PE给水管材和PE燃气管材标准中的重大技术指标及其对比.pdf
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1、聚乙烯压力管标准的若干问题 利士通管路系统有限公司 孙 逊 ?山东胜利股份有限公司塑胶事业部 ?Georg Fischer(+GF+) ?亚大塑料制品有限公司 本报告的组成 ?聚乙烯管道的应用发展 ?聚乙烯给水管标准的若干问题 ?聚乙烯燃气管标准的若干问题 欧洲热塑性塑料塑料管的市场 情况 欧洲热塑性塑料塑料管的市场 情况 欧洲塑料管道总量 ?2000年,在欧洲(15国)塑料管道消耗了260 万吨塑料树脂,占当年欧洲塑料树脂年消耗量 的7% ?菲利普汤森联合公司公布的2001年欧洲热 塑性塑料管研究报告,2000年欧洲管材市场 所消耗的树脂总量为350万吨 ?IAL咨询公司2003年提供的数据
2、,2002年欧洲 (15国)塑料管材市场营业额超过20亿欧元。 欧洲塑料管品种用量(质量)比较(2000年) HDPE/MDPE 29% LDPE 5% XLPE 2% PB 0% PP 5% ABS 0% PVC 59% 欧洲塑料管品种用量(质量)比较(1997年) PVC 60.6% HDPE/MDPE 27.4% XLPE 1.1% PB 0.3% PP 4.9% ABS 0.4% LDPE 5.2% 燃气 饮用水 工业 农业 护套 集中供热 地板采暖 污水/排水管 HDPE/MDPE LDPE XLPE PB PP ABS PVC 0 200,000 400,000 600,000 8
3、00,000 1,000,000 1,200,000 用量(T) 应用领域 品种 欧洲塑料管应用(2000年) HDPE/MDPE LDPE XLPE PB PP ABS PVC 2000年欧洲塑料饮用水管类型 HDPE/MDPE 87% LDPE 5% XLPE 3% PB 0% PP 0% ABS 0% PVC 5% 0 10 20 30 40 50 60 70 HDPE/MDPE LDPE XLPE PB PP ABS PVC % 1997 2000 2001年北美塑料管道市场(Walsh consulting Services,Dallas,2002) 2001年美国/加拿大PE管市场
4、(Walsh Consulting,2002) 46% 11% 10% 9% 8% 7% 2% 2% 2% 3% 9% 波纹管 燃气输配 导管 工业/采矿 油气生产 水 排污/排水 农业 管件 其它 全球HDPE管消费量 绿色材料 ?绿色材料指在原料采取、材料制造、使 用或者再循环以及废料处理等环节中对 地球负荷最小和利于人类健康的材料。 塑料的处理 塑料制品 废 塑 料 重复利用 焚烧 废弃 产生热能 聚乙烯管道类型 ?实壁管 PE埋地燃气管PE给水管 PEX冷热水管PEX燃气管 PE-RT冷热水管 超高分子量聚乙烯(超高分子量聚乙烯(UHWPE)管)管 ?结构壁管(PE) ?复合管 IGU
5、1988年 ?采用聚乙烯(PE)为原料的埋地燃气管道 ?质量可靠 ?运行安全 ?维护简便 ?费用经济。 PE燃气管的泄露统计 聚乙烯压力管标准 尺寸 ISO (metric) Europe North Africa South Amerika South East Asia Australia (inch) USA Canada Mexico ASTM (inch) GB Common wealth BSJIS (inch) Japan Korea 标准体系 适应标准统一化趋势 International Standards Organisation Comit Europen de Norm
6、alisation (European committee for standardisation)C E N National standards and directives DIN N F ?GB/T 136632000 给水用聚乙烯(PE) 管材 聚乙烯给水管标准的若干问题 ?标准背景 ?长期静液压强度 ?标准化结构设计 ?原料的工艺路线 ?耐慢速裂纹增长 ?耐侯性 ?主要指标评述 ?管材结构 标准背景 长期静液压强度 ?LPL:与20、50年、概率预测97.5% 相应的静液压强度,单位为MPa。 ?GB/T 18252-2000塑料管道系统 用外推 法对热塑性塑料管材长期静液压强度的
7、 测定 ?GB 15558.11995 燃气用埋地聚乙烯 管材:长期静液压强度(20,50年, 95%) 意义 ?设计基础:标准化结构设计、工程设计 ?管材料分级命名基础(ISO 12162) ?综合的性能保障(不绝对) 标准化结构设计 I S O 方 程I S O 方 程桥梁桥梁 ?P为工作压力,P为工作压力, ?Dm为管材的平均直径, 即: Dm为管材的平均直径, 即: ?Dm=(D+d)/2=D-s, D为公称外径,S为公 称壁厚; Dm=(D+d)/2=D-s, D为公称外径,S为公 称壁厚; ?为设计应力。为设计应力。 SDD S P mm / 22 = 原料的工艺路线 混配料 关于
8、色母粒路线 ?分散问题:杂质与应力集中、稳定作用 局部失效、稳定作用效力不高 ?颜色的指示作用 ?质量的保障责任问题 ?标准问题:颜料分散、液压、热稳定 (a)(b) 图2-1 炭黑分散的显微照片(放大64倍) (a)混配料;(b)采用添加色母料挤出管材。 PPR混料工艺管的液压试验 可选择的聚烯烃压力管材料路线 聚烯烃压力管原材料的性能要 求 ?有明确的等级命名 独立第三方 文件 ?满足相关标准的要求 ?关键性能: 良好的耐应力开裂性(SCG,PE) 氧化稳定性 耐快速裂纹扩展( RCR,PE) ?良好的加工性与焊接性能 ?其他:工艺路线,粒子尺寸等 聚烯烃管验收检验的难点 ?液压试验的问题
9、 产生的原因 ?可能的解决办法 依据标准 打印材料牌号:示踪 其他试验:稳定性试验、分散试验 耐慢速裂纹增长 切口管试验(NPT) 密封 端帽 剩余壁厚位置 沿圆周均布的四条“V”形切口 图NPT试验试样 NPT的试验设计 ?管子表面切口的目的是造成平面应变三轴应力 状态,以促进裂纹的引发和增长。 ?选择四条切口是因为四条切口可使压力试验时 的应力应变更均衡,可减小试验数据的离散。 ?切口在管外壁上,使是内壁保持完整;因为内 壁的残余抗张应力最大,压力试验时,该应力 与内压导致的环向应力叠加。 ?约20%的切口深度是考虑到施工安装中可能造 成的最大的破坏。 ISO/TC138/SC4 :循环试
10、验 ?该试验对于不同材料的性能表现有比较明显的区分; 对于一种第一代HDPE材料制造的管子试验,八个试验 室平行试验的结果表明破坏时间没有超过100h。该种 材料在七十年代早期以前使用,现在已不用于燃气管 和供水管。而一种PE 80级的HDPE和一种MDPE管均远 超过此值。 ?严格试验程序可明显改进不同试验室间结果的再现性, NPT试验的精度较高,因为切口尖端作为裂纹的引发 位置,消除了裂纹引发位置的随意性和变化很大的酝 酿时间。所以严格试验程序很好地改善了NPT试验的 再现性和精度,使之成为评价PE管材和管材料SCG性 能的一个有效手段。 ?NPT试验比较好地反映了管子制造过程中加工参数的
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