R&Doflarge diamete plastic pipe

中國(guó)注塑網(wǎng)

大直徑塑料壓力管發(fā)展探析bookmark0王登勇張玉川：本文闡述發(fā)展大直徑塑料管是大趨勢(shì)。探討采用纏繞熔接成型和增強(qiáng)解決發(fā)展大直徑塑料壓力管的難點(diǎn)。介紹國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)大直徑塑料壓力管的動(dòng)向，提出對(duì)大直徑塑料壓力管的建議?！　?大直徑塑料管的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外塑料管的應(yīng)用都是從較小直徑的起步，逐步向較大直徑發(fā)展（對(duì)于大直徑并無(wú)規(guī)定定義，本文中說(shuō)的大直徑是指直徑800mm以上）。值得注意的是近年國(guó)際上出現(xiàn)發(fā)展大直徑塑料管的趨勢(shì)，推動(dòng)這一發(fā)展的根源是環(huán)境保護(hù)。眾所周知，目前全球面臨一場(chǎng)應(yīng)對(duì)氣候變化之戰(zhàn)，各國(guó)都要擔(dān)負(fù)減少碳排放的責(zé)任。在管道行業(yè)無(wú)疑也必然要求更加重視對(duì)環(huán)境的影響問(wèn)題?！　∫郧霸谶x擇管道材料時(shí)一般著重考慮功能和經(jīng)濟(jì)，推廣塑料管的理由通常是因?yàn)樗芰瞎苄l(wèi)生，抗腐，防泄漏，制造和鋪設(shè)方便等等。在中小直徑范圍塑料管的這些優(yōu)點(diǎn)比較突出，經(jīng)濟(jì)性也比較好，所以應(yīng)用就日益廣泛。但是，在大直徑范圍采用塑料管常受阻在經(jīng)濟(jì)性上難以和傳統(tǒng)管道競(jìng)爭(zhēng)。近年在越來(lái)越關(guān)注環(huán)境效益的新觀念下，管道在制造、運(yùn)輸、鋪設(shè)和運(yùn)行中耗費(fèi)的能源（相應(yīng)碳排放）和對(duì)環(huán)境、對(duì)其他影響成為重要的選擇依據(jù)。事實(shí)證明塑料管是‘環(huán)境友好’的綠色建材，和傳統(tǒng)管道比較可以顯著減少碳排放，或者按照國(guó)內(nèi)的說(shuō)法符合‘節(jié)能減排’方針?！　∮?guó)政府已經(jīng)制定目標(biāo)，在2050年要減少碳排放60%.英國(guó)的水工業(yè)也相應(yīng)制定了大幅度減少碳排放的計(jì)劃。他們調(diào)研的結(jié)論是用塑料管替代傳統(tǒng)管道效果顯著。中比較了運(yùn)輸2100mm HDPE管和三種2100mm混凝土管的碳排放，即使是最節(jié)能的混凝土管也要比HDPE管高50%.所以近來(lái)在英國(guó)增多了應(yīng)用大直徑塑料管工程⑴?！　?大直徑塑料壓力管的市場(chǎng)大直徑塑料管包括壓力管和無(wú)壓管兩大類(lèi)?！　〈笾睆綗o(wú)壓塑料管的市場(chǎng)主要是埋地排水管，以及雨水利用工程等。大直徑無(wú)壓塑料管都用結(jié)構(gòu)壁管，包括全塑料的纏繞熔接結(jié)構(gòu)壁管和鋼增強(qiáng)纏繞熔接結(jié)構(gòu)壁管兩大類(lèi)，在國(guó)內(nèi)外都有很大的應(yīng)用量。國(guó)內(nèi)制造大直徑無(wú)壓塑料管已經(jīng)很成功，實(shí)際應(yīng)用的最大直徑2500mm，目前絕大部分采用聚乙烯（聚丙烯纏繞熔接結(jié)構(gòu)壁管在試驗(yàn)階段）。本文不討論大直徑無(wú)壓塑料管。　　前大直徑塑料壓力管的應(yīng)用國(guó)內(nèi)外都還比較少。我國(guó)市場(chǎng)上只有聚乙烯實(shí)壁管一種，最大直徑達(dá)至」1600mm.其中8001200mm的應(yīng)用已經(jīng)較多。國(guó)外市場(chǎng)上目前也主要是聚乙烯實(shí)壁管，最大直徑達(dá)到2000mm，近年國(guó)外開(kāi)始少量應(yīng)用纏繞熔接方式制造的大直徑塑料壓力管，包括增強(qiáng)和不增強(qiáng)的?！　〈笾睆綁毫艿赖氖袌?chǎng)是非常龐大的，尤其是在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的中國(guó)。我國(guó)各地建設(shè)中的輸水工程，引水工程，排海管道，灌溉管道都大量需要可靠，衛(wèi)生，耐久又有利環(huán)境保護(hù)的大直徑管道。值得注意的是：現(xiàn)在采用的傳統(tǒng)壓力管道并不能都滿(mǎn)足這些要求，例如：目前通常采用最多的混凝土管道和球墨鑄鐵管道都可能影響水質(zhì)，在腐蝕性環(huán)境（如沿海高鹽份土壤）中都難保證耐久。尤其在要求“抗震設(shè)防”的我國(guó)廣大地區(qū)目前采用的剛性傳統(tǒng)管道是有高風(fēng)險(xiǎn)的（我國(guó)大城市大部分屬于必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的“抗震設(shè)防烈度”　　6度以上地區(qū)。目前已經(jīng)生產(chǎn)的HexelOne是小直徑的，但是Solvay專(zhuān)利介紹可以生產(chǎn)直徑范圍180-1200mm，壓力范圍10-25bar的增強(qiáng)復(fù)合管。下文還要介紹的德國(guó)KRAH生產(chǎn)的PE-GF大直徑壓力管也是采用纏繞熔接成型的?！　?采用增強(qiáng)減少大直徑塑料壓力管消耗和成本的可能性如前所述，發(fā)展大直徑塑料壓力管的難點(diǎn)之一是消耗和成本問(wèn)題。很明顯，解決的方法是增強(qiáng)。在較小直徑的高壓管道領(lǐng)域增強(qiáng)熱塑性塑料管已經(jīng)有大量成功的經(jīng)驗(yàn)（雖然這些管道的塑料層沒(méi)有采用纏繞熔接成型）?！　±纾航ㄖ?nèi)冷熱水用的鋁塑復(fù)合管，石油開(kāi)采和天然氣長(zhǎng)途輸送用的各種增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP，深海石油開(kāi)采用的多層撓性管都是通過(guò)在管道結(jié)構(gòu)中結(jié)合增強(qiáng)材料來(lái)提高和保證耐壓等性能。實(shí)際上在高壓管道領(lǐng)域根本沒(méi)有可能采用不增強(qiáng)的塑料管?！　≡鰪?qiáng)的材料有很多種，通常采用的是和塑料本體不同的高強(qiáng)度材料，包括金屬?gòu)?fù)合層（鋁，鋼），金屬帶或絲，合成纖維，玻璃纖維，碳纖維等。近年還開(kāi)發(fā)出采用“同質(zhì)增強(qiáng)”，即采用經(jīng)過(guò)拉伸取向的塑料帶增強(qiáng)，如前文已經(jīng)提到的HexelOne技術(shù)?！　∧壳暗漠a(chǎn)品用拉伸取向的聚乙烯，因?yàn)槿龑拥脑牧隙际蔷垡蚁┧钥梢院途垡蚁┕芤粯尤劢佣胰菀谆厥赵傺h(huán)利用，所以又稱(chēng)為“可循環(huán)利用的增強(qiáng)”?！　∮捎谠鰪?qiáng)的塑料管起步晚于不增強(qiáng)的塑料管，對(duì)于發(fā)展增強(qiáng)的可行性和必要性一直有些爭(zhēng)議。發(fā)展到今天應(yīng)該可以確認(rèn)增強(qiáng)不僅是可行的而且在有些領(lǐng)域是必要的，但是增強(qiáng)的方法必須科學(xué)合理。通常把一種管道有沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作為技術(shù)是否成熟的標(biāo)志，近年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織不僅相繼發(fā)布了鋁塑復(fù)合管，增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP等ISO標(biāo)準(zhǔn)，并且已經(jīng)在起草下文中介紹的玻纖增強(qiáng)聚乙烯大直徑壓力管的ISO標(biāo)準(zhǔn)，可以看到國(guó)際上對(duì)于發(fā)展增強(qiáng)塑料管是認(rèn)可和支持的。　　國(guó)外也探索過(guò)采用纏繞熔接制造不增強(qiáng)的大直徑塑料壓力管，但是不增強(qiáng)只能應(yīng)用于很低的壓力。如芬蘭KWH公司制造了一種設(shè)計(jì)特殊的“中空壁管”　　已經(jīng)應(yīng)用在幾個(gè)低壓引水管道工程3公里直徑3m的LD-PWPE，壓力在1bar叫。多層纏繞熔接也可以提高耐壓，但是沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。例如德國(guó)克拉公司（KRAH）在十多年前制造的“克拉管”生產(chǎn)線就可以采用多層纏繞熔接制造實(shí)壁的大直徑塑料壓力管，但是一直沒(méi)有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。　　6國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)纏繞熔接增強(qiáng)大直徑塑料壓力管的探索動(dòng)向國(guó)際上發(fā)展纏繞熔接增強(qiáng)大直徑塑料壓力管比較晚也比較慢，但是探索一直在進(jìn)行。根據(jù)目前了解的信息已經(jīng)有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的是德國(guó)克拉公司開(kāi)發(fā)的PE-GF大直徑壓力管?！　】死驹缙谑侵圃炖p繞熔接成型結(jié)構(gòu)壁管生產(chǎn)線的，這種生產(chǎn)線在2000年就被引進(jìn)中國(guó)，生產(chǎn)的埋地排水管通常被稱(chēng)為“克拉管”。克拉公司很早就在開(kāi)發(fā)纏繞熔接增強(qiáng)大直徑塑料壓力管，采用的制造工藝是和制造“克拉管”類(lèi)似的纏繞熔接成型，增強(qiáng)材料是玻纖。產(chǎn)品是三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層是標(biāo)準(zhǔn)的PE100，中間層是混合玻纖（短纖維）的玻纖增強(qiáng)聚乙烯PE-GF，公司稱(chēng)這種管道為KPPS，見(jiàn)。根據(jù)克拉公司資料介紹，其內(nèi)徑范圍300mm4000mm，長(zhǎng)度6m，玻纖增強(qiáng)聚乙烯的最小要求強(qiáng)度MRS=18-種方法。　　歐美國(guó)家對(duì)于這種新型管道是積極又謹(jǐn)慎的。按照ISO9080標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)測(cè)定最小要求強(qiáng)度MRS，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISOTC 138SC2從2005年開(kāi)始起草產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（目前還在草案階段，文件是ISO/DTS29561-1.5.特種結(jié)構(gòu)，2009（1）?！　H使用聚乙烯制造高壓管道，新一代塑料管道。Dr.-Ing.ThorstenSp-th.egeplast，2010年15屆國(guó)際塑料管會(huì)議6A-5. 13屆國(guó)際塑料管會(huì)議6A-2. DN40010Bar的玻璃纖維增強(qiáng)PE管道系統(tǒng)（按照ISO CD29561）―供水管道的新機(jī)遇。2010年15屆國(guó)際塑料管會(huì)議3A-3.博祿大口徑管道應(yīng)用創(chuàng)新的解決方案作為一家創(chuàng)新增值的塑料解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，博祿為中東地區(qū)的客戶(hù)、設(shè)計(jì)顧問(wèn)公司以及工廠提供用于該地區(qū)眾多新工業(yè)廠區(qū)的大口徑聚烯烴（PO）的管道。聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）管道的卓越耐化學(xué)性和機(jī)械性能使其成為應(yīng)用廣泛的理想選擇，包括冷卻水運(yùn)輸、海水進(jìn)水口和排污口和污水處理。　　僅僅在兩年前，博祿在自己的工廠建立了一個(gè)重大突破項(xiàng)目，即在新擴(kuò)建的阿布扎比魯韋斯的博祿廠安裝了一個(gè)直徑1600毫米長(zhǎng)25公里的PE100海水冷卻管道。這些聚乙烯壓力管非常堅(jiān)硬，易于安裝，可以承受任何安裝損害，不同于以往工業(yè)冷卻水管線的玻璃纖維管。完整的管道也需要焊接，確保管道接頭無(wú)泄漏，大大提高了系統(tǒng)的耐用性。這些冷卻水管的生產(chǎn)和安裝由阿布扎比聯(lián)合管道企業(yè)負(fù)責(zé)，該企業(yè)專(zhuān)門(mén)為這一項(xiàng)目購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)新的管道擠出機(jī)和對(duì)焊機(jī)?！　∑渌S多大口徑PE管材項(xiàng)目都用于公用事業(yè)和工業(yè)應(yīng)用，這些需求導(dǎo)致在該地區(qū)安裝了更大直徑的擠出機(jī)。這意味著快速增長(zhǎng)的PE市場(chǎng)，而最近在阿布扎比的工廠產(chǎn)能擴(kuò)張將滿(mǎn)足這個(gè)快速增長(zhǎng)的需求。　　在阿布扎比，博祿將其工廠每年的PO產(chǎn)能增加了200萬(wàn)噸，成為世界上的大型石化項(xiàng)目之一，預(yù)計(jì)到2014年，年產(chǎn)能將達(dá)到450萬(wàn)噸?！　‰S著近期在魯韋斯引進(jìn)的PP制造能力，博祿為更大直徑的管材生產(chǎn)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。首次在該地區(qū)生產(chǎn)高強(qiáng)度PP高模量（HM）的管級(jí)別（例如BorECOTMBA212E）。這些材料可以被擠壓到一個(gè)可以繞軸的模型中并焊接到相鄰繞圈上，形成一個(gè)強(qiáng)大堅(jiān)硬的大口徑管道。隨著德國(guó)機(jī)械制造商Bauku開(kāi)發(fā)的最新技術(shù)的應(yīng)用，管道制造商現(xiàn)在能夠生產(chǎn)直徑長(zhǎng)達(dá)3.5米的螺旋纏繞管道，并已用于工業(yè)海水進(jìn)水口，排污口和大直徑污水處理系統(tǒng)中?！　÷?lián)合管道行業(yè)已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)Bauku設(shè)備，使它們能夠?yàn)轸旐f斯煉油廠擴(kuò)建二期TAKREER項(xiàng)目制造直徑3米的聚丙烯螺旋管道?！　∵@些管道將安裝在魯韋斯的海水進(jìn)水口及排水口應(yīng)用系統(tǒng)中。這將是對(duì)在該地區(qū)生產(chǎn)的首個(gè)同類(lèi)型管道，并通過(guò)博祿與系統(tǒng)所有者、顧問(wèn)和客戶(hù)的密切合作而率先獲得。同時(shí)，一旦這些重量輕、耐腐蝕和耐化學(xué)性的耐用管道的實(shí)際利益得到充分體現(xiàn)，很多其他項(xiàng)目也將會(huì)采用。博祿公司在2011年1月8日-11日于迪拜舉行的Arabplast展覽會(huì)上展示這些大口徑管道，為參觀者帶來(lái)深刻的印象。ffl