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浅议聚乙烯(PE)燃气管材用料现状

文章出处:http://www.yamaxunsy.com发布时间:2018-9-8 17:22:33

    聚乙烯管材取代钢管、铸铁管,作为城市燃气输配管线已得到社会的广泛认可,由于燃气的可燃性、易爆性、有毒性,如果燃气输送系统一旦出现质量问题,甚至发生燃气泄露,极易发生火灾、爆炸、中毒等事故,不但直接影响到居民的正常生活,同时对人民的生命财产构成极大威胁,作为城市燃气输配管线的聚乙烯管道的安全性显得尤为重要。聚乙烯管材作为管道系统的最主要组成部分,其质量一定要保证满足标准要求,才能保证整个系统的安全性。

    产品的质量控制从原料开始贯穿于整个生产过程,直至产品最终出厂。因为聚乙烯燃气管道的生产和使用过程,也就是质量链传递的过程,产品的质量保证必须从原材料开始,不能指望用一个不能满足要求的原料,能够生产出性能很好的管材;相反,即使使用性能很好的原材料,如果加工过程出现问题,同样不能生产出符合性能要求的管材。

    现行的《燃气用埋地聚乙烯(PE)管材》标准GBl5558.1—2003是强制性国家标准。在此标准第4章中对“材料”的使用有明确的规定,我们列举其中几条进行分析(由于文中严格引用了GBl5558.1—2003标准中的条款,所以在章节序号的编排上与标准条款序号保持——致):

“4.1  技术数据  管材生产商应能够向买方提供与材料相关的技术数据。”

    按照国家质检总局2006年10月17日颁布的《压力管道元件制造许可规则》规定,生产聚乙烯燃气管材用混配料制造单位或者其委托的进口代理商应当约请型式试验机构进行型式试验,取得型式试验许可后,方可进行销售。其目的是规范燃气管用原材料市场,把住原料关。从目前情况看,只有极个别原料制造商取得了型式试验许可,绝大多数没有取得型式许可(包括进口原料制造商);现在生产燃气管材用混配料绝大多数依靠进口,基本上从中间商手里进料,有的原材料等级证明不全,无法向管材生产厂家提供;材料供应商向管材生产厂家提供的质量证明书应该为原件或加盖供方质检章及经办人签字的复印件,保证质量证明书的有效性,而有的供应商并不能做到,有的供应商即使提供了质量证明书,但也与生产厂家所购进的原材料的批号不符,此质量证明书并不能反映本批产品的质量状况。

“4.2  混配料  生产管材应使用聚乙烯混配料。混配料中仅加入生产和应用必要的添加剂,所有添加剂应均匀分散。”

    目前,聚乙烯燃气管材生产存在以下几种材料路线:

    (1)混配料:以聚乙烯为基础树脂,仅加入必要的抗氧剂、光稳定剂和颜料而制造成的粒料;有明确的材料等级。原材料中抗氧剂的作用是保证树脂在加工成管材的过程中和管材的二次受热(如焊接)时,不致遭到氧化破坏,保证材料的稳定性。原料的热稳定性的好坏直接影响管材的挤出降解程度以及管材的耐候性和管材的长期使用性能,在GBl5558.1—2003标准中用氧化诱导时间来表征。按标准要求,燃气管材专用混配料在200~C的热稳定性(氧化诱导时间)应大于20分钟,事实上质量较好的管材专用料的氧化诱导时间可能大于80分钟,甚至一些国产料也能达到标准要求。需要引起注意的是,质量较好的专用料加工前后热稳定性变化不大,而质量较差的料加工前后热稳定性变化较大,甚至有的料生产管材后热稳定性不合格,严重影响管材的使用性能。光稳定剂的作用是保证管材在贮存期间,免于紫外辐射的破坏。碳黑在聚乙烯管材中作为紫外线吸收剂和光屏蔽剂,有效地提高了管材的耐老化性能,管材中炭黑含量与分散度是否达到标准规定,聚乙烯管材耐老化性能有较大差异。用混配料生产的管材中炭黑含量要达到2.0—2.5(质量分数),炭黑分散等级要小于等于3级。一般情况下,有明确材料等级的混配料可以达到上述要求,生产的聚乙烯燃气管材用户可以放心使用。需要引起注意的是,聚乙烯混配料当中通常含有吸湿性颜料,如炭黑,对湿度敏感,含水量增大。水分超标不仅导致管材内外表面粗糙,而且可能导致熔体中出现气泡,对产品质量产生严重影响。对于生产管材用混配料无论是在运输或者贮存过程中均可能出现吸湿现象,通常混配料在使用前要进行干燥处理。《压力管道元件制造许可规则》附件c《压力管道元件制造许可资源条件要求》中规定:管材挤出成型机组要有二次干燥装置,  目的是使混配料在使用前得到充分干燥。有的生产厂家只是在真空抽料时通过挤出机料斗上方的干燥器对混配料进行一次干燥,干燥效果不显著。

    (2)本色料+色母粒:本色料由树脂厂直接出品;包含必要的稳定体系,但不包含颜料;有明确的材料等级。亚洲一些国家,像韩国一些原料公司提供的‘‘长期性能曲线”都是本色料的,生产厂家生产燃气管时均要加入色母粒。碳黑的屏蔽和吸收紫外线作用,主要要依靠碳黑的足够小的粒径,有资料表明,这个粒径要小于25纳米,并且炭黑中的挥发物不得大于2%,达到这样的技术指标的炭黑生产起来难度较大,很多厂家的炭黑在质量上就没有达到要求。另外,一般情况下,好的色母料中炭黑含量也只有40%~50%。管材生产厂家生产管材时加入的色母粒至少应为5%或更多,才能达到标准要求,目前,大多数厂家达不到炭黑含量2.0~2.5(质量分数)标准要求,也就起不到光稳定作用。本色料加黑色料生产聚乙烯燃气管材本身就是一种不规范的做法,如果再加上处理不当将会对产品质量造成严重后果。对于管材用户,我们建议:对所购进管材除常规检验外,至少应取样做二项检验,即:碳黑含量和氧化诱导期,这样基本上可以判断出管材中炭黑是否达到了标准要求。如果有条件作一次耐候性(累计接受三3.5GJfM2老化能量后)检验最为可靠,因为尽管在标准中规定了耐候性检验对于黑色管材不需要做,但那是指黑色混配料的,对那些使用本色料加黑色母料生产出的黑色管材,这项试验应该做,以检验管材生产厂加入的炭黑是否达到了标准。

    (3)基础树脂+色母粒:用此种材料路线生产聚乙烯燃气管材,是对燃气管道行业的极端不负责任。基础树脂本身就没有按照IS09080进行过长期强度的评价,没有明确的材料等级,再加上色母粒的不规范使用,生产的聚乙烯燃气管材质量根本得不到保证,很可能酿成大祸。对于没有50年使用寿命要求的应用领域,如村镇改水管、灌溉管和一些临时性管线,此材料路线还可以勉强,但基础树脂也要采用适用于做管子的管材级树脂。
“4.3  制造色条的混配料  制造色条的混配料的基础树脂与生产管材的混配料的基础树脂相同。”

    事实上,绝大多数生产厂家生产聚乙烯燃气管时,只要黑色管上出来黄色色条,能与聚乙烯给水管材区别开即可,根本不关心色条的宽窄、颜色的深浅等,更不用说色条的用料情况了。黄色色条本身也是管材的组成部分,如果制造色条的混配料的基础树脂与生产管材的混配料的基础树脂刁;相同,或者制造色条时根本不用厂家提供的专用色条料,色条部分就很难与管材的其他部分融合在一起,也会影响管材的使用性能。


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