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開拓聚氯乙烯壓力管道系統的新局面

發布日期:2014-09-19 |
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  摘要:本文綜述了聚氯乙烯管道的行業現狀,對兩種新型的管道PVC-M管材(改性聚氯乙烯管材)和PVC-O管材(取向聚氯乙烯管材)的發展、應用和市場情況做了全面的介紹,建議我國應發展這兩種管道,并提出發展規劃建議。

關鍵詞:硬聚氯乙烯(PVC-U)管材;改性聚氯乙烯(PVC-M)管材;取向聚氯乙烯管材(PVC-O);韌度;設計應力;節約材料;在線加工法。

 

Abstract:
Significant advancement of PVC pipes have been achieved in recent years. PVC-M pipes (modified PVC pipes) and PVC-O pipes (oriented PVC pipes) have an exceptional combination of strength and toughness properties enabling much higher design stresses and material savings compared to the traditional PVC-U pipes.
Key words: Unplasticized poly(vinyl chloride) pipes(PVC-U pipes); Modified poly(vinyl chloride) pipes (PVC-M pipes); Oriented PVC pipes (PVC-O pipes); toughness; design stresses; material savings; in-line production process.

1我國聚氯乙烯管道系統的現狀——規模很大,水平較低

1-1我國聚氯乙烯管道系統的發展成就

聚氯乙烯是應用最廣泛的熱塑性塑料之一,目前全球聚氯乙烯的年用量在3000萬噸左右,其中約三分之一應用于管材管件[1]。雖然面臨其他塑料管道的競爭,至今聚氯乙烯管道系統仍然是用量最大的塑料管道。

我國聚氯乙烯管道系統起步于上世紀50年代,但是在改革開放前一直和國際上有很大差距。80年代以后開始引進國外先進技術,逐步建立起PVC-U管道系統的完整體系。在各個塑料管道系統中聚氯乙烯管道系統是最早形成規模生產和大量應用的。

目前我國聚氯乙烯管道系統的應用領域已經普及到建筑給水、建筑排水、埋地給水、埋地排水、護套管、工業和農業用管各個領域,用量已經超過100萬噸。我國生產聚氯乙烯管道系統的企業非常多,其中已形成一批年產量在幾萬噸以上的領先企業,估計我國聚氯乙烯管道系統的總生產能力近200萬噸。在質量控制方面我國已經建立初步的標準和檢測體系,部分領先企業的產品已出口國際市場。

1-2我國聚氯乙烯管道系統總體上仍然落后于國際先進水平

我國聚氯乙烯管道系統的發展成就是應充分肯定的,但同時存在的差距和問題也是不容忽視的。

一方面是市場上假冒偽劣產品泛濫,嚴重損害聚氯乙烯管道系統的信譽;另一方面是國家標準的水平和國際標準比還有差距,在開發創新上投入不足,長期來在性能提高和應用擴展上進展不大。

我國聚氯乙烯管道系統規模雖大,水平較低是基本現狀。但由于信息交流不足,業內通常誤認為聚氯乙烯管道系統就是PVC-U,現在的產品已是國際水平,似乎沒有可創新開發和改進的余地,行業焦點逐步成為如何擴大規模和降低成本。

我國大量生產的硬聚氯乙烯(PVC-U)壓力管道系統長期來是執行國家標準GB/T10002-1996。這個國家標準是‘非等效采用’國際標準ISO4422,但和國際標準ISO4422:1996是有差距的。一是對于原材料沒有提出長期靜液壓強度性能--最小要求強度(MRS)不低于25MPa的規定,因此規定的設計應力缺乏充分的根據,對于長期使用壽命缺乏切實的保證。二是國家標準沒有規定對于斷裂韌度的要求,同時又降低了對于抗沖擊性的要求,因此對于PVC-U管材的抗開裂抗沖擊性能沒有足夠的監測,無法控制破壞的風險,不能充分保證安全使用。由于多年來國內對于PVC-U壓力管道系統普遍只注意強度而忽視韌度(抗開裂抗沖擊性能),再加上國內在鋪設中經常不遵守規范的環境,事實上我國PVC-U管道系統發生事故是不少的(大都是脆性開裂破壞,可惜沒有見到國內對于PVC-U壓力管道系統事故有系統的調查研究)。

多年研究塑料管道長期安全性能的四川大學董孝理教授一再建議要盡早彌補PVC-U管材標準的差距[2],國內聚氯乙烯管道業也從大量實踐中認識到必須扭轉只注意強度而忽視韌度的偏向。通過各方面的努力,修訂后的國家標準GB/T10002-2006已經發布實施。修訂后的標準通過大幅度提高對于抗沖擊性要求等強調強度和韌度要并重,顯然將引導我國PVC管道系統向正確的方向發展。但是要把我國大量生產的PVC-U管道系統提高到國際先進水平還需要艱苦的努力。(本文有關的標準見附件1)

我國生產的聚氯乙烯管道系統至今基本局限于傳統的硬聚氯乙烯PVC-U。很多企業不了解國際上PVC管道技術創新的動向和進展,不知道通過材料和加工工藝的技術創新可以制造出比傳統PVC-U性能更好,兼有高強度和高韌度的管道系統。在不少用戶的印象中PVC管就是一擊就碎的脆性管道。雖然近年有個別領先的生產企業和研究院校在探索新技術,包括開發改性聚氯乙烯PVC-M管和雙軸取向聚氯乙烯PVC-O管,但是至今還沒有大量進入市場。目前見到完成新產品系統開發進入試用階段的只有河北寶碩管材有限公司的‘高抗沖擊PVC管材(PVC-M)’管材和日本積水化學在我國青島生產的亞克力共聚聚氯乙烯AGR管材管件(國內已經有行業標準)。

另外,在我國推廣應用PVC管道系統不可能回避的問題--抗地震性能。我國PVC管道業還沒有在調查研究的基礎上拿出令人信服的答復。必須注意我國水工業界對于在給水用管網中應用PVC-U壓力管道系統一直存有顧慮,主要原因是其抗地震性能。中國水協的會議報告和文件中上曾引用地震對城市供水管網的損害情況的一些調查數據(如日本阪神大地震中硬聚氯乙烯管道破壞率為1.013處/公里,球墨鑄鐵管為0.135處/公里)[3]。因此,這是個不能不重視的問題。我國屬地震多發區,根據GB50011-2001《建筑抗震設計規范》介紹,2000年底,在全國663個城市中,有582個要求抗震設防(規定6度以上),占全國城市總數的87.8%。所以我國的聚氯乙烯管道業必須積極研究抗地震性能問題,主動拿出解決的方案和數據。近年國外對于塑料管道的抗地震性能開展了不少研究,開發了新的產品和新的檢測方法,這個方面我們也落后于國際先進水平。

(在PVC-U非壓力管道系領域我國同樣還和國際水平有差距。但是本文將只集中探討壓力管方面的問題。)

2我國發展聚氯乙烯管道系統的歷史機遇

近年國際形勢的變化和發展為我國發展聚氯乙烯管道系統提供了一個空前歷史機遇。在很多應用領域和聚氯乙烯管道系統競爭市場的聚烯烴管道系統受到了石油價格爆漲的嚴重影響,而以煤為原材料的聚氯乙烯因維持在較低價格增強了競爭力。面對市場新機遇,如果我們能夠加快創新開發,緊跟國際上聚氯乙烯管道系統技術進步的步伐,就可以開拓一個全新的局面。

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