聚乙烯燃气管材的生产工艺设计

引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

一概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 1.1 聚乙烯燃气管发展简史．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.2 现状与发展展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.3 应用扩展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

二 PE燃气管材的生产工艺设计．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.1材料性能的要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7

2.2 材料的选用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3 各工艺流程的控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8

2.4 挤出生产设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10

2.5 操作工艺条件及控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

三 PE燃气管材的质量控制标准．．．．．．．．．．．．．．．15

3.1 原料的质量控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15

3.2生产工艺过程的质量控制．．．．．．．．．．．．．．．． 16

3.3产品性能与检测．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.4常见问题的解决办法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

四生产工艺的改进．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19

五总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22

引言：

聚乙烯管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管（密度为0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙烯（MDPE）管（密度为0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙烯（HDPE）管（密度为0.940-0.965g/cm3）。由于材料的不断进步，根据发展阶段和性能的不同，产生了材料的等级分化，密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能，因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS）对管材及其原料进行分类和命名。

一.概述

1.1.聚乙烯燃气管发展简史

1933年英国ICI公司首先发现了聚乙烯(PE)。发展至今，聚乙烯已是由多种工艺方法生产的、具有多种结构和特性及多种用途的系列品种树脂，已占世界合成树脂产量的三分之一，居第一位。

第二次世界大战时期，由于铜与钢材的短缺，国外开始研究在燃气输配等领域使用塑料管。燃气输配用塑料管的材料按应用的起始年代分别为：醋酸-丁酸纤维素（1949年美国），硬聚氯乙烯（1950年原西国），耐冲击聚氯乙烯（1952年美国），环氧玻璃钢（1955年美国），聚乙烯（1956年美国），涤纶（1963年意大利）和尼龙（1969年澳大利亚）。聚乙烯管材以其突出的耐腐蚀性、耐热、耐磨、对输送介质无污染性、使用寿命长、制造安装费用低等优异性能，越来越受到青睐，在燃气输送、供水、供热、建筑给排水等领域得到了广泛的应用。目前世界上聚乙烯管材的年消费量已达100多万吨，其中以高密度聚乙烯管材产量最大，应用范围最广。

我国对高密度聚乙烯管材及其专用料的开发与推广应用起步较晚，直到20世纪80年代，这种管材才逐步应用于建筑、农田灌溉及地矿、石油化工、冶金、有色金属、煤炭、轻工等行业，各大树脂生产厂及科研部门相应开发出一系列管材专用料。如高密度聚乙烯矿用固液输送管，使用温度最低可达－40℃，其专用料各项技术指标均达到国际先进水平，其中大口径厚壁管，已在青海盐湖钾肥工程水采浮管系统中得到了成功应用，替代了美国进口的系列矿用管，敷设长度达数十公里，在高原恶劣的气候条件下，管道的使用情况良好，特别是防腐性能优异。该管材还代替价高的合金管，首次应用于一段1400米长的具有较强腐蚀性的含硫污水管线，使用情况也很好。高密度聚乙烯燃气管专用料攻关也获得了成功，其中可用于输油或输气管道防腐及保温层的高密度聚乙烯专用料，已在国家重点工程“陕－京”输气管线上得到大规模应用，铺设管线长达960公里，取得了良好的经济效益和社会效益。

由于聚乙烯管独特的性能，近年来发展明显快于聚氯乙烯管，尤其是高密度聚乙烯管的应用发展迅速。在欧洲市场上，高密度聚乙烯管在各种管材中的比例已近30％。与国外相比，我国高密度聚乙烯管材的开发应用还有比较大的差距，主要表现在：专用树脂牌号少，原料供应不足；产品质量不稳定；产品规格品种不配套；各种高性能品种牌号的开发力度不够。我国目前自来水管、煤气管、油

水管、矿山管等使用聚乙烯树脂，特别是高密度聚乙烯树脂的还不多，这是一个亟待开发的广阔市场。

1.2 现状与发展展望

我们通常把塑料管的市场分为建筑内给水管、建筑内排水管、建筑外给水管、建筑外排水管、埋地排水管、燃气用管、电缆和光缆的护套管、工业用管、农业用管共八个市场领域。在每个市场领域内还可以再细分，例如建筑内给水管市场领域有供生活用冷热水塑料管道系统、散热器采暖用塑料管道系统、地板采暖用塑料管道系统的分别；在工业用管中，有应用于油田等场合要求耐较大压力和较高温度的增强管，有应用于化工生产等场合要求特别耐化学腐蚀的特种塑料管，有应用于输送砂浆灰浆泥浆等场合要求特别耐磨损的塑料管等等。

中国塑料管业是从建筑内排水给水采暖和线缆护套管起步的，仅仅几年前，在建筑外的给水、埋地、排水、燃气输配等城镇市政公用工程领域内，应用塑料管还很有限。例如在埋地排水管领域，2000 年前我国只有几家企业少量生产埋地排水用的双壁波纹管。当时国内还不能制造较大直径双壁波纹管的生产线。每年塑料埋地排水管的用量只有几万吨。过去能够大量生产的主要是PVC-U 管道系统，应用聚乙烯PE 管道系统的不多。到2000 年我国还只有两家年生产能力达到万吨的聚乙烯管道生产企业，不少给排水领域的用户还不知道可以采用聚乙烯管道系统。

进入新世纪后，我国塑料管业发展的热点，转向城镇市政公用工程和基础建设工程领域。由于各地区各方面共同努力，我国市政工程领域各种塑料管的推广应用进展很快。例如2002年我国塑料埋地排水管的用量已经在10 万吨以上，以前只有在上海和江浙一带应用较多，现在很多地区包括四川、贵州、新疆等西部地区都可以看到。因为普遍看好各种塑料管在市政工程领域广泛应用。各地纷纷投资发展，其中最突出的是对于市政给水用、燃气用聚乙烯压力管道系统和埋地排水用聚乙烯或聚氯乙烯非压力管道系统。根据不完全的统计，在近3 年中新建聚乙烯压力管的生产能力已经超过30 万吨，新建聚乙烯或聚氯乙烯埋地排水管的生产能力已经超过20 万吨。而且目前还有新项目在建设或在筹备。我国塑料管的产品结构正在发生迅速变化，塑料管在各个领域应用量的分布逐步，接近于发达国家的市场情况。

据中国塑料加工工业协会消息，目前，中国塑料管材的年增长率已达15%，位