R&Doflarge diamete plastic pipe

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大直径塑料压力管发展探析bookmark0王登勇张玉川：本文阐述发展大直径塑料管是大趋势。探讨采用缠绕熔接成型和增强解决发展大直径塑料压力管的难点。介绍国内外开发大直径塑料压力管的动向，提出对大直径塑料压力管的建议。　　1大直径塑料管的发展趋势国内外塑料管的应用都是从较小直径的起步，逐步向较大直径发展（对于大直径并无规定定义，本文中说的大直径是指直径800mm以上）。值得注意的是近年国际上出现发展大直径塑料管的趋势，推动这一发展的根源是环境保护。众所周知，目前全球面临一场应对气候变化之战，各国都要担负减少碳排放的责任。在管道行业无疑也必然要求更加重视对环境的影响问题。　　以前在选择管道材料时一般着重考虑功能和经济，推广塑料管的理由通常是因为塑料管卫生，抗腐，防泄漏，制造和铺设方便等等。在中小直径范围塑料管的这些优点比较突出，经济性也比较好，所以应用就日益广泛。但是，在大直径范围采用塑料管常受阻在经济性上难以和传统管道竞争。近年在越来越关注环境效益的新观念下，管道在制造、运输、铺设和运行中耗费的能源（相应碳排放）和对环境、对其他影响成为重要的选择依据。事实证明塑料管是‘环境友好’的绿色建材，和传统管道比较可以显著减少碳排放，或者按照国内的说法符合‘节能减排’方针。　　英国政府已经制定目标，在2050年要减少碳排放60%.英国的水工业也相应制定了大幅度减少碳排放的计划。他们调研的结论是用塑料管替代传统管道效果显著。中比较了运输2100mm HDPE管和三种2100mm混凝土管的碳排放，即使是最节能的混凝土管也要比HDPE管高50%.所以近来在英国增多了应用大直径塑料管工程⑴。　　2大直径塑料压力管的市场大直径塑料管包括压力管和无压管两大类。　　大直径无压塑料管的市场主要是埋地排水管，以及雨水利用工程等。大直径无压塑料管都用结构壁管，包括全塑料的缠绕熔接结构壁管和钢增强缠绕熔接结构壁管两大类，在国内外都有很大的应用量。国内制造大直径无压塑料管已经很成功，实际应用的最大直径2500mm，目前绝大部分采用聚乙烯（聚丙烯缠绕熔接结构壁管在试验阶段）。本文不讨论大直径无压塑料管。　　前大直径塑料压力管的应用国内外都还比较少。我国市场上只有聚乙烯实壁管一种，最大直径达至」1600mm.其中8001200mm的应用已经较多。国外市场上目前也主要是聚乙烯实壁管，最大直径达到2000mm，近年国外开始少量应用缠绕熔接方式制造的大直径塑料压力管，包括增强和不增强的。　　大直径压力管道的市场是非常庞大的，尤其是在经济蓬勃发展的中国。我国各地建设中的输水工程，引水工程，排海管道，灌溉管道都大量需要可靠，卫生，耐久又有利环境保护的大直径管道。值得注意的是：现在采用的传统压力管道并不能都满足这些要求，例如：目前通常采用最多的混凝土管道和球墨铸铁管道都可能影响水质，在腐蚀性环境（如沿海高盐份土壤）中都难保证耐久。尤其在要求“抗震设防”的我国广大地区目前采用的刚性传统管道是有高风险的（我国大城市大部分属于必须进行抗震设计的“抗震设防烈度”　　6度以上地区。目前已经生产的HexelOne是小直径的，但是Solvay专利介绍可以生产直径范围180-1200mm，压力范围10-25bar的增强复合管。下文还要介绍的德国KRAH生产的PE-GF大直径压力管也是采用缠绕熔接成型的。　　5采用增强减少大直径塑料压力管消耗和成本的可能性如前所述，发展大直径塑料压力管的难点之一是消耗和成本问题。很明显，解决的方法是增强。在较小直径的高压管道领域增强热塑性塑料管已经有大量成功的经验（虽然这些管道的塑料层没有采用缠绕熔接成型）。　　例如：建筑内冷热水用的铝塑复合管，石油开采和天然气长途输送用的各种增强热塑性塑料管RTP，深海石油开采用的多层挠性管都是通过在管道结构中结合增强材料来提高和保证耐压等性能。实际上在高压管道领域根本没有可能采用不增强的塑料管。　　增强的材料有很多种，通常采用的是和塑料本体不同的高强度材料，包括金属复合层（铝，钢），金属带或丝，合成纤维，玻璃纤维，碳纤维等。近年还开发出采用“同质增强”，即采用经过拉伸取向的塑料带增强，如前文已经提到的HexelOne技术。　　目前的产品用拉伸取向的聚乙烯，因为三层的原材料都是聚乙烯所以可以和聚乙烯管一样熔接而且容易回收再循环利用，所以又称为“可循环利用的增强”。　　由于增强的塑料管起步晚于不增强的塑料管，对于发展增强的可行性和必要性一直有些争议。发展到今天应该可以确认增强不仅是可行的而且在有些领域是必要的，但是增强的方法必须科学合理。通常把一种管道有没有国际标准作为技术是否成熟的标志，近年国际标准组织不仅相继发布了铝塑复合管，增强热塑性塑料管RTP等ISO标准，并且已经在起草下文中介绍的玻纤增强聚乙烯大直径压力管的ISO标准，可以看到国际上对于发展增强塑料管是认可和支持的。　　国外也探索过采用缠绕熔接制造不增强的大直径塑料压力管，但是不增强只能应用于很低的压力。如芬兰KWH公司制造了一种设计特殊的“中空壁管”　　已经应用在几个低压引水管道工程3公里直径3m的LD-PWPE，压力在1bar叫。多层缠绕熔接也可以提高耐压，但是没有竞争力。例如德国克拉公司（KRAH）在十多年前制造的“克拉管”生产线就可以采用多层缠绕熔接制造实壁的大直径塑料压力管，但是一直没有产品进入市场。　　6国内外开发缠绕熔接增强大直径塑料压力管的探索动向国际上发展缠绕熔接增强大直径塑料压力管比较晚也比较慢，但是探索一直在进行。根据目前了解的信息已经有产品进入市场的是德国克拉公司开发的PE-GF大直径压力管。　　克拉公司早期是制造缠绕熔接成型结构壁管生产线的，这种生产线在2000年就被引进中国，生产的埋地排水管通常被称为“克拉管”。克拉公司很早就在开发缠绕熔接增强大直径塑料压力管，采用的制造工艺是和制造“克拉管”类似的缠绕熔接成型，增强材料是玻纤。产品是三层结构，内外层是标准的PE100，中间层是混合玻纤（短纤维）的玻纤增强聚乙烯PE-GF，公司称这种管道为KPPS，见。根据克拉公司资料介绍，其内径范围300mm4000mm，长度6m，玻纤增强聚乙烯的最小要求强度MRS=18-种方法。　　欧美国家对于这种新型管道是积极又谨慎的。按照ISO9080标准进行了长期强度试验来测定最小要求强度MRS，国际标准组织ISOTC 138SC2从2005年开始起草产品标准（目前还在草案阶段，文件是ISO/DTS29561-1.5.特种结构，2009（1）。　　仅使用聚乙烯制造高压管道，新一代塑料管道。Dr.-Ing.ThorstenSp-th.egeplast，2010年15届国际塑料管会议6A-5. 13届国际塑料管会议6A-2. DN40010Bar的玻璃纤维增强PE管道系统（按照ISO CD29561）―供水管道的新机遇。2010年15届国际塑料管会议3A-3.博禄大口径管道应用创新的解决方案作为一家创新增值的塑料解决方案的领先供应商，博禄为中东地区的客户、设计顾问公司以及工厂提供用于该地区众多新工业厂区的大口径聚烯烃（PO）的管道。聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）管道的卓越耐化学性和机械性能使其成为应用广泛的理想选择，包括冷却水运输、海水进水口和排污口和污水处理。　　仅仅在两年前，博禄在自己的工厂建立了一个重大突破项目，即在新扩建的阿布扎比鲁韦斯的博禄厂安装了一个直径1600毫米长25公里的PE100海水冷却管道。这些聚乙烯压力管非常坚硬，易于安装，可以承受任何安装损害，不同于以往工业冷却水管线的玻璃纤维管。完整的管道也需要焊接，确保管道接头无泄漏，大大提高了系统的耐用性。这些冷却水管的生产和安装由阿布扎比联合管道企业负责，该企业专门为这一项目购买了一台新的管道挤出机和对焊机。　　其他许多大口径PE管材项目都用于公用事业和工业应用，这些需求导致在该地区安装了更大直径的挤出机。这意味着快速增长的PE市场，而最近在阿布扎比的工厂产能扩张将满足这个快速增长的需求。　　在阿布扎比，博禄将其工厂每年的PO产能增加了200万吨，成为世界上的大型石化项目之一，预计到2014年，年产能将达到450万吨。　　随着近期在鲁韦斯引进的PP制造能力，博禄为更大直径的管材生产创造了机会。首次在该地区生产高强度PP高模量（HM）的管级别（例如BorECOTMBA212E）。这些材料可以被挤压到一个可以绕轴的模型中并焊接到相邻绕圈上，形成一个强大坚硬的大口径管道。随着德国机械制造商Bauku开发的最新技术的应用，管道制造商现在能够生产直径长达3.5米的螺旋缠绕管道，并已用于工业海水进水口，排污口和大直径污水处理系统中。　　联合管道行业已经购买Bauku设备，使它们能够为鲁韦斯炼油厂扩建二期TAKREER项目制造直径3米的聚丙烯螺旋管道。　　这些管道将安装在鲁韦斯的海水进水口及排水口应用系统中。这将是对在该地区生产的首个同类型管道，并通过博禄与系统所有者、顾问和客户的密切合作而率先获得。同时，一旦这些重量轻、耐腐蚀和耐化学性的耐用管道的实际利益得到充分体现，很多其他项目也将会采用。博禄公司在2011年1月8日-11日于迪拜举行的Arabplast展览会上展示这些大口径管道，为参观者带来深刻的印象。ffl