R&Doflarge diamete plastic pipe

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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。探討采用纏繞熔接成型和增強解決發(fā)展大直徑塑料壓力管的難點。介紹國內外開發(fā)大直徑塑料壓力管的動向，提出對大直徑塑料壓力管的建議?！　?大直徑塑料管的發(fā)展趨勢國內外塑料管的應用都是從較小直徑的起步，逐步向較大直徑發(fā)展（對于大直徑并無規(guī)定定義，本文中說的大直徑是指直徑800mm以上）。值得注意的是近年國際上出現(xiàn)發(fā)展大直徑塑料管的趨勢，推動這一發(fā)展的根源是環(huán)境保護。眾所周知，目前全球面臨一場應對氣候變化之戰(zhàn)，各國都要擔負減少碳排放的責任。在管道行業(yè)無疑也必然要求更加重視對環(huán)境的影響問題?！　∫郧霸谶x擇管道材料時一般著重考慮功能和經(jīng)濟，推廣塑料管的理由通常是因為塑料管衛(wèi)生，抗腐，防泄漏，制造和鋪設方便等等。在中小直徑范圍塑料管的這些優(yōu)點比較突出，經(jīng)濟性也比較好，所以應用就日益廣泛。但是，在大直徑范圍采用塑料管常受阻在經(jīng)濟性上難以和傳統(tǒng)管道競爭。近年在越來越關注環(huán)境效益的新觀念下，管道在制造、運輸、鋪設和運行中耗費的能源（相應碳排放）和對環(huán)境、對其他影響成為重要的選擇依據(jù)。事實證明塑料管是‘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，或者按照國內的說法符合‘節(jié)能減排’方針?！　∮呀?jīng)制定目標，在2050年要減少碳排放60%.英國的水工業(yè)也相應制定了大幅度減少碳排放的計劃。他們調研的結論是用塑料管替代傳統(tǒng)管道效果顯著。中比較了運輸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%.所以近來在英國增多了應用大直徑塑料管工程⑴?！　?大直徑塑料壓力管的市場大直徑塑料管包括壓力管和無壓管兩大類?！　〈笾睆綗o壓塑料管的市場主要是埋地排水管，以及雨水利用工程等。大直徑無壓塑料管都用結構壁管，包括全塑料的纏繞熔接結構壁管和鋼增強纏繞熔接結構壁管兩大類，在國內外都有很大的應用量。國內制造大直徑無壓塑料管已經(jīng)很成功，實際應用的最大直徑2500mm，目前絕大部分采用聚乙烯（聚丙烯纏繞熔接結構壁管在試驗階段）。本文不討論大直徑無壓塑料管。　　前大直徑塑料壓力管的應用國內外都還比較少。我國市場上只有聚乙烯實壁管一種，最大直徑達至」1600mm.其中8001200mm的應用已經(jīng)較多。國外市場上目前也主要是聚乙烯實壁管，最大直徑達到2000mm，近年國外開始少量應用纏繞熔接方式制造的大直徑塑料壓力管，包括增強和不增強的。　　大直徑壓力管道的市場是非常龐大的，尤其是在經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的中國。我國各地建設中的輸水工程，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，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“抗震設防”的我國廣大地區(qū)目前采用的剛性傳統(tǒng)管道是有高風險的（我國大城市大部分屬于必須進行抗震設計的“抗震設防烈度”　　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專利介紹可以生產(chǎn)直徑范圍180-1200mm，壓力范圍10-25bar的增強復合管。下文還要介紹的德國KRAH生產(chǎn)的PE-GF大直徑壓力管也是采用纏繞熔接成型的。　　5采用增強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之一是消耗和成本問題。很明顯，解決的方法是增強。在較小直徑的高壓管道領域增強熱塑性塑料管已經(jīng)有大量成功的經(jīng)驗（雖然這些管道的塑料層沒有采用纏繞熔接成型）?！　±纾航ㄖ壤錈崴玫匿X塑復合管，石油開采和天然氣長途輸送用的各種增強熱塑性塑料管RTP，深海石油開采用的多層撓性管都是通過在管道結構中結合增強材料來提高和保證耐壓等性能。實際上在高壓管道領域根本沒有可能采用不增強的塑料管。　　增強的材料有很多種，通常采用的是和塑料本體不同的高強度材料，包括金屬復合層（鋁，鋼），金屬帶或絲，合成纖維，玻璃纖維，碳纖維等。近年還開發(fā)出采用“同質增強”，即采用經(jīng)過拉伸取向的塑料帶增強，如前文已經(jīng)提到的HexelOne技術?！　∧壳暗漠a(chǎn)品用拉伸取向的聚乙烯，因為三層的原材料都是聚乙烯所以可以和聚乙烯管一樣熔接而且容易回收再循環(huán)利用，所以又稱為“可循環(huán)利用的增強”。　　由于增強的塑料管起步晚于不增強的塑料管，對于發(fā)展增強的可行性和必要性一直有些爭議。發(fā)展到今天應該可以確認增強不僅是可行的而且在有些領域是必要的，但是增強的方法必須科學合理。通常把一種管道有沒有國際標準作為技術是否成熟的標志，近年國際標準組織不僅相繼發(fā)布了鋁塑復合管，增強熱塑性塑料管RTP等ISO標準，并且已經(jīng)在起草下文中介紹的玻纖增強聚乙烯大直徑壓力管的ISO標準，可以看到國際上對于發(fā)展增強塑料管是認可和支持的。　　國外也探索過采用纏繞熔接制造不增強的大直徑塑料壓力管，但是不增強只能應用于很低的壓力。如芬蘭KWH公司制造了一種設計特殊的“中空壁管”　　已經(jīng)應用在幾個低壓引水管道工程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，但是沒有競爭力。例如德國克拉公司（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壁的大直徑塑料壓力管，但是一直沒有產(chǎn)品進入市場?！　?國內外開發(fā)纏繞熔接增強大直徑塑料壓力管的探索動向國際上發(fā)展纏繞熔接增強大直徑塑料壓力管比較晚也比較慢，但是探索一直在進行。根據(jù)目前了解的信息已經(jīng)有產(chǎn)品進入市場的是德國克拉公司開發(fā)的PE-GF大直徑壓力管?！　】死驹缙谑侵圃炖p繞熔接成型結構壁管生產(chǎn)線的，這種生產(chǎn)線在2000年就被引進中國，生產(chǎn)的埋地排水管通常被稱為“克拉管”?？死竞茉缇驮陂_發(fā)纏繞熔接增強大直徑塑料壓力管，采用的制造工藝是和制造“克拉管”類似的纏繞熔接成型，增強材料是玻纖。產(chǎn)品是三層結構，內外層是標準的PE100，中間層是混合玻纖（短纖維）的玻纖增強聚乙烯PE-GF，公司稱這種管道為KPPS，見。根據(jù)克拉公司資料介紹，其內徑范圍300mm4000mm，長度6m，玻纖增強聚乙烯的最小要求強度MRS=18-種方法。　　歐美國家對于這種新型管道是積極又謹慎的。按照ISO9080標準進行了長期強度試驗來測定最小要求強度MRS，國際標準組織ISOTC 138SC2從2005年開始起草產(chǎn)品標準（目前還在草案階段，文件是ISO/DTS29561-1.5.特種結構，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屆國際塑料管會議6A-5. 13屆國際塑料管會議6A-2. DN40010Bar的玻璃纖維增強PE管道系統(tǒng)（按照ISO CD29561）―供水管道的新機遇。2010年15屆國際塑料管會議3A-3.博祿大口徑管道應用創(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先供應商，博祿為中東地區(qū)的客戶、設計顧問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）管道的卓越耐化學性和機械性能使其成為應用廣泛的理想選擇，包括冷卻水運輸、海水進水口和排污口和污水處理?！　H僅在兩年前，博祿在自己的工廠建立了一個重大突破項目，即在新擴建的阿布扎比魯韋斯的博祿廠安裝了一個直徑1600毫米長25公里的PE100海水冷卻管道。這些聚乙烯壓力管非常堅硬，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)負責，該企業(yè)專門為這一項目購買了一臺新的管道擠出機和對焊機?！　∑渌S多大口徑PE管材項目都用于公用事業(yè)和工業(yè)應用，這些需求導致在該地區(qū)安裝了更大直徑的擠出機。這意味著快速增長的PE市場，而最近在阿布扎比的工廠產(chǎn)能擴張將滿足這個快速增長的需求。　　在阿布扎比，博祿將其工廠每年的PO產(chǎn)能增加了200萬噸，成為世界上的大型石化項目之一，預計到2014年，年產(chǎn)能將達到450萬噸?！　‰S著近期在魯韋斯引進的PP制造能力，博祿為更大直徑的管材生產(chǎn)創(chuàng)造了機會。首次在該地區(qū)生產(chǎn)高強度PP高模量（HM）的管級別（例如BorECOTMBA212E）。這些材料可以被擠壓到一個可以繞軸的模型中并焊接到相鄰繞圈上，形成一個強大堅硬的大口徑管道。隨著德國機械制造商Bauku開發(fā)的最新技術的應用，管道制造商現(xiàn)在能夠生產(chǎn)直徑長達3.5米的螺旋纏繞管道，并已用于工業(yè)海水進水口，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)購買Bauku設備，使它們能夠為魯韋斯煉油廠擴建二期TAKREER項目制造直徑3米的聚丙烯螺旋管道?！　∵@些管道將安裝在魯韋斯的海水進水口及排水口應用系統(tǒng)中。這將是對在該地區(qū)生產(chǎn)的首個同類型管道，并通過博祿與系統(tǒng)所有者、顧問和客戶的密切合作而率先獲得。同時，一旦這些重量輕、耐腐蝕和耐化學性的耐用管道的實際利益得到充分體現(xiàn)，很多其他項目也將會采用。博祿公司在2011年1月8日-11日于迪拜舉行的Arabplast展覽會上展示這些大口徑管道，為參觀者帶來深刻的印象。ffl