,使用(Use)寿命(Life)长达60a,输送成本(cost)降低,并且(also)质量(quality)轻,安装(install)方便。

假如UHMWPE管在以上领域中广应用(application),保守地计算,市场年需求量为60kt~80kt.因为UHMWPE加工难度大,技术(technology)含量高,现在国内这种管材生产(production)企业还不多,年总产量在10kt左右,远远满足(satisfy)不了市场的需求。

3 管材加工企业简况

我国政府从1994年开始由建立部、原化工部、原中国轻工总会、国家建材局、原中国石化总分司五个部委结合组织“全国化学建材协调领导小组”制定和公布有关大力发展化学建材的目标、计划、政策、规范等,在短短几年中,我国塑料管材取得了迅猛的发展,1994年全国塑料管材生产(production)能力为240kt,产量为150kt,2000年能力为1640kt,产量1000kt多(其中PE管材产量约360kt),管材的生产(production)线已达3000余条。其中有纯PE管生产(production)企业近150余家,有近100家是生产(production)乡村给水管(Water supply pipe)和农业用浇灌管,年生产(production)能力达到450kt(实际产量约300kt)。有铝塑复合管生产(production)企业近300家,生产(production)线达到300余条。生产(production)能力达到8亿m/a。有交联PE管生产(production)企业近100家,生产(production)线达到100多条,生产(production)能力达到5亿m/a。有UHMWPE管材生产(production)企业10家左右,加工能力约10kt。

有一些具有一定规模的厂家(Manufactor),如生产(production)供水管(Water supply pipe)和夹克套管为主的天津保温(heat preservation)管厂,生产(production)大口径双壁波纹(Ripple)管的山西塑料制品总厂,生产(production)农用浇灌用管为主的新疆天业股份公司(company)、莱芜塑料制品总厂的北京大兴塑料制品厂,生产(production)燃气管材的青岛文豪管业有限公司(company)和常州加强塑料厂,生产(production)地板采暖管的河北武邑德鑫塑料管材有限公司(company),另外另有福建三明强力管件有限公司(company)、青岛宏信塑胶有限公司(company),济宁工程塑料总厂、海拉尔市第一塑料厂、安徽国风塑业集团、辽宁北方龙马塑料有限公司(company)等30余家较大的HDPE管材生产(production)企业。但从现在来看,生产(production)规模在10kt以上的企业还不多,大部分企业生产(production)能力在10kt/a以下,另有些的在1kt/a,以下。另外一方面,还存在着一些生产(production)设备(equipment)陈腐、产品(product)质量(quality)差的加工企业,给PE管材的发展带来了一些不利影响。

在很多领域,HDPE塑料料管逐渐替换金属管和部分PVC管已经是势所趋,市场的潜在需求量很大,且不饱和,但对将来都充满信心.我们该当看到,随着人们对HDPE管材的优越(superior)性、可靠性的认识;随着有关国家产品(product)规范、施工(construction)规范的不断完善,HDPE的应用(application)将日益普遍。

燃气管料质量(quality)认证较为繁琐且要求十分严厉建议国内PE生产(production)企业在开发的早期阶段就着手质量(quality)认证工作。已有产品(product)应加快认证的进程,尽快拿到进入燃气管材市场的通行证,突破进口料的把持局面。加快高档次管材料(Material Science)的开发,扩大中低产品(product)的市场,构成高、中、低档产品(product)系公。有条件(condition)的企业及早将双峰HDPE和MDPE管材料(Material Science)没投放市场。

国家有关部门尽快订正1995年的塑料管材规范,尽量向国际规范靠拢,使新规范既契合我国国情又有益于国内管材出口。

我国HDPE管材加工业(Industry)因为起步较晚,设备(equipment)技术(technology)和国外差距还不算大,只是现在市场较为紊乱,生产(production)规模普遍较小,缺少有效的监管手段。国家有关部门应统一计划、统一安排,加大监督和限制力度。偏重点搀扶和建立一批规模大、技术(technology)先进和有较强研发能力的企业,以带动全部管材行业健康、有序地发展.

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