塑料管應用現(xiàn)狀

曾鳴鳳

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東 廣州 510665)

塑料管應用現(xiàn)狀

曾鳴鳳

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東 廣州 510665)

主要介紹了塑料管種類及應用領域，對比了國內(nèi)外的生產(chǎn)應用情況及國內(nèi)外差距。

塑料管，應用現(xiàn)狀，國內(nèi)外差距

近年來，塑料管材被廣泛應用。塑料管和傳統(tǒng)管材相比，具有重量輕、耐腐蝕、水流阻力小、節(jié)約能源、安裝簡便迅速、造價較低等顯著優(yōu)勢，受到了管道工程界的青睞。為此，許多發(fā)達國家塑料管制造商與管道工程界進行了廣泛的合作，投入了大量人力、物力和財力進行了全面的開發(fā)研究，使原料合成生產(chǎn)、管材管件制造技術、設計理論和施工技術等方面得到了發(fā)展和完善，并積累了豐富的實踐經(jīng)驗，促使塑料管在管道工程中占據(jù)了相當重要的位置，并形成一種勢不可擋的發(fā)展趨勢。

1 塑料管道種類及應用領域

1.1 硬質(zhì)聚氯乙烯(UPVC)管

UPVC管是使用最普遍的一種塑料管，約占全部塑料管材的80%。UPVC管的特點有較高的硬度和剛度、較高的抗沖擊性能和耐化學性能。許用應力一般在10MPa以上，價格比其它塑料管低，故硬質(zhì)聚氯乙烯管在產(chǎn)量中居第一位。UPVC管根據(jù)使用要求不同，在加工過程中可添加不同添加劑，使其具有滿足不同要求的物理和化學性能。硬聚氯乙烯管分有I型、II型和III型產(chǎn)品。I型是高強度聚氯乙烯管，這種管在加工過程中，樹脂添加劑中增塑劑成分為最低，所以通常稱做未增塑聚氯乙烯管，因而具有較好的物理和化學性能，其熱變形溫度為70℃，最大的缺點是低溫下較脆，沖擊強度低。II型管又稱耐沖擊聚氯乙烯管，它是在制造過程中，加入了ABS、CPE或丙烯酸樹脂等改性劑，因此其抗沖擊性能比I型高，熱變形溫度比I型低，為60℃。III型管為氯化聚氯乙烯管，具有較高的耐熱和耐化學性能，熱變形溫度為100℃，故稱為高溫聚氯乙烯管，使用溫度可達100℃，可作沸水管道用材。硬聚氯乙烯管的使用范圍很廣，可用作給水、排水，灌溉、供氣、排氣等管道，住宅生活用管道，工礦業(yè)工藝管道以及電線、電纜套管等。UPVC管根據(jù)結構形式不同，又分為:螺旋消聲管、芯層發(fā)泡管、徑向加筋管、螺旋纏繞管、雙壁波紋管。

1.1.1 UPVC 螺旋消聲管

UPVC螺旋消聲管是在管內(nèi)壁有幾條起導流作用的螺旋肋，達到降低噪音目的，主要應用于建筑排水。

1.1.2 UPVC 芯層發(fā)泡管

UPVC芯層發(fā)泡管是采用三層共擠出工藝生產(chǎn)的內(nèi)外兩層與普通UPVC相同，中間是比重0、7～0.9低發(fā)泡層的一種新型管材。單位長度的管材可減少約17%UPVC用量，同時改善了管材的絕熱和隔音性能，主要應用于排水管及護套管。

1.1.3 UPVC 徑向加筋管

UPVC徑向加筋管是采用非凡模具和成型工藝生產(chǎn)的UPVC塑料管，其特點是減薄了管壁厚度，同時還提高了管子承受外壓荷載的能力，管外壁上帶有徑向加強筋，起到了提高管材環(huán)向剛度和耐外壓強度的作用。此種管材在承受相同外荷載能力下，比普通UPVC管可節(jié)約30%左右的材料，主要用于城市排水。

1.1.4 UPVC 螺旋纏繞管

UPVC螺旋纏繞管是帶有‘T’型肋的UPVC塑料板材卷制而成，板材之間由快速嵌接的自鎖機構鎖定，在自鎖機構中加入粘結劑粘合。這種制管技術的最大特點，是可以在現(xiàn)場按工程需要卷制成不同直徑的管道，管徑可從Φ150～Φ2600mm。適用于城市排水、農(nóng)業(yè)澆灌、輸水工程和通訊工程等。

1.1.5 UPVC 雙壁波紋管

UPVC波紋管管壁縱截面由兩層結構組成，外層為波紋狀，內(nèi)層光滑，這種管材比普通UPVC管節(jié)省40%原料，并且有較好的承受外荷載能力，主要用于室外埋地排水管道、通訊電纜套管和農(nóng)用排水管。

1.2 氯化聚氯乙烯(CPVC)管

CPVC系PVC的氯化改性而成，它有效地提高了PVC的使用溫度、耐化學穩(wěn)定性、抗老化性及阻燃消煙性。綜合性能超過了一般ABS的性能，特別適用于一些對溫度及消防有特殊要求的場合。國外多用作熱水管、廢液管和污水管，我國CPVC管的應用也十分廣泛，主要在以下領域中顯示出明顯的應用優(yōu)勢。

1.2.1 油田原油集輸用管

CPVC管材的導熱系數(shù)僅為鋼管的1/200，原油在集輸過程中保溫性能很好，可節(jié)省大量的能源，另外CPVC管材摩擦系數(shù)小，在相同條件下其流量至少為鋼管的1.25倍，且重量輕，安裝快捷方便。它的優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和耐溫性再加上塑料管固有的耐磨損及不結垢的優(yōu)點，使得它在原油集輸中顯示出明顯的優(yōu)勢，且使用壽命至少為鋼管的8倍。再經(jīng)過玻纖(GF)纏繞包復增強，使用壓力可達到20～60MPa，可基本滿足低、中、高壓條件下的原油集輸。

1.2.2 化工用耐溫、耐腐蝕管道

CPVC良好的耐溫和耐化學侵蝕性，使得它能夠承受強酸、強堿及鹽水的腐蝕，且最高使用溫度可達95～98℃，它亦能滿足化工設備中所要求的機械強度。預期使用壽命可達50年。另外，CPVC材料氧指數(shù)≥50%，有極好的阻燃性和消煙性，是化工設備中需符合消防要求部分的理想管道材料。如果加工工藝和安裝恰當，可使CPVC管材具有可靠的密封性能，解決化工生產(chǎn)中跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象。

1.2.3 熱水溫水用給排水管道

采用恰當?shù)墓に嚭团浞?，CPVC可生產(chǎn)成大口徑管道，并可采用目前最可靠方便的擴口承插柔性密封圈連接，這是PP－R、PE－X及鋁塑復合管等管道所無法實現(xiàn)的，因此，它在工業(yè)、礦山、建筑、電力溫泉浴場等行業(yè)中需輸送熱水溫水的場合具有較大的應用空間。

1.2.4 高壓、超高壓電力輸送電纜護管

現(xiàn)代化城市的發(fā)展，要求埋地敷設電力輸送電纜，這就要求電纜護管具有優(yōu)良的耐熱性、絕緣性、電纜的易敷設性及阻燃性。CPVC管材恰恰具有這些性能。

1.3 聚乙烯(PE)管

聚乙烯管按其密度不同分為高密度聚乙烯(HDPE)管、中密度聚乙烯(MDPE)管和低密度聚乙烯(LDPE)管。HDPE管具有較高的強度和剛度;MDPE管除了有HDPE管的耐壓強度外，還具有良好的柔性和抗蠕變性能;LDPE管的柔性、伸長率、耐沖擊性能較好，尤其是耐化學穩(wěn)定性和抗高頻絕緣性能良好。在國外HDPE和MDPE管被廣泛用作城市燃氣管道、城市供水管道。目前，國內(nèi)的HDPE管和MDPE管主要用作城市燃氣管道，少量用作城市供水管道，LDPE管大量用作農(nóng)用排灌管道。

1.4 交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管

交聯(lián)聚乙烯是通過化學方法或物理方法將聚乙烯分子的平面鏈狀結構改變?yōu)槿S網(wǎng)狀結構，使其具有優(yōu)良的理化性能。交聯(lián)聚乙烯管制造通常有化學交聯(lián)和物理交聯(lián)兩種方法，其中化學交聯(lián)又分一步法和二步法兩種。一步法是聚乙烯原料中加入催化劑(硅烷、過氧化物)、抗氧劑，在擠出機擠出過程中進行交聯(lián)，生產(chǎn)出交聯(lián)聚乙烯管;二步法是先制造出交聯(lián)聚乙烯A、B料，然后擠出交聯(lián)聚乙烯管。物理交聯(lián)方法，通常是用電子射線或鈷60－γ射線交聯(lián)方法，聚乙烯原料通過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)成管材，然后通過電子加速器發(fā)出電子射線或鈷60－γ射線照射聚乙烯管，激發(fā)聚乙烯分子鏈發(fā)生改變，產(chǎn)生交聯(lián)反應，生產(chǎn)出交聯(lián)聚乙烯管。PE－X管主要用于建筑室內(nèi)冷熱水供給和地面輻射采暖。

1.5 三型聚丙烯(PP－R)管

三型聚丙烯是第三代改性聚丙烯，即采用氣相共聚法使PE在PP分子鏈中隨機地均勻聚合，使其具有較好抗沖擊性能、耐溫性能和抗蠕變性能，PP－R管主要應用于建筑室內(nèi)冷熱水供給和地面輻射采暖。

1.6 聚丁烯(PB)管

聚丁烯管具有獨特的抗蠕變性能，能長期承受高負荷而不變形，化學性能穩(wěn)定，可在－20℃ ～95℃之間安全使用。主要應用于自來水、熱水和采暖供熱管，但由于PB樹脂供給量小而價高等原因，國內(nèi)難以大量生產(chǎn)與應用。據(jù)悉，世界上能生產(chǎn)PB樹脂的只有二家公司。

1.7 ABS工程塑料(ABS)管

ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，具有比較高的耐沖擊強度和表面硬度，在－40℃ ～100℃范圍內(nèi)仍能保持韌性和剛度，并不受電腐蝕和土壤腐蝕，使用溫度可達90℃。所以在國外常用作衛(wèi)生潔具下水管、輸氣管、高腐蝕工業(yè)管道，國內(nèi)一般用于室內(nèi)冷熱水管和水處理的加藥管道、有腐蝕作用的工業(yè)管道。

1.8 玻璃鋼夾砂(RPM)管

玻璃鋼夾砂管是采用短玻璃纖維離心或長玻璃纖維纏繞，中間夾砂工藝制作，管壁略厚，環(huán)向剛度較大，可用作承受內(nèi)、外壓的埋地管道。玻璃鋼夾砂管具有強度高、重量輕、耐腐蝕等特點，可用于化工等工業(yè)管道，尤其適用于做大口徑城市給水排水管道。

1.9 鋁塑復合(PAP)管

鋁塑復合管道是通過擠出成型工藝而生產(chǎn)制造的新型復合管材，它由聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)、膠粘劑層、鋁層、膠粘劑層、聚乙烯層(或交聯(lián)聚乙烯)五層結構構成。鋁塑復合管根據(jù)中間鋁層焊接方式不同，分為搭接焊鋁塑復合管和對接焊鋁塑復合管。鋁塑復合管可廣泛應用于冷熱水供給和地面輻射采暖。

2 塑料管生產(chǎn)應用情況

2.1 國外塑料管生產(chǎn)應用情況

在國外，塑料管材正不斷替代金屬或其他傳統(tǒng)材料的管材，發(fā)展十分迅速。從1980～1990年的10年中除塑料管以外，其它各種材料的管材增長率總和不足2%，而塑料管的增長率是其它各種管材增長率總和的4倍，達到8%，進入90年代塑料管的需求量仍以每年4.2%的速率增長，其產(chǎn)值大約以每年8%的速率遞增。美國1997年塑料管材量為216萬噸，歐洲1996年為147萬噸，日本60萬噸。

在國外，從50年代開始就把硬聚氯乙烯(UPVC)制品用于建筑工程中。美國:用于自來水管、煤礦用管、灌溉用水管的壓力管道占總量的40.4%;用于下水、污水、通風的UPVC管道為17.3%;電工穿線管方面用的管道為14.08%;市政工程污水排放用的UPVC管道為22.93%;其它用途占5.24%。日本:UPVC管道的消費情況(占總量的百分數(shù)):上水管17.2%;農(nóng)用管 5%;下水管 17.58%;工業(yè)污水管 6.8%;設備排水 32.6%;穿線管 1.68%;其它5.7%;特殊用管13.24%。西歐國家塑料管道分布領域:壓力管68%;非壓力管17%;管件5%;其它10%。

1995年，UPVC管材人均消費量，美國高達8.3Kg，日本4.27Kg，西歐4.18Kg，加拿大4.07Kg。聚烯烴管材的人均消費量西歐各國較高，平均高于4kg。1995年美國HDPE人均消費量已達1.38Kg，美國ABS管材人均消費量為0.23Kg。

2.2 國內(nèi)塑料管生產(chǎn)應用情況

我國自20世紀80年代初開始，系統(tǒng)地研究在市政工程和建筑工程中塑料管的應用。10年來，塑料管在工程應用中得到了很大發(fā)展，不僅在數(shù)量上而且在品種和規(guī)格上得到很大發(fā)展。先后開發(fā)出了聚氯乙烯(PVC)管、玻璃鋼夾砂(RPM)管、聚乙烯(PE)管、鋁塑復合(PAP)管、交聯(lián)聚乙烯(PE－X)管、聚丙烯(PP－R)管、氯化聚氯乙烯 (CPVC0、ABS)管、工程塑料(ABS)管、鋼塑復合(SP)管等塑料管。

1996年，我國各種塑料管材的總產(chǎn)量已達43.5萬噸，其中，UPVC管材24萬噸，占55%;PE管材18萬噸，占41%;PP管材 1.5萬噸，占3.3%。盡管UPVC管材產(chǎn)量已達24萬噸，但人均消費量還不到0.2Kg，遠低于美、日、歐的人均消費量。根據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，1997年全國塑料制品的總產(chǎn)量為1534萬噸，其中塑料管材為87萬噸，已成為塑料行業(yè)中一個主導產(chǎn)品。另據(jù)中國塑料加工業(yè)協(xié)會塑料管道制品專業(yè)委員會的不完全統(tǒng)計，1998年UPVC管材、管件總產(chǎn)量為35萬噸，比1997年增長了10萬噸，創(chuàng)造了歷史最好水平。

3 結束語

塑料管的發(fā)展方向，從目前來看應用主要以UPVC和PE管為主，并大力發(fā)展新型復合、改性塑料等。塑料管的生產(chǎn)應用情況，我們一方面要認識到塑料管道行業(yè)發(fā)展速度之快，另一方面要認識到國內(nèi)與國外相比仍然存在一定差距。

［1］齊麗紅.淺談給排水常用管材［J］.塑料技術，2010，36(2):42－43.

［2］王占杰.中國塑料管道行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.中國塑料 ，2010，24(1):1－5.

［3］中藍晨光化工研究院有限公司《塑料工業(yè)》編輯部 ，2008～2009年世界塑料工業(yè)進展［J］.塑料工業(yè) ，2010，38(3):1－35.

［4］沃奇中，陳毅明.PVC－U加筋管的生產(chǎn)工藝研究及其品質(zhì)影響因素分析［J］.中國塑料，2010，24(10):76－80.

［5］陳斌武.氯化聚氯乙烯的發(fā)展前景［J］.聚氯乙烯 ，2010，38(10):1－5.

［6］Eur Plast.News，2009(4):18.

［7］國家發(fā)展改革委員會，QB/T 2782－2006埋地用硬聚氯乙烯(pvc－u)加筋管材［s］北京:中國標準出版社會，2006.

［8］Mod plast，2008，(7):24.

［9］Mod plast，2008，(7):25.

［10］Mod Plast，2009，(5):24.

［11］Plast Technol，2008，(12):27.

［12］Plast Technol，2008，(10):31

［13］Kunstotoffe Int，2008，(10):51－52.

［14］Eur Plast News，2009，36(1):19.

［15］沈清，陳劍平.水相懸浮法氯化聚氯乙烯生產(chǎn)技術［J］.中國氯堿，2002，(8):23－26.

［16］張家杰.氯化聚氯乙烯產(chǎn)需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.聚氯乙烯，2005，(10):13－16.

［17］張家杰.氯化聚氯乙烯的生產(chǎn)及市場分析［J］?；ぜ夹g經(jīng)濟，2004，22(6):22－24.

［18］化學經(jīng)濟，2009(4):18.

Application Present Situation of Plastic Tubes

ZENG Ming-feng
(Guangzhou Research Institute Co.Ltd.of Synthetic Materials，Guangzhou 510665，Guangdong，China)

The types and applications of plastic pipes were mainly introduced，the production applications and the difference of plastic pipes at home and abroad were compared.

plastic tube，application present situation，difference at home and abroad

TQ323

2012－05－21