PE管材的用途
PE管材與傳統(tǒng)的金屬管和其它塑料管相比,具有密度低、強度與質(zhì)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(nóng)用節(jié)水灌溉和工業(yè)排污、礦山礦物輸送等領(lǐng)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(fā)達國家和地區(qū)，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(jīng)建立起了非常成熟的標準的施工規(guī)范。在我國，鍍鋅管逐步被禁用后，PE管在建筑供水等領(lǐng)域很有競爭優(yōu)勢，在燃氣、工業(yè)供排水、通訊、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域PE管材也呈迅速增長的態(tài)勢，但有些領(lǐng)域的管材標準和規(guī)范還未跟上，在一定程度上影響了PE管材的應用和發(fā)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(nóng)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(zhì)和結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(nóng)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(zhì)性能，目前國際上通行的分類方法是根據(jù)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(lián)PE管（PE-X）或復合管，成本較高，國外已經(jīng)開發(fā)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(fā)的超高相對分子質(zhì)量PE（UHMWPE）管可用于許多特殊領(lǐng)域，預計將有較好的發(fā)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(yè)在生產(chǎn)，但上規(guī)模、上檔次的廠家并不多. 目前國內(nèi)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(nèi)管材加工企業(yè)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(chǎn)管料還沒有通過國際權(quán)威部門的燃氣專用料質(zhì)量認證。就產(chǎn)PE80的質(zhì)量要求，可以滿足燃氣管材的質(zhì)量要求。目前齊魯和金菲都在積極進行質(zhì)量認證工作。因此可以預計，今后國內(nèi)管材專用料市場的競爭是非常激烈的幾種國內(nèi)市場常見的管材專用料的性能見表2。 表2 目前國內(nèi)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(chǎn)公司齊魯石化揚子等金菲石化韓國現(xiàn)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(zhì)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(nèi)應用情況 A/D A A A A A A A 注:A-大量應用,D-正在開發(fā) 眾所周知，已烯共聚、雙峰HDPE及MDPE管材料性能優(yōu)良，耐環(huán)境應力開裂、加工和制品性能均好于丁烯共聚產(chǎn)品，目前已經(jīng)成為世界范圍PE管材專用料的主導方向，國內(nèi)企業(yè)也應當盡快開發(fā)，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(zhì)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(chǎn)；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(chǎn)。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(yè)及民用一些特殊領(lǐng)域，如用開面粉加工、礦業(yè)和化工等企業(yè)的固體顆粒、粉末、固液混合物、液體氣等介持質(zhì)輸送。目前國內(nèi)UHMWPE產(chǎn)量不足20kt（大都采用淤漿法生產(chǎn)）其中，北京助劑二廠的年產(chǎn)量最大，達10kt多，上海合成樹脂科研所年產(chǎn)量2kt左右，其它企業(yè)的產(chǎn)量加起來不足3kt，齊魯石化通過幾的努力于去處開發(fā)成功了低壓氣相法生產(chǎn)UHMWPE工藝，并試產(chǎn)了一批產(chǎn)品，市場反應良好，產(chǎn)品供不應求，今后將根據(jù)市場需求情況增加產(chǎn)量。國內(nèi)目前UHMWPE市場份額在40kt左右，其中用于管材生產(chǎn)的不足10kt。 “以塑代鋼”已成為我國管道工業(yè)21世紀發(fā)展的必然趨勢。目前，HDPE管材的發(fā)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(zhèn)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(yōu)于其它塑料管材。因此，預計隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展和各類工程質(zhì)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(nèi)燃氣管的生產(chǎn)能力超過120kt/a，由于設計標準、應用習慣以及應用技術(shù)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(fā)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(shù)的完善和人們對HDPE燃氣管材優(yōu)越性的認識，HDPE燃氣管市場潛力很大。今后我國能源結(jié)構(gòu)向天然氣轉(zhuǎn)變，西氣東輸工程，建設跨越全國的天然氣輸送管網(wǎng)。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(wǎng)約19*104km(不包括天然氣輸干管和戶內(nèi)管道），除去現(xiàn)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(guī)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(fā)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(chǎn)品具有抑制快速裂紋擴展的能力，特別適宜生產(chǎn)大口徑燃氣管。 2.2 室內(nèi)外給水管 根據(jù)國家建設部關(guān)《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃》的要求，各地建委開始積極推廣塑料給水管，以替代材質(zhì)差、強度低、腐蝕嚴重、影響水質(zhì)的灰鑄鐵管和鍍鋅管等，以提高供水水質(zhì)及安全可靠性，降低給耗，降低漏耗和藥耗。這為塑料管材發(fā)展提供了良好的契機，也為擴大塑料管材的應用領(lǐng)域提供了發(fā)展空間。而HDPE管材耐腐蝕，無結(jié)垢層，不滋生細菌、材質(zhì)無毒，安全衛(wèi)生，水質(zhì)優(yōu)異；具有良好的強度、剛度和彈性、韌性，能有效承受要求的內(nèi)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(jié)約能源，降低電耗；鋪設在腐蝕性的土壤中、地震多發(fā)地區(qū)和經(jīng)常結(jié)冰的地區(qū)、山地和沼澤地區(qū)，肯有更大的競爭力和技術(shù)經(jīng)濟效益。目前，城鎮(zhèn)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(fā)展和城市建設的日益規(guī)范，對優(yōu)質(zhì)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(nóng)村室內(nèi)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(lǐng)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(tǒng)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(jié)能降耗等優(yōu)點，廣泛應用于集中供熱、采暖、制冷和防腐工程。據(jù)預測，今后這一領(lǐng)域的年消費增長速度為8%，2005年國內(nèi)需求量達40kt～60kt。 2.4 農(nóng)田節(jié)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(nóng)業(yè)用水占用80%左右，而農(nóng)用水浪費現(xiàn)象十分嚴重。我國的西部地區(qū)大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，“十五”期間將新增節(jié)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(lǐng)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(lǐng)域。發(fā)達國家排水、排污管是塑料管應用最大的領(lǐng)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(nèi)埋地HDPE排水管和排污管的工作剛剛起步，但隨著國家對環(huán)境保護的重視，這一領(lǐng)域市場潛力很大。預計到2005年，該領(lǐng)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(yè)生產(chǎn)護套用雙壁波紋管，年產(chǎn)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(chǎn)品，在通迅建設中已大量應用。目前國內(nèi)只有上海金菲生產(chǎn)用于硅芯管HDPE樹脂，產(chǎn)量10kt多。隨著我國通迅工業(yè)的發(fā)展，對硅芯管需求量急劇增加，從1997年上海第一家生產(chǎn)硅芯管，現(xiàn)在已有5、6家10kt級生產(chǎn)企業(yè)，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(lǐng)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(nèi)外還只是剛剛起步，但由于其綜合性能優(yōu)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(yōu)越性，因此一出現(xiàn)就倍受人們的一青睞。今后在以下幾個領(lǐng)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(yōu)良的衛(wèi)生性，可廣泛用于谷物等粉狀或顆粒狀固體輸送。改善了環(huán)境，減少了噪音。 熱電行業(yè)：適用于火力發(fā)電廠的排灰管，不結(jié)垢、不用清洗，每年可節(jié)省大量用于清洗傳統(tǒng)金屬管道的費用。 建材業(yè)：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(yè)：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(yōu)良的耐化學腐蝕性，在耐磨工業(yè)管道中完全可以替代鋼管用于化工企業(yè)和腐蝕性環(huán)境地區(qū)輸送強腐蝕性的化工原料。 水利業(yè)：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(zhì)量輕，安裝方便。 如果UHMWPE管在以上領(lǐng)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(shù)含量高,目前國內(nèi)這類管材生產(chǎn)企業(yè)還不多,年總產(chǎn)量在10kt左右,遠遠滿足不了市場的需求。 3 管材加工企業(yè)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(lián)合組織“全國化學建材協(xié)調(diào)領(lǐng)導小組”制訂和發(fā)布有關(guān)大力發(fā)展化學建材的目標、規(guī)劃、政策、規(guī)范等，在短短幾年中，我國塑料管材獲得了迅猛的發(fā)展，1994年全國塑料管材生產(chǎn)能力為240kt，產(chǎn)量為150kt，2000年能力為1640kt，產(chǎn)量1000kt多（其中PE管材產(chǎn)量約360kt），管材的生產(chǎn)線已達3000余條。其中有純PE管生產(chǎn)企業(yè)近150余家，有近100家是生產(chǎn)農(nóng)村給水管和農(nóng)業(yè)用灌溉管，年生產(chǎn)能力達到450kt（實際產(chǎn)量約300kt）。有鋁塑復合管生產(chǎn)企業(yè)近300家，生產(chǎn)線達到300余條。生產(chǎn)能力達到8億m/a。有交聯(lián)PE管生產(chǎn)企業(yè)近100家，生產(chǎn)線達到100多條，生產(chǎn)能力達到5億m/a。有UHMWPE管材生產(chǎn)企業(yè)10家左右，加工能力約10kt。 有一些具有一定規(guī)模的廠家，如生產(chǎn)供水管和夾克套管為主的天津保溫管廠，生產(chǎn)大口徑雙壁波紋管的山西塑料制品總廠，生產(chǎn)農(nóng)用灌溉用管為主的新疆天業(yè)股份公司、萊蕪塑料制品總廠的北京大興塑料制品廠，生產(chǎn)燃氣管材的青島文豪管業(yè)有限公司和常州增強塑料廠，生產(chǎn)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(yè)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(chǎn)企業(yè)。但從目前來看，生產(chǎn)規(guī)模在10kt以上的企業(yè)還不多，大部分企業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)設備陳舊、產(chǎn)品質(zhì)量差的加工企業(yè)，給PE管材的發(fā)展帶來了一些不利影響。 在許多領(lǐng)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(yōu)越性、可靠性的認識；隨著有關(guān)國家產(chǎn)品標準、施工規(guī)范的不斷完善，HDPE的應用將日益廣泛。 燃氣管料質(zhì)量認證較為繁瑣且要求非常嚴格建議國內(nèi)PE生產(chǎn)企業(yè)在開發(fā)的初期階段就著手質(zhì)量認證工作。已有產(chǎn)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(fā)，擴大中低產(chǎn)品的市場，形成高、中、低檔產(chǎn)品系公。有條件的企業(yè)及早將雙峰HDPE和MDPE管材料沒投放市場。 國家有關(guān)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(nèi)管材出口。 我國HDPE管材加工業(yè)由于起步較晚，設備技術(shù)和國外差距還不算大，只是目前市場較為混亂，生產(chǎn)規(guī)模普遍較小，缺乏有效的監(jiān)管手段。國家有關(guān)部門應統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署，加大監(jiān)督和制約力度。并重點扶持和建設一批規(guī)模大、技術(shù)先進和有較強研發(fā)能力的企業(yè)，以帶動整個管材行業(yè)健康、有序地發(fā)展。
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