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高密度聚乙烯HDPE管道制作人：cheer97321制作日期：2014年03月21日一、行业的概况一、综述20世纪90年代以来我国的合成树脂工业蓬勃发展，产量和消费一直保持着良好的增长势头。目前，我国合成树脂生产能力，列美国、日本、德国、韩国之后，居世界前五位。但是，塑料管道所需的各种专用树脂尚有较大缺口，在我国虽然PE和PP树脂产量很大，但适合做管材的树脂不多，尤其是适合做城市供水、城市燃气输送用的PE管专用料和建筑冷热水用的PP-R专用料更少，还需进口一定数量的塑料管道专用树脂。我国塑料管道发展很快，质量在不断提高。目前，已初步形成以聚氯乙烯（PVC-U）管、聚乙烯（PE）管和聚丙烯（PP-R）管为主的塑料管产业。其中聚乙烯（PE）管由于其自身独特的优点被广泛的应用于建筑给水，建筑排水，埋地排水管，建筑采暖、输气管，电工与电讯保护套管、工业用管、农业用管等。其主要应用于城市供水、城市燃气供应及农田灌溉。二、聚乙烯PE原材料聚乙烯塑料主要分两大类：高密度聚乙烯HDPE（低压聚乙烯）和低密度聚乙烯LDPE（高压聚乙烯），高密度聚乙烯是乙烯单体在低压状态下共聚而成，故又称作低压聚乙烯，低密度聚乙烯是乙烯单体在高压状态下共聚而成，所以又称作高压聚乙烯。聚乙烯材料的应用非常广阔，管材领域只是聚乙烯应用领域中其中一个重要方面。由于HDPE和LDPE物理性能上存在差异，所以两种材料在管材应用领域上各有不同：低密度聚乙烯（LDPE）具有良好的柔韧性。但是，抗压耐压强度较低，所以只能用于低压力小直径的管材，它经常被制作成盘管而用于农村改水和一些非长期使用的场合。而高压聚乙烯材料由于具有较好的抗压性能，所以HDPE广泛应用于压力管领域（比如给水、供气、城市排水等）。材料命名:聚乙烯管材料按下列步骤命名:1、按照GB/T18252用挤出成形的塑料管，做塑料管材的长期耐内压蠕变试验，确定材料与20℃,50年,预算槪率97.5%相应的静液压强度σLPL。2、按照下表，依据σLPL换算出最小要求强度（MRS），乘以10得到材料的分级数。3、根据材料的分级数,对材料进行命名。σLPL，MPaMRS,MPa材料的分级数材料的命名6.30～7.998.00～9.9910.00～11.196.38.010.06380100PE63PE80PE100国际标准ISO4427-1996根据管材的最小要求强度（MRS）将管材用聚乙烯材料分为PE32、PE63、PE80、PE100。也就是说：PE80通俗解释就是：该材料管材在20℃，连续受压50年不破坏，管壁承受最小要求强度是：8.0Mpa；PE100通俗解释就是：该材料管材在20℃，连续受压50年不破坏，管壁承受最小要求强度是：10.0Mpa；如此类推。因PE32、PE63级原料承压能力低，现在已经基本上退出了压力管道领域，而大量用于薄膜、包装袋领域。PE管材的发展大体分三个阶段.第一代PE管材，树脂共聚单体相当低，为提高性能，不得不通过高分子量来进行补偿。这类树脂最小要求强度低，承压能力低，不得不依靠提高壁厚以满足承压要求，在同样的压力和直径下，聚乙烯管的管壁比聚氯乙烯管厚一倍以上，这就导致成本过高。这类树脂就是PE63和PE63以下等级，即为第一代高密度聚乙烯树脂。因其受到成本的约束，未能得到很好的发展，只能用在低压下小直径领域。第二代树脂即为目前的PE80级材料，在第一代树脂的基础上，考虑到20℃时长期静液压强度的要求，提高了共聚单体含量，极大地改进了聚乙烯PE管材级树脂的耐环境应力开裂ESCR性能；同时稍微降低分子量，继而提高了树脂流动性能，更加利于加工。第二代PE树脂的主要缺点是：如果进一步提高耐环境应力开裂ESCR性能，就会较大的损失材料的耐压性能，从而降低使用管材的压力等级。另一方面，如果想进一步提高耐压等级，就增大了长期使用发生脆性破裂的可能行，因而受到了一定的局限第三代树脂即为PE100级，具有双峰分子量分布，使得管材具有了较高的密度和刚度，长期使用的蠕变能力大大提高，同时又保持了非常好的耐环境应力开裂ESCR能力，具有显著的抗裂缝快速增长能力，更重要的是在同样使和压力下可以减少壁厚，增加输送截面，（例如在10巴压力下输送水，Φ200直径的PE100聚乙烯管比Φ20PE80的聚乙烯管壁厚可以减少33%，输送截面增加16%）。随着聚乙烯技术的改进、经济效益是显著的，最近有报道说，第四代聚乙烯管材料PE125已经开发成功，由此可以预测，更大直径，更具经济性的聚乙烯压力管道更具有广阔的使用领域。现在无论是给水管材还是让其管材，基本上都不再使用PE32、PE63级原料，主要使用PE80、PE100级原料，尤其是PE100级原料。PE80级和PE100级原料有白色基料和混配料两种：混配料是指本身具有分散的炭黑粒子和优化的稳定剂体系，均匀性好，炭黑分散性好，性能稳定，承压能力极高，保证材料具有良好的耐候性和长期的热稳定性，主要用于生产燃气管材；而采用白色基料添加黑色色母料即“白+黑”的方法存在着一定的不稳定因素：A、炭黑品种选用难达到合理程度；B、炭黑加入量难达到标准要求；C、炭黑分散达不到标准要求；D、色母基料的选用随意性大，难以保证质量。因此，“白加黑”的方法对管材的寿命，应力开裂性能，卫生安全性都存在着一定的隐患，尤其燃气管材是严禁使用”白加黑“的方法的，必须采用混配料。三、HDPE原材料性能指标及常用牌号PE原料的性能指标见下表:项目性能要求碳黑含量1)，（质量）％2.5±0.5碳黑分散2)≤等级3颜料分散3)≤等级3氧化诱导时间（200°C）≥20min熔体流动速率3)，（5kg，190°C），g/10min与产品标称值的偏差不应超过±25％注：1）仅适用于黑色管材料。2）仅使用于蓝色管材料。3）仅使用于混配料。常用原料牌号原料牌号生产厂商原料级别P110A韩国三星PE1008001台塑集团PE100YGH041上海石化PE100YGH041T（黑）上海石化PE100GC100S吉林石化PE1004902T扬子石化PE100P6006(黑)沙特SABICPE100P6006N沙特SABICPE100PN-049-030-122中沙天津PE100TUB121N300独山子PE100P600大韩油化PE1007600M燕山石化PE100四、PE管道性能指标4.1、执行标准PE给水管材严格执行GB/T13663-2000，PE给水管件执行标准GB/T13663.2-2005，同时参照ISO4427-1996。卫生指标符合GB/T17219-98。4.2．外观颜色PE给水管管材的颜色为黑色，表面有至少三条醒目的蓝色色条；还可根据客户需要生产全蓝色或黑色管材。但是埋地管材必须是黑色管材。我公司主要生产黑色带蓝条管材。PE给水管件为黑色和蓝色，我公司主要生产黑色PE给水管件。4.3．系列及规格PE给水管材按所用原料分为PE80和PE100两大系列。其中PE100系列可分为SDR11（PN1.6）、SDR13.6(PN1.25)、SDR17(PN1.0)、SDR21(PN0.8)、SDR26(PN0.6)五个等级；PE80系列分为SDR11(PN1.25)、SDR13.6(PN1.0)、SDR17(PN0.8)、SDR21(PN0.6)、SDR33(PN0.4)五个等级。SDR值的计算公式为SDR=D(管材公称外径)/e（管材公称壁厚），可根据该公式计算相应规定的管材壁厚等，常用规格尺寸见下表。我公司现在可生产外径ø20-ø400mm的各个压力等级的管材。PE给水管件不再按压力等级进行分类，是按SDR值分的，主要分为SDR11和SDR17两个系列，我公司主要生产SDR11系列。平均外径SDR26SDR21SDR17SDR13.6SDR11不圆度0.60.81.01.251.6壁厚壁厚壁厚壁厚壁厚20+0.32.3+0.51.225+0.32.3+0.51.232+0.32.4+0.53.0+0.51.340+0.42.3+0.52.4+0.53.0+0.53.7+0.61.450+0.52.3+0.52.9+0.53.7+0.64.6+0.71.463+0.62.5+0.53.0+0.53.7+0.64.7+0.85.8+0.91.575+0.72.9+0.53.6+0.64.5+0.75.6+0.96.8+1.11.690+0.93.5+0.64.3+0.75.4+0.96.7+1.18.2+1.31.8110+1.04.2+0.75.3+0.86.6+1.08.1+1.310.0+1.52.2160+1.56.2+1.07.7+1.29.5+1.511.8+1.814.6+2.23.2200+1.87.7+1.29.6+1.511.9+1.814.7+2.318.2+3.64.0250+2.39.6+1.511.9+1.814.8+2.318.4+3.622.7+4.55.0315+2.912.1+1.915.0+2.318.7+3.723.2+4.628.6+5.711.1400+3.615.3+2.319.1+3.823.7+4.729.4+5.836.3+7.214.0PE100级管材常用规格尺寸表4.4．长度PE管材的直管一般为6米、9米或12米，也可根据客户的要求供货。外径小于63mm的管材还可以盘卷，判卷长度一般为100米或200米，也可根据客户要求供货。我公司生产的主要是6米的管材，盘管主要为ø32mm以下管材，其中ø32mm的为100米，ø25mm和ø20mm的为200米。长度偏差不得有负偏差。4.4．性能指标项目环向应力,MPa要求PE63PE80PE10020℃静液压强度(100h）8.09.012.4不破裂,不渗漏80℃静液压强度(165h）3.54.65.5不破裂,不渗漏80℃静液压强度(1000h)3.24.05.0不破裂,不渗漏断裂伸长率,%--≥350纵向回缩率(110℃)%--≤3氧化诱导时间(200℃)min--≥20耐候性(管材累计接受≥3.5GJ/m2老化能量后)仅仅针对蓝色管材80℃静液压强度(165)不破裂,不渗漏断裂伸长率,%≥350氧化诱导时间(200℃),min≥10决定HDPE管道质量有三大因素：生产原料、生产设备和生产工艺。在很大程度上，PE原料的好坏决定了管道的质量，长期静液压试验是验证原材料合格的唯一性。合格的原材料、高性能生产设备、完善的生产工艺将决定了PE管道质量。在PE管材的生产过程中严格选用国内外合优质的PE原料,绝不添加任何再生料，生产设备采用国内先进水平的专用PE管材挤出机组，先进适宜的生产工艺，高素质的员工队伍，完善齐全的实验检查设备，充分保障PE管道的优质质量。三、技术能力采用北欧化工双峰聚乙烯压力管专用料。具有优良的柔韧性和良好的长期耐压强度，同时具有极好的抗慢速裂纹增长（SCG）和抗快速裂纹扩展性能（RCP）。和传统的PE原料相比，其具有更加的良好的耐候性，长期热稳定型和优异的基础性能。复合模头真空冷却定型原材料进厂检验PE专用料专用色母料混合专用烘干机烘干单螺杆挤出二级真空冷却定型三级冷却定型四级冷却定型牵引喷码切割检测包装入库PE专用料标识色母粒料混料标识线单螺杆挤出PE管材生产工艺流程示意图：PE管件采用国际国内管材同牌好原料，绝不添加任何再生回用料及回头料，使用国内外先进的注塑机，经混合、烘干、注塑、冷却定型、修饰、检验、包装而制成。带有嵌件的管件所用的铜为专用铜和铜的表面镀镍。PE管件生产工艺流程示意图：精密专用模具冷却原材料进厂检验PE专用料专用色母料混合专用烘干机干燥单螺杆注塑修饰检测包装入库我公司拥有国际国内一流的PE专业生产线，共计10余条生产机组，每月生产PE管材1000吨，每年产量可达10000吨。管件生产线45条，配套管件模具200多副，完全能满足管材管件的配套问题。公司具有先进的质量检测理念，配置了大量先进检测设备，严格按照国家标准要求进行出厂检验和型式检验。公司建立了西南地区一流的理化实验