PE燃氣管材料-總結-復制

1、聚乙烯(PE)燃氣管專用料介紹一、 中國PE燃氣管材專用料概況1. 中國PE燃氣管的需求(1) 中國快速的城市化建設以及對環(huán)境質量越來越高的要求，促進了城市燃氣的飛速發(fā)展。據有關資料介紹，2010年我國天然氣管道總長僅3.5萬公里，但到2015年天然氣管道總長將達到10萬公里。 (2) 近幾年PE燃氣管材用量已超過30萬噸/年，且其發(fā)展仍然處于黃金時期。根據設計要求，PE燃氣管道必須保證50年的使用壽命，因此對原材料的選用、管材、管件、配套件的加工以及施工技術都有較高的要求。2. PE燃氣管的特性聚乙烯(PE)管道具有許多優(yōu)異的性能，如耐低溫性好、韌性好、抗腐蝕性、可焊接性以及“非開挖定向鉆孔

2、”等，特別是其具有良好的快速裂紋傳遞抵抗能力，使其成為城鎮(zhèn)中低壓埋地燃氣管材的首選材料。3. PE燃氣管的現(xiàn)狀(1) 根據國際標準ISO 4437:2007和歐洲標準EN 1555-1:2010的要求，生產燃氣用埋地PE管材的原料應采用混配料，即基礎PE樹脂與添加劑，如抗氧劑、顏料、炭黑、紫外線穩(wěn)定劑等的均勻擠出混合物。(2) 聚乙烯燃氣管要求所用原料必須為黑色或黃色的專用料，且原料必須有適當?shù)奶亢诤亢吞亢诜稚⒍取?3) 目前，PE 燃氣管材主要采用PE 80與PE 100等級的中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)樹脂為原料。(4) PE 80級樹脂的顏色為黃色或者黑色，生產的

3、管材顏色為黃色或黑色管材加黃色標記，PE 100級樹脂的顏色為橙色或黑色，生產的管材顏色為橙色或黑色管材加橙色標記。制造標記色條的混配料的基礎樹脂，必須與生產管材的混配料的基礎樹脂相同。二、 國內PE燃氣管的市場情況(1) 相對于其他塑料管道，國內PE燃氣管的應用和管理相對比較規(guī)范。國家質檢總局在特種設備安全技術規(guī)范中對PE燃氣管材和管件的生產和應用都有明確要求，并實行認證制度。(2) 國內燃氣公司對生產PE燃氣管材、管件和閥門等原材料牌號，一般都具體指定，比較大的燃氣公司對加工企業(yè)還實行定點生產，甚至采用駐廠監(jiān)造以保證產品質量。(3) 近年來，國內石化企業(yè)開始加快PE燃氣管材專用料的研究和開

4、發(fā)步伐，但是滿足燃氣管材專用料要求的生產廠家相對較少，國內主要依賴進口。表1 歐洲主要PE管材專用料牌號(為方便有全面了解，給水管牌號也也在其中)生產商牌號等級顏色生產工藝備注BorealisHE3490-LS PE100黑色北星雙峰(Borstar)技術燃氣、飲用水HE3490-LS-H PE100-RC黑色燃氣HE3492-LS PE100橙色燃氣HE3492-LS-H PE100-RC橙色燃氣HE3490-IM PE100黑色注塑壓力管件ME3440 PE80黑色燃氣、飲用水ME3441 PE80黃色燃氣LyondellBasellCRP100 Black PE100黑色赫斯特(Hos-

5、talen)淤漿聚合燃氣、飲用水CRP100 Orange PE100橙色燃氣CRP100 Resist CR Black PE100-RC黑色燃氣GM5010T3 Black PE80黑色燃氣、飲用水INEOS PolyolefinsTUB121N3000 PE100黑色InnoveneTM S雙環(huán)管淤漿聚合燃氣、飲用水TUB125N2025 PE100橙色燃氣TUB121N6000 PE100-RC黑色燃氣TUB171 PE80黑色燃氣、飲用水TUB172 PE80黃色燃氣Total PetrochemicalsXS10B PE100黑色雙環(huán)管淤漿工藝燃氣、飲用水XS10 Orange Y

6、CF PE100橙色燃氣XRC20B PE100-RC黑色燃氣XSC50 Orange PE100-RC橙色燃氣XSC50 Blue PE100-RC藍色飲用水XSL12B PE100-RC黑色燃氣、給水3802BPE80黑色連續(xù)低壓淤漿工藝燃氣、飲用水3802 YCFPE80黃色燃氣SABIC EuropeP6006PE100黑色赫斯特(Hos-talen)淤漿聚合燃氣、飲用水P5510PE80黑色燃氣、飲用水(4) 除歐洲進口料之外，還有的企業(yè)采用亞洲國家的原料，特別是韓國的PE管材專用料生產燃氣管。表2 亞洲主要PE管材專用料牌號生產廠商牌號等級顏色備注SCG Chemicals(泰國)

7、EL-LENE H1000PCPE100黑色燃氣、給水SK株式會社6100 PE100黑色燃氣、給水TR480BK PE80黑色燃氣、給水韓國大林LH4100PE100黑色燃氣、給水TR418BLPE80黑色燃氣、給水大韓油化P600BLPE100黑色燃氣、給水P600PE100本色給水P502BLPE80黑色燃氣、給水P502YEPE80橙色燃氣P502PE80本色給水韓國LGPD0100PE100黑色燃氣、給水PD0108PE80黑色燃氣、給水臺塑8001BLPE100黑色燃氣、給水8001PE100本色燃氣、給水沙特TASNEETASNEE100 BlackPE100黑色燃氣、給水三、

8、國產料生產技術和主要牌號(1) 我國推廣應用塑料煤氣管材，但在很長一段時期內進展并不大。一是由于當時國內還不能生產高質量的PE管道系統(tǒng)，特別是缺乏配套的管件和焊接施工機械及施工規(guī)范，二是由于當時我國用的燃氣主要是人工煤氣，含有可能侵蝕PE材料的成分。(2) 進入21世紀，我國開始實施能源結構調整計劃，充分利用天然氣資源，大幅度提高天然氣在能源中的比例，特別是城市能源要大部分轉換為天然氣，PE燃氣管的市場潛力開始顯現(xiàn)。(3) 我國國產PE管材專用料的發(fā)展也很快，其技術水準和質量不斷提高。生產PE管材專用料的企業(yè)主要集中在中石化和中石油這兩個超大型國有企業(yè)，采用的裝置均為國外引進。 表3 國內聚乙

9、烯管材專用料的生產工藝生產企業(yè)生產工藝共聚單體及分布牌號等級上海石化股份有限公司北歐雙峰技術丁烯-1，雙峰YGH041TLSPE100給水YGH041TPE100黑色燃氣YGH041PE100給水YGH091TPE80給水YGH051TPE80給水燕山石化股份有限公司三井油化淤漿法丁烯-1，雙峰7600MBLPE100黑色燃氣7600MOPE100橙色燃氣6380MBLPE80給水揚子石化股份有限公司三井油化淤漿法丁烯-1，雙峰4902TPE100給水4902TBKPE100黑色燃氣4803TPE80給水齊魯石化股份有限公司UCC低壓氣相法己烯-1，丁烯-1單峰DGDB2480HBKPE100

10、燃氣DGDB2480HPE100給水DGDB2480BKPE80燃氣DGDB2480PE80給水福建聯(lián)合石油化工有限公司UCC低壓氣相法丁烯-1，單峰DGDB2480PE80給水獨山子石化股份有限公司BP低壓氣相法丁烯-1，單峰TUB121-N3000PE100燃氣Innovene 雙環(huán)管淤漿法己烯-1，雙峰HD3902EXPE80給水中沙(天津)石化有限公司Innovene 雙環(huán)管淤漿法己烯-1，雙峰PN049PE100給水K44PE80給水遼寧華錦化工股份有限公司Innovene雙環(huán)管淤漿法己烯-1，雙峰PN049PE100給水K44PE80給水吉林石化股份有限公司Basell Hostl

11、en技術丁烯-1，雙峰JHMGC100SPE100給水上海金菲石化股份有限公司Phillips環(huán)管淤漿法己烯-1，單峰TR-480ATPE80給水茂名石化股份有限公司Phillips環(huán)管淤漿法己烯-1，單峰TR480MPE80給水注1：和吉林石化相同的工藝還有中海殼牌，撫順乙烯和成都乙烯。注2：和獨山子石化工藝相同的還有上海賽科、盤錦乙烯，武漢乙烯。(4) 由于國內工業(yè)化裝置造粒系統(tǒng)配置的局限性(一個聚合裝置一般只配備1條造粒線，使得在現(xiàn)有裝置上都無法大規(guī)模生產PE燃氣管專用料。(5) 為改變這一不利局面，揚子石化、齊魯石化、上海石化、燕山石化、獨山子石化開始著手進行混配料造粒線的改造和建設工

12、作，目前國內有上海石化的YGH041T、燕山石化的7600MBL以及獨山子石化的TUB121-N3000可以用于燃氣管的生產。表4 國內黑色PE燃氣管材專用料的性能指針物理性能牌號DGDB2480HBKYGH041T7600MBL4902TBKTUB121N3000混配料生產廠家齊魯石化上海石化燕山石化揚子石化獨山子石化顏色黑色黑色黑色黑色黑色等級PE100PE100PE100PE100PE100密度/g.cm-30.9520.9590.9580.9520.959熔融指數(shù) (190,5kg)/g.(10min)-10.320.400.230.150.30.29拉伸屈服強度/MPa20.5182

13、22221熱穩(wěn)定性(200)/min6725 60(210)4060備注少量質量優(yōu)少量質量差質量優(yōu)(6) 此外，針對黑色PE燃氣管材專用料，由齊魯石化公司研究院和燕山石化公司樹脂研究所共同起草了一份石化行業(yè)標準SH/T 1768-2009燃氣管道系統(tǒng)用聚乙烯(PE)專用料，該標準規(guī)定了燃氣管道用黑色PE專用料的命名與分類、要求、試驗方法、檢驗方法等。四、 國外PE燃氣管專用料的開發(fā)情況國外PE燃氣管道最早應用于20世紀50年代，1956年美國率先在燃氣管系統(tǒng)中使用PE管材。經過幾十年的發(fā)展與競爭，PE燃氣管道在國外已成為最成熟的塑料管道品種，被公認為最適宜用作燃氣輸送的管材。英國、丹麥等國PE

14、燃氣管道普及率已經超過90%，法國從1998年開始新敷設的中低壓燃氣管道幾乎100%采用PE管道。(1) 北歐化工(Borealis)公司采用北星雙峰(Borstar)專利技術生產Borsafe TM系列PE燃氣管材專用料，其中HE3490-LS和HE3492-LS具有優(yōu)良的防懸垂性能，特別適合于大口徑管材的生產，生產的管材口徑從20mm到2,000mm。耐開裂聚乙烯PE 100-RC (Resist Crack，耐開裂)管道專用料HE3490-LS-H(黑色)和HE3492-LS-H (橙色)，該類管材料繼承了PE100管材的技術優(yōu)點，并可用于管道無沙回填、舊管道更新、非開挖安裝和管道快速敷

15、設技術。表5 北歐化工公司燃氣管材專用料性能指針物理性能牌號ME3440ME3441HE3490-LSHE3490-LS-HHE3492-LSHE3492-LS-H顏色黑色黃色黑色黑色橙色橙色等級PE-80PE-80PE-100PE-100PE-100PE-100密度/g.cm-30.9510.9440.9590.9590.9520.952熔融指數(shù) (190,5kg)/g.(10min)-10.850.800.250.250.300.30拉伸屈服強度/MPa191925252525熱穩(wěn)定性(210)/min152015152020(2) 英力士(INEOS)聚烯烴公司采用InnoveneTM

16、S雙環(huán)管淤漿聚合工藝來生產ELTEX 系列管材專用料，其中壓力管道樹脂是該套工藝最具有特色的產品，具有優(yōu)秀的耐蠕變破壞、耐慢速裂紋增長(SCG)和耐快速裂紋擴展(RCP)， 此外，通過分子結構設計，優(yōu)化聚合物鏈纏結和結晶度之間的平衡，開發(fā)了ELTEXSUPERSTRESS系列PE100-RC管材專用料，其中用于燃氣管材領域的有TUB121N6000(黑色)和TUB125N6000(橙色)。表6 英力士聚烯烴公司燃氣管材專用料性能指針物理性能牌號TUB171TUB172TUB131N2010TUB121N3000TUB125N2025顏色黑色黑色黑色黑色橙色等級PE80PE80PE80PE100

17、PE100密度/g.cm-30.9490.9390.9540.9590.952熔融指數(shù)(190,5kg)/g.(10min)-10.850.850.450.300.30拉伸屈服強度/MPa1919222525熱穩(wěn)定性(210)/min2020202020(3) 道達爾石化(Total Petrochemicals)公司采用連續(xù)低壓淤漿工藝生產PE80級管材料，采用雙環(huán)管淤漿工藝生產PE100級管材料。該公司開發(fā)的Xsene系列管材中，XLS12B具有很好的抗懸垂性能，適用于大口徑管材的生產，XRC20B具有極高的耐快速裂紋擴展(RCP)和慢速裂紋增長(SCG)性能，能夠有效地解決PE燃氣管在使

18、用過程中遇到的劃痕傷害及慢速裂紋增長問題。表6 道達爾石化公司主要燃氣管材專用料性能指針物理性能牌號3802B3802YCFXS10BXS10 Orange YFCXLS12BXRC20B顏色黑色黃色黑色橙色黑色黑色等級PE80PE80PE100PE100PE100PE100-RC密度/g.cm-30.9480.9400.9590.9500.9590.958熔融指數(shù)(190,5kg)/g.(10min)-10.900.900.300.300.20.3拉伸屈服強度/MPa18182626熱穩(wěn)定性(200)/min202020202020(4) 利安德巴塞爾(LyondellBasell)工業(yè)公司

19、采用赫斯特(Hos-talen)淤漿聚合工藝，通過雙峰串聯(lián)生產Hostalen系列PE 80和PE 100級管材料，產品具有良好的抗應力開裂和長期靜液壓性能，其中CRP100XL適用于大口徑管材的生產。此外，該公司利用先進的ACP (Advanced Cascade Process)三釜串聯(lián)工藝技術，開發(fā)了耐應力開裂專用料CRP100 RESIST CR，滿足了市場對新型PE100管材料的需求。表7 利安德巴塞爾工業(yè)公司主要燃氣管材專用料性能指針物理性能牌號GM5010 T3CRP100 BlackCRP100 XLCRP100 OrangeCRP100 RESIST CR顏色黑色黑色黑色橙色

20、黑色等級PE80PE100PE100PE100PE100-RC密度/g.cm-30.9570.9590.9590.9510.958熔融指數(shù)(190,5kg)/g.(10min)-10.430.230.230.230.23拉伸屈服強度/MPa2223232323熱穩(wěn)定性(200)/min5001000100010008760(5) 大韓油化工業(yè)株式會社(KPIC)韓國大韓油化工業(yè)株式會社采用雙峰串聯(lián)淤漿聚合工藝，通過對形態(tài)、規(guī)整度、密度和分子質量的控制，得到特制的MDPE和HDPE管材專用料。該公司生產的PE 80級和PE 100級管材料的機械性能和加工性能優(yōu)異，且相關產品通過瑞典Bodycot

21、e Polymer AB和中國國家化學建筑材料測試中心的等級認證。 表8 大韓油化PE燃氣管材專用料的性能物理性能牌號P502P502BLP502YEP600BLP600YE顏色本色黑色黃色黑色黃色等級PE80PE80PE80PE100PE100密度/g.cm-30.390.9490.9410.9600.951熔融指數(shù) (190,5kg)/g.(10min)-10.150.150.150.210.21拉伸屈服強度/MPa19.119.119.123.523.5熱穩(wěn)定性(200)/min4040406060五、 PE燃氣管道相關標準動態(tài)(1) 關于PE燃氣管道標準化方面，近期對國內燃氣行業(yè)影響較

22、大的文件： PE燃氣國際標準ISO 4437主要部分已經完成修訂，公布實施在即。 國內G5+燃氣企業(yè)聚乙烯(PE)輸配系統(tǒng)質量控制合作小組管件標準已經大體完成制訂，將在年內實施。(2) 國際標準ISO4437燃氣用埋地聚乙烯管材(PE)-公制標準-規(guī)范和歐洲標準EN 1555.1燃氣輸送用塑料管道系統(tǒng)-聚乙烯(PE)在總結實踐和研究成果的基礎上，分別在2007年和2010年進行了標準更新。(3) 我國主要執(zhí)行的標準為GB 1558.1-2003燃氣用埋地聚乙烯(PE)管道系統(tǒng)第1部分:管材與更新后的國際標準和歐洲標準存在著較大的差距 。表9 不同標準對混配料性能要求的主要差異序號性能要求GB

23、15558.1-2003-管材GB 15558.2-2005-管件ISO 4437-2007EN 1555.1-20101原料定級PE80，PE100PE80，PE100混配料的定級試驗應在20、80和30與70間的某一溫度下進行，同時在80長期強度實驗的回歸曲線上，5000h內不能出現(xiàn)拐點。PE80，PE100混配料的定級實驗應在20、80和30與70間的某一溫度下進行，同時在80長期強度試驗的回歸曲線上，5000h內不能出現(xiàn)拐點。2熔體流動速率/g(10min)-10.2MFR1.4，且最大偏差為混配料制造商標值的20%。混配料生產商標稱值的20%或0.1g/(10min) ，取其中最大值

24、。0.2MFR1.4，且最大偏差為混配料制造商標稱值的20%。3炭黑顆粒尺寸/nm-102510254耐快速裂紋擴展/MPaPC1.5MOP(dn250 mm)PC,S4MOP/2.40.072(e15mm)e15mmPC1.5MOP且PC=3.6 PC，S4+2.6e15mmPC1.5MOP且PC=3.6 PC，S4+2.65耐慢速裂紋增(e5mm)165h，不破壞。dn110或dn125SDR11 500h，不破壞。dn110 SDR11 500h，不破壞。6耐候對非黑色混配料有要求：靜液壓強(80)165h。對非黑色混配料有要求：靜液壓強度(80)1,000h;電熔連接的熔接強度試驗-脆

25、性破壞百分數(shù)33.3%。對非黑色混配料有要求：靜液壓強度(80)1,000h;電熔連接的熔接強度實驗-脆性破壞百分數(shù)33.3%。7兼容性(對接熔接拉伸強度)-要求原材料生產企業(yè)證明所產混配料的兼容性。dn:110mm 或125mm，SDR11實驗到破壞為止:韌性-通過，脆性-不通過要求原材料生產企業(yè)證明所產混配料的兼容性。dn:110mm，SDR11實驗到破壞為止:韌性-通過，脆性-不通過備注：1. Dn為公稱外徑，e為壁厚。2.SDR為管材公稱外徑dn與公稱壁厚e的比值，亦叫標準尺寸比。 3.C為管材安全系數(shù)，根據管材直徑不同，取值不同。 4.MOP=2MRS/C (SDR-1),S4的臨界

26、壓力PC,S4MOP/2.40.072。六、 國內外PE燃氣管材權威組織1. 中國的G5+ 組織(1) 2008年在中國城市燃氣協(xié)會的指導下，由香港中華煤氣、北京燃氣、廣州燃氣、深圳燃氣、成都燃氣5家燃氣公司牽頭成立了燃氣企業(yè)聚乙烯輸配系統(tǒng)質量控制合作小組(以下簡稱“G5+”組織)。(2) 該組織根據國際標準ISO4437-2007和歐洲標準EN1555，制定了G5+標準PE001.1-2008產品質量技術要求第1部分:燃氣用埋地聚乙烯管材。于2010年正式實施以來，在燃氣行業(yè)內產生了很大影響。(3) 該標準對燃氣管材顏色進行了細化，并且對炭黑粒徑尺寸和炭黑分散度的外觀等級做出要求。同時對供貨

27、商的選擇、原料的選擇、生產規(guī)范等提出了更加嚴格的要求。G5+組織明確了其所有的供貨商向其提供的原料必須為指定原料，而進入其指定原料目錄的全部為進口混配料。2. 國際的PE 100+ 協(xié)會(1) 在歐洲，由Solvay、Borealis和Elenac(已并入Basell)于1999年成立了聯(lián)盟-PE100+協(xié)會，該協(xié)會在PE 壓力管道行業(yè)具有重要影響。(2) PE100+協(xié)會的宗旨是保證在生產和使用PE100樹脂時，保持最高水平性能和安全性。該聯(lián)盟認證的樹脂每隔7個月就重新認證一次，認證產品代表著當今PE壓力管道專用料的最高水平。表10 獲得PE100+協(xié)會認證的燃氣專用料牌號(有效期至2013年9月)原材料編號生產商產地BorSafeTM HE3490-LS(黑色)Borealis AG瑞典BorSafeTM HE3490-LS-H(黑色)Borealis AG芬蘭BorSafeTM HE3492-LS-H(橙色)Borealis AG瑞典Bor