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PE管材的用途

點擊次數:   更新時間:2014-04-11 08:38     來源:www.baidulink.net關閉分    享:
PE管材與傳統的金屬管和其它塑料管相比,具有密度低、強度與質量比高、脆給溫度化低、韌性好、耐腐蝕絕緣性能好、易著色、易于施工和安裝等特點、廣泛應用于市政和建筑給排水、燃氣、供熱采暖、電線電纜穿線、農用節水灌溉和工業排污、礦山礦物輸送等領域。與鋼管相比,成本可降12%左右,工作壽命長,可達成50a(鋼管一般為20a),而且維護費用低。在國外的發達國家和地區,PE管是城際埋地燃氣管道中的占有量已達90%以上,在供水管所占市場份額達60%,并且國外在PE管材方面憶經建立起了非常成熟的標準的施工規范。在我國,鍍鋅管逐步被禁用后,PE管在建筑供水等領域很有競爭優勢,在燃氣、工業供排水、通訊、農業灌溉等領域PE管材也呈迅速增長的態勢,但有些領域的管材標準和規范還未跟上,在一定程度上影響了PE管材的應用和發展。
 
PE管材的分類方法很多,種類也很多。按用途分,可分為建筑和市政給排水管室外燃氣管、農用灌溉管、穿線管(電線、電纜及光纜)、排污管等。表1列出了幾種常見用途的PE管材。按管材品質和結構分,PE管材可分為普通PE管、鋁塑復合管、鋼塑復合管、鋼塑復合管、加筋(筋為金屬絲,網等)管單/雙壁波紋管、螺旋管、光纜用硅芯管等。按原材料密度分,可分為高密度管、低密度管以及中密度管(中密度管因用途與高密度管相同,常視為高密度管的一種)。
 
表1 PE管的用途
 
種類 市政給水 市政排水 建筑給水 建筑排水 室水燃氣 熱水采暖 礦物輸送 穿線管 農用灌溉 排水管 
HDPE(含雙峰) / —— / —— / / —— / / / 
MDPE —— —— / —— / —— ——  —— —— 
UHMWPE —— / —— —— —— —— / —— —— / 
LDPE/LLDPE —— —— —— —— —— —— ——   —— 
PE-X —— —— / —— —— / —— / / / 
 
注:/-可以使用,—-不使用。
 
近幾年,單純用密度已無法準確反映PE作為管材的本質性能,目前國際上通行的分類方法是根據PE管的長期靜液壓強度對管材及其原料進行了嚴格的分類,分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個等級,PE80和PE100級的中高密度PE管材能夠用于輸送燃氣,而PE63以下的PE管主要用于熱水管和排污、灌溉管等。2000年韓國三星推出了更高標準的PE管材PE112,在強度和耐用性上被認為是目前最好的。熱水管和采暖管一般采用交聯PE管(PE-X)或復合管,成本較高,國外已經開發成功了HDPE耐熱管,其最高使用溫度在120攝氏度左右。近幾年開發的超高相對分子質量PE(UHMWPE)管可用于許多特殊領域,預計將有較好的發展。目前我國各類PE管基本都有一定的市場份額,也都有一批企業在生產,但上規模、上檔次的廠家并不多.
 
目前國內高檔專用管材料市場基本是進口料的天下,如燃氣管材料,國內管材加工企業多用于飛利浦的TR18、BP的PC2040、SOLVAY的TUB101和北歐化工的ME2418等,而國產管料還沒有通過國際權威部門的燃氣專用料質量認證。就產PE80的質量要求,可以滿足燃氣管材的質量要求。目前齊魯和金菲都在積極進行質量認證工作。因此可以預計,今后國內管材專用料市場的競爭是非常激烈的幾種國內市場常見的管材專用料的性能見表2。
 
表2 目前國內使用主要管材料的性能指標
 
牌號 2480/2400 6100M TR480 PH150 TUB101 PC2040 TR418 ME2148 
生產公司 齊魯石化 揚子等 金菲石化 韓國現代 SOLVAY BP PHILIPS 北歐化工 
密度/kg 942/939 >951 944 938 949 940 950 939~949 
熔體流動速率/g.(10min)-1 0.09/0.15 0.1~0.2 0.11 0.13 0.15 0.2 0.1 0.2 
屈服強度/MPa >20/>30 >18 22 >19 22 >30 >30 19 
斷裂伸長率/% >400/>800 >400 >500 >800  >500 >500 >600 
維卡軟化點/攝氏度 110/120    127 119 - - 
沖擊脆化溫度/攝氏度 <-90/<-180 <-90 <-90 <-90  <-118 <-118 <-70 
ESCR(F50)/h >1000/>1500 >1000 >1000 >1500 >1000 >1000 >1000 >5000 
聚合類型 丁烯/已烯 丁烯 丁烯/已烯 丁烯 雙峰 已烯 已烯 雙峰 
相對分子質量分布 寬 〈70  寬 中    
主要用途 夾克管、水管、燃氣管等 水管、工程管等 水管、燃氣管、工程管等 夾克管、水管等 燃氣管、水管等 燃氣管、水管等 燃氣管、水管等 燃氣管、水管等 
目前國內應用情況 A/D A A A A A A A 
 
注:A-大量應用,D-正在開發
 
眾所周知,已烯共聚、雙峰HDPE及MDPE管材料性能優良,耐環境應力開裂、加工和制品性能均好于丁烯共聚產品,目前已經成為世界范圍PE管材專用料的主導方向,國內企業也應當盡快開發,并且日投放市場。此外,UHMWPE作為一種新型管材料,市場前景看好。由于其相對分子質量大(一般150萬以上,普通PE在2萬~30萬),熔融粘度高,難于加工,過去主要用于板材生產;近幾年隨著加工工藝和設備水平的提高,開始廣泛用于管材生產。也正是由于UHMWPE樹脂的特殊性能,使它具有普通PE和工程塑料無法比擬的特殊性,如極佳的耐磨、耐沖擊、自潤滑、耐腐蝕、耐低溫、吸收沖擊性等綜合性能,因此可廣泛用于工業及民用一些特殊領域,如用開面粉加工、礦業和化工等企業的固體顆粒、粉末、固液混合物、液體氣等介持質輸送。目前國內UHMWPE產量不足20kt(大都采用淤漿法生產)其中,北京助劑二廠的年產量最大,達10kt多,上海合成樹脂科研所年產量2kt左右,其它企業的產量加起來不足3kt,齊魯石化通過幾的努力于去處開發成功了低壓氣相法生產UHMWPE工藝,并試產了一批產品,市場反應良好,產品供不應求,今后將根據市場需求情況增加產量。國內目前UHMWPE市場份額在40kt左右,其中用于管材生產的不足10kt。
 
“以塑代鋼”已成為我國管道工業21世紀發展的必然趨勢。目前,HDPE管材的發展應用如日中天,方興未艾。預計2005年,在全國新建、改建、擴建工程中,塑料管道采用的比例分別為:建筑排水管道70%,建筑給水和熱水供應管道60%,電線護套管80%,建筑雨水排水管道50%,城市供水管道(DN400mm以下)50%,村鎮供水管道60% ,城市排水管道20%,城市燃氣管道(中低壓管)50%。2000年全國塑料管道需求量為1000kt多,2005年將達到2000kt,2010年將達到3000~4000kt;其中PE管材的比例將從2000年的36%提高到2005年的45%和2010年的60%。而HDPE管材在PE管材中占的比例相當大,且性能價格比優于其它塑料管材。因此,預計隨著國內經濟的發展和各類工程質量要求的不斷提高,HDPE管材市場潛力巨大應用將日益廣闊。
 
2.1 燃氣管
 
我國從1982年開始使用HDPE燃氣管,目前國內燃氣管的生產能力超過120kt/a,由于設計標準、應用習慣以及應用技術等方面的原因,HDPE燃氣管材的實際需求量僅為50kt/a,占整個燃氣管材市場的14%左右,與發達國家存在著較大的差距。美國HDPE管道占燃氣輸送管的比例為90%,歐洲為60%~70%。隨著燃氣管的應用技術的完善和人們對HDPE燃氣管材優越性的認識,HDPE燃氣管市場潛力很大。今后我國能源結構向天然氣轉變,西氣東輸工程,建設跨越全國的天然氣輸送管網。2005年全國將有148個城市利用天然氣,天然氣利用量將達到每年200億立方米。估計需改造和新建的城市管網約19*104km(不包括天然氣輸干管和戶內管道),除去現有城市管道4.6*104km,需新鋪設的管道長度約14.4*104km。按其管道規格,分配情況大致為:管徑200mm至400mm的管道約4.3*104km,管徑80mm至200mm管道約8.7*104km,其它1.4*104km。其中如果有50%采用HDPE管,預計到2005年HDPE管材需求量達80kt以上。目前用于燃氣管的HDPE基本全部為進口料,主要有FINA公司的3802、BP公司的PC2040Y(黃色)、MD20YW(黃色)、MD20BK(黑色)、北歐化工的ME2421(黃色)、ME2418(黑色)、NESTE公司的2490等。隨著燃氣管向大口徑、高壓力的方向發展,對材料提出了更高的要求,如SOLVAY公司的EltexTUB120O 為中密度雙峰分布PE,還有美國FINA公司的PE3344N、PE3814N,這些產品具有抑制快速裂紋擴展的能力,特別適宜生產大口徑燃氣管。
 
2.2 室內外給水管
 
根據國家建設部關《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》的要求,各地建委開始積極推廣塑料給水管,以替代材質差、強度低、腐蝕嚴重、影響水質的灰鑄鐵管和鍍鋅管等,以提高供水水質及安全可靠性,降低給耗,降低漏耗和藥耗。這為塑料管材發展提供了良好的契機,也為擴大塑料管材的應用領域提供了發展空間。而HDPE管材耐腐蝕,無結垢層,不滋生細菌、材質無毒,安全衛生,水質優異;具有良好的強度、剛度和彈性、韌性,能有效承受要求的內壓力和外載荷,且管接頭強度高。供水安全可靠;超低摩阻,輸水能力不隨時間變化,節約能源,降低電耗;鋪設在腐蝕性的土壤中、地震多發地區和經常結冰的地區、山地和沼澤地區,肯有更大的競爭力和技術經濟效益。目前,城鎮的供水、海水淡化等工程,越來越多地采用HDPE管材。2001年我國HDPE給水管材處需求量為70kt左右,今后隨著我國城市自來水普及率的不斷提高,城市供熱、制冷工程的快速發展和城市建設的日益規范,對優質HDPE給水管材的需求量將會越來越大。預計到2005年,我國城市和農村室內外給水管鋪設將達到4*104km,其中40%應用塑料管材,再加上用襯管法修復舊管線的用量,這個領域的塑料管材市場需求量在30kt,其中PE管材140kt。
 
2.3 用于金屬管道包覆管(夾克管)
 
HDPE包覆管與傳統的材料相比,具有保溫效果好、壽命長、防腐效果好、施工方便、節能降耗等優點,廣泛應用于集中供熱、采暖、制冷和防腐工程。據預測,今后這一領域的年消費增長速度為8%,2005年國內需求量達40kt~60kt。
 
2.4 農田節水灌溉管
 
我國水資源短缺,可利用水資源總量為2.8億立方米,人均占有量僅為1800立方米,僅為世界平均水平的1/4。每處用水總量在5000億立方米,其中農業用水占用80%左右,而農用水浪費現象十分嚴重。我國的西部地區大開發戰略的實施,“十五”期間將新增節水灌溉面積1.5億畝,其中噴灌7900萬畝、滴灌1000萬畝、管道輸水1400萬畝,完成這項工作需要各類管材、管件、噴頭等1000kt多,增加投資1000多億元其中一部分將采用PE材料,預計到2005年和2010年該領域的PE管市場份額將分別達80kt和200kt。
 
2.5 排水、排污管
 
排水、排污管是PE管應用較多的領域。發達國家排水、排污管是塑料管應用最大的領域。我國原來多用聚氯乙烯管。近年來PE管的使用量迅速增加,國內埋地HDPE排水管和排污管的工作剛剛起步,但隨著國家對環境保護的重視,這一領域市場潛力很大。預計到2005年,該領域的HDPE管需求可達30kt~50kt。
 
2.6 電線電纜穿線管及光纜護套管
 
目前,通迅電纜(光纜)的護套管主要采用PE管而穿線管部分采用PE管。我國有不少企業生產護套用雙壁波紋管,年產量在50kt左右,其中約30%是HDPE雙壁波紋管,而光纜護套中被稱為“硅芯管”的HDPE的新產品,在通迅建設中已大量應用。目前國內只有上海金菲生產用于硅芯管HDPE樹脂,產量10kt多。隨著我國通迅工業的發展,對硅芯管需求量急劇增加,從1997年上海第一家生產硅芯管,現在已有5、6家10kt級生產企業,總能力約達100kt。一條新建高速公路一般要預埋20條硅芯管,估計我國每年僅為此配套的硅芯管市場在超過20kt,預計2005年通迅領域PE管的市場有40kt~50kt。
 
2.7 UHMWPE管材市場前景
 
UHMWPE作為一種特殊的HDPE樹脂,其管材在國內外還只是剛剛起步,但由于其綜合性能優異,在進行粉/粒料、漿體、液體及氣體的耐磨和耐腐蝕輸送方面具有其它管材無可比擬的優越性,因此一出現就倍受人們的一青睞。今后在以下幾個領域應用前景廣闊:
 
糧食輸送:由于其具有極高的耐磨性、自潤滑性和優良的衛生性,可廣泛用于谷物等粉狀或顆粒狀固體輸送。改善了環境,減少了噪音。
 
熱電行業:適用于火力發電廠的排灰管,不結垢、不用清洗,每年可節省大量用于清洗傳統金屬管道的費用。
 
建材業:適合建筑材料,如沙(砂)石、水泥、混凝土、石灰等的輸送。輸送阻力比金屬管小25%,可大大提高輸送效率。
 
煤炭、采礦業:應用于煤炭采選及輸送,鐵、錳等黑色金屬礦和銅、金、鉛、鎢、鉬等有色金屬礦采選及石灰石、鋁土、石膏等非金屬礦采選。
 
化工原料及油、氣輸送:由于其具有優良的耐化學腐蝕性,在耐磨工業管道中完全可以替代鋼管用于化工企業和腐蝕性環境地區輸送強腐蝕性的化工原料。
 
水利業:用于挖泥船和江、河、湖、海清淤工程泥沙輸送管,替代碳鋼管可防腐蝕。由于其耐磨性比碳鋼管提高8倍,使用壽命長達60a,輸送成本降低,并且質量輕,安裝方便。
 
如果UHMWPE管在以上領域中廣應用,保守地計算,市場年需求量為60kt~80kt.由于UHMWPE加工難度大,技術含量高,目前國內這類管材生產企業還不多,年總產量在10kt左右,遠遠滿足不了市場的需求。
 
3 管材加工企業簡況
 
我國政府從1994年開始由建設部、原化工部、原中國輕工總會、國家建材局、原中國石化總分司五個部委聯合組織“全國化學建材協調領導小組”制訂和發布有關大力發展化學建材的目標、規劃、政策、規范等,在短短幾年中,我國塑料管材獲得了迅猛的發展,1994年全國塑料管材生產能力為240kt,產量為150kt,2000年能力為1640kt,產量1000kt多(其中PE管材產量約360kt),管材的生產線已達3000余條。其中有純PE管生產企業近150余家,有近100家是生產農村給水管和農業用灌溉管,年生產能力達到450kt(實際產量約300kt)。有鋁塑復合管生產企業近300家,生產線達到300余條。生產能力達到8億m/a。有交聯PE管生產企業近100家,生產線達到100多條,生產能力達到5億m/a。有UHMWPE管材生產企業10家左右,加工能力約10kt。
 
有一些具有一定規模的廠家,如生產供水管和夾克套管為主的天津保溫管廠,生產大口徑雙壁波紋管的山西塑料制品總廠,生產農用灌溉用管為主的新疆天業股份公司、萊蕪塑料制品總廠的北京大興塑料制品廠,生產燃氣管材的青島文豪管業有限公司和常州增強塑料廠,生產地板采暖管的河北武邑德鑫塑料管材有限公司,另外還有福建三明強力管件有限公司、青島宏信塑膠有限公司,濟寧工程塑料總廠、海拉爾市第一塑料廠、安徽國風塑業集團、遼寧北方龍馬塑料有限公司等30余家較大的HDPE管材生產企業。但從目前來看,生產規模在10kt以上的企業還不多,大部分企業生產能力在10kt/a以下,還有些的在1kt/a,以下。另一方面,還存在著一些生產設備陳舊、產品質量差的加工企業,給PE管材的發展帶來了一些不利影響。
 
在許多領域,HDPE塑料料管逐步替代金屬管和部分PVC管已是勢所趨,市場的潛在需求量很大,且不飽和,但對未來都充滿信心.我們應該看到,隨著人們對HDPE管材的優越性、可靠性的認識;隨著有關國家產品標準、施工規范的不斷完善,HDPE的應用將日益廣泛。
 
燃氣管料質量認證較為繁瑣且要求非常嚴格建議國內PE生產企業在開發的初期階段就著手質量認證工作。已有產品應加快認證的進程,盡快拿到進入燃氣管材市場的通行證,打破進口料的壟斷局面。加快高檔次管材料的開發,擴大中低產品的市場,形成高、中、低檔產品系公。有條件的企業及早將雙峰HDPE和MDPE管材料沒投放市場。
 
國家有關部門盡快修訂1995年的塑料管材標準,盡可能向國際標準靠攏,使新標準既符合我國國情又有利于國內管材出口。
 
  我國HDPE管材加工業由于起步較晚,設備技術和國外差距還不算大,只是目前市場較為混亂,生產規模普遍較小,缺乏有效的監管手段。國家有關部門應統一規劃、統一部署,加大監督和制約力度。并重點扶持和建設一批規模大、技術先進和有較強研發能力的企業,以帶動整個管材行業健康、有序地發展.

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