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    [技術交流]鋼絲網骨架塑料復合管:我國塑料管道的技術水平和質量問題

    [技術交流]鋼絲網骨架塑料復合管:我國塑料管道的技術水平和質量問題

    作者:重慶偉倫管道    發布時間:2019-05-23 12:47:50    瀏覽量:

      摘 要:本文對我國目前的管材主要品種以及設備、原材料、標準化水平等進行了技術質量評估,并結合國外的經驗從管理體制、技術培訓、產品質量檢驗和標準化研究方面提出了建議。

      關鍵詞:質量;塑料;復合管;聚氯乙烯管材;聚丙烯管材;聚乙烯管材;管材專用料

      中圖分類號:TU532

      1 我國塑料管材的發展

      進入新世紀以業,經濟發展中有幾大熱點問題引起管材業內人士的高度重視:水資源匱乏、環境污染、西氣東送、舉辦奧運等。人們普遍認為,這幾大經濟發展的主題給塑料管材的快速發展帶來了新的機遇。因此,聚乙烯給水管、聚乙烯燃氣管、鋼絲網骨架聚乙烯復合管、大口徑聚乙烯排水管或聚氯乙烯排水管等很快成為發展熱點產品。目前,包括各類復合管在內的聚烯烴管材生產廠已達六百余家。

      筆者認為,經過多年努力,我國從原料、機械設備、加工和應用技術等方面都獲得長足的進步。目前形成的聚乙烯塑料管材熱與人們對未來市場的預期有關,也可以說主要是靠市場需求來帶動的。雖些專家認為發展為快,但從總體情況看,其發展前景仍然看好。
     


     

      2 我國主要塑料利害材品種的技術和質量水平

      2.1 聚氯乙烯管材

      聚氯乙烯管材已廣泛地應用于建筑給、排水領域。由于我國聚氯乙烯樹脂質量可靠,管材和管件配套齊全,標準方法和施工規范較為完善。特別是在工程建設中多年的成功應用,表明其技術已經成熟。近年來領域的技術進步主要表現為在成本沒有大幅度增加的基礎上,采用各類新型優質的改性助劑,以獲得管材制品抗沖擊性能。耐老化性能和熱穩定性能等的提高。雖然該管材的生產和應用技術已經成熟,仍然存在若干質量問題。從我們測試中心的檢驗結果來看,產品的規格尺寸,如壁厚,產品的物理力學性能,如密度。如密度、維卡軟化溫度、縱向尺寸回縮率、二氯甲烷浸漬及抗沖擊等性能都出現過不合格的情況。這些問題在一些中小企業和部分新近進入該行業的企業中尤為突出。這主要由于部分廠家片面追求利潤,為降低成本加入過多的碳酸鈣填充物;此外部分生產廠的配方不合理或加工技術水平低也是造成這一現象的原因之一。通過工廠嚴格控制質量、改進工藝、配方以及的關部門的質量把關,問題不難解決。此外,對于PVC供水管道而言,還應滿足衛生性能要求。衛生部于2001年發布了生活飲用水衛生規范,其關于生活飲用水輸配水設備及防護材料衛生安全評價規范對“錫”的含量進行了限制。該規范對目前采用有機錫穩定體系的產品產生了一定的影響,相關企業應注意調整生產配方,以達到衛生要求。

      從市場情況來看,目前PVC管材仍然于供大于求的局面,但市政用大口徑的給水管材由于設備要求高、加工難度較大且生產廠家較少,市場形勢很好,但管件和連接方式問題仍需地進行研究。在聚氯乙烯排水管方面,除去建筑用排水管以外,市政用大口徑雙壁波紋管和結構壁管也已經走入市場,占有大口徑塑料管的一席之地。

      2.2 鋁塑復合管材

      鋁塑復合管在國外應用并不普遍。90年代中期,外商利用國內經濟發展較快的特點,將該技術介紹到我國市場。

      從采用的標準來看,對搭接焊管材來說,當時國外可供選擇的標準主要是美國ASTMD1281和圍僅僅定義為一般的壓力管材,沒有規定具體應用場合,標準所要求的技術指標非常簡單,產品檢驗容易通過。后來該標準進一步進行修訂,將重要的1000h的壓力試驗也刪掉了。這樣的情況剛好迎合了國內大多數廠商急功近利地推銷產品的需要。其結果給質量控制增加了新的困難。例如:僅僅10h靜液壓強度試驗要求使鋁層不經過焊接而僅僅采用粘接工藝的鋁塑復合管產品通過檢驗成為可能。

      對于對接焊鋁塑復合管材來說,ASTMD1335的要求是比較全面的。但部分廠家為了迎合并不成熟的市場需要及降本的目的,在引進和購買設備時要求采用對接焊工藝而鋁層采用搭接焊管材要求的厚度結果使鋁層的焊接工藝控制的難度增大,使產品的定位也出現了問題,同時給我們檢測單位測試采標造成困難。目前,雖然我國對接焊鋁塑復合管行業標準和即將出臺的國家標準都按照ASTMD1335制定,但根據我們掌握的情況,目前只有極少數依據按照該標準進行檢驗。原因可能有幾點:(1)鋁塑復合管市場目前不太景氣;(2)該標準檢測項目較多,測試時間長,測試費較高;(3)廠家對自己的產品缺乏信心。

      從我們測試中心對部分廠家鋁塑復合管材和管件的系統性試驗結果來看,壓力循環和真空試驗較容易通過,但5000次溫度循環試驗條件對管道系統來說的確較為苛刻,現有產品的通過率較低。試驗結果從一個側面驗證了許多管道專家對鋁塑復合管管材和管件的配套存在嚴重問題的分析判斷;同時,實驗結果與市場反饋的也是一致的,該管道系統在工程上確實出現過一系列問題。

      該品種經過近年來大量萎縮的局面后,今年的市場出現緩慢回升的跡象。原因是經過嚴酷的優勝劣汰,部分質量有信譽的企業已經浮出水面。形成了自己的品牌。從用戶和設計單位來看,該產品具有容易安裝,外表美觀等優點,只要解決好上面提到的問題,仍有一定的市場 需求和發展前景。目前,國家標準、行業標準已經較為完善,特別是行業內對系統性試驗已經給予高度重視,嚴格按標準進行檢驗的檢測設備和手段完備,加之政府有關部門市場準入規則的建立,該產品將逐漸走入正規,在未來仍將具有一定的生存空間。

      2.3 聚丙烯類管材

      我國聚丙烯用于建筑冷熱水系統的技術最早由韓國引進,其管材加工設備和原材料均從韓國進口,產品就是目前所說的PP-B管材。當時采用的產品給收標準為韓國標準KSM3362該標準的各項指標要求都比較低。產品最先用低溫地板采暖,5年多的工程應用取得了一定的成功經驗。PP-R管材生產技術從國外引進之后,在兩三年的時間里發展很快,從生產、加工到應用各環節都沒有出現重大問題,較之鋁塑復合管材技術在市場上的推廣應用是比較成功的。目前PP-R、PP-B是聚丙烯管材的主要品種,主要用于建筑用冷熱水輸送等領域。

      有利于聚丙烯(主要是PP-R)管材發展的正面因素有如下幾點:

      (1)國外有比較成熟的成套技術和成功的應用經驗可供借鑒。

      (2)在該產品進入國內市場的起步階段,從國外進口了管材專用料和管材加工設備,并采用歐洲標準或ISO標準進行質量控制。

      (3)管材和管件的可熱熔焊接性能降低了管件設計加工的難度,避免了連接處易發生的滲漏問題。

      (4)國內塑料機械制造水平進一步得到提高,目前已經出現了一批質量和服務較好的企業,目前市場上進口及國產設備都擁有自己的客戶群體,管材加工廠在企業相互競爭中受益,進一步降低了企業進入管材加工行業的門坎。

      (5)在市場的推動下,我國石化企業也加快了PP-R管材專用料的研究步伐,雖然與國外著名品牌相比不,尚存在一定差距,但已經取得可喜的進步。國產料的出現,抑制了進口管材專用料的價格,有利于該行業的長遠發展。

      但是,目前聚丙烯管材從技術和產品質量上也存在著不少問題。
     


     

      聚丙烯管材通常按照ISO/DID15874標準進行檢驗,1000h以內各壓力和溫度和靜液壓試驗是重要的測試指標。應該指出標準規定的條件是相當寬松,是管材產品進入市場最低要求。即使是這樣,部分廠家的產品仍然不能通過檢驗。根據我們的經驗,不同原材料耐壓性能差距很大。我們曾經進行過這樣的試驗,20℃、環應力16MPa條件進行1h靜液壓試驗時,質量優良的PP-R產品保持時間可達10h或10h以上,質量平庸的管材僅能持續1.5h甚至更少,而部分質量較差的產品無法通過該項測試。在95℃、環應力4.7MPa條件進行22h靜液壓試驗也存在類似現象。優質PP-R產品保壓時間可達數百小時。部分產品處于臨界合格狀態,質量控制打擦邊球。在進行1000h試驗時,我們檢驗過的最差產品在90h就發生了破壞,比普通的均聚聚丙烯還差。造成產品質量差異如此大的原因是采用原材料的不同。行業內都知道企業標準應高于行業標準,行業標準應高于國家或國際標準。我國的實際情況是,大部分企標都照搬國際或國家標準(草案),有些企業對此還做了簡化。各企業如果爭相用更低的標準要求自己的產品,這必然導致整個行業在低水平下進行價格競爭。據我們了解,國內一些企業生產的產品性能非常過硬,部分性能遠遠高于目前通用的標準,但卻苦于部分劣質產品擾亂了市場。國內管材市場缺乏公平的競爭環境。如果還以前面列舉的靜液壓試驗的數據為例,這些廠家在把握自己產品的水平和準確地市場定位的情況下,完全有能力制訂出高于國家和國際標準的企業標準,加強自己企業在市場競爭中的地位。

      在檢測過程中,PP-R原材料和管材熔體流動速率過高,兩者熔體流動速率變化率超標的情況也比較突出。PP-R熔體流動速率指標反映了材料分子量及其分布狀況等微觀結構,是影響管材強度重要因素,從事產品質量控制的人員應對該指標引起重視。該指標不合格在共混料(非聚合產品)和雜牌料中容易出現。原因主要是一些小型原料廠工藝配方不合理,生產調和簡陋,生產技術水平較低,質量無法得到保證上。管材加工工藝不合理,采用設備水平低也可能導致該問題的發生,但所占比例不高。

      PP-R熱水管在使用中受到氧化而逐步老化,受熱過程實際上是材料抗氧體系緩慢抽提過程,隨著材料內部抗氧劑逐漸消耗,其老化不斷進行。管材8760h耐熱氧壽命試驗較好地反映了這個過程,因此該試驗利用時溫等效原理可以通過“點”測試來大致評價原材料和管材制品在受熱狀態下的長期性能。目前,約有60多家工廠產品正在我中心進行該項試驗試驗的結果還是比較樂觀的。該性能的好壞與原材料、設備水平和加工藝都有一定關系。我國目前有300多家PP-R管材生產廠,其情況比較復雜,因此對我國實際使用的管材耐受熱氧壽命性能還不能做出評估。

      目前,PP-R管材市場存在的低價格競爭令人憂慮,已經擾亂了市場,嚴重影響到該產品的發展和建筑工程中給水管道的質量。

      綜上所所述,由于原材料采用不當是引起管材質量問題的主要因素。因此,我們不建議中小企業涉足PP-R管材專用料生行業。

      2.4聚乙烯管材

      承壓聚乙烯管材的主要品種為:燃氣管、給水管、交聯聚乙烯管材等;非承壓管材主要品種為:雙壁紋管和大口徑纏繞管等。主要用于市政排水系統。在2000~2002年,上述品種發展都相當快。據不完全統計,僅2001年一年,聚乙烯燃氣和水管管材廠增加近40家;估計2002年至少要再增加50家。從發展水平來看,與鋁塑復合管、PP-R管等產品的起步水平已經不可同日而語。仍以聚乙烯管為例,早先進入該行業的企業大多是從國外引進先進設備,其基礎條件較好,在2000年以前,由于國內需求不旺,推廣應用方面遇到一些困難;遇到目前空前的發展機遇,這些企業加緊增加設備,特別是增加了?630~?800大口徑聚乙烯管材,形成了規?;a并已經取得較好的經濟效益。近兩年進入該行業的企業大多數屬于在生產其他塑料管材的基礎上增加了新的品種這些企業在化學建材行業激烈競爭中,逐漸在技術、管理、市場等方面確立了優勢,已有了較好的基礎和較強的發展后勁。另有部分有實力的企業看準塑料管道巨大的發展潛力,跨行業進入該領域,其特點是大量采用進口設備,投資規模大,例如國內計劃最大的項目其規模達10萬噸以上。與此同時,我國聚乙烯管材生產加工設備發展速度也很快,設備生產廠家中的部分龍頭企業已經形成。特別是一些私人企業異軍突起,通過鋁塑復合客和PP-R管材生產線的制造和成功的銷售,積累了資金,研究開發和國外先進技術的采用,因此生產的聚乙烯設備水平也獲得提升。國產生產線目前占據了大部分市場。但是,國產設備與進口設備相比仍有一定差距。例如:國產管材生產設備中,具有真正的在線尺寸自動控制的設備還不多,大口徑管材生產設備仍存在較大差距。

      近年來,國外的聚乙烯管材專用料如:PE80、PE100等牌號在國內已經得到大面積推廣應用,用戶有可能根據產品的經濟性,實用性和質量要求進行多種選擇,這是該產品的質量水平可以穩步提高的基本條件。

      從國內軟件環境看,我國1995年就制訂了塑料燃氣管材的管件的標準,雖然現在看來已經落后于產品的發展,但卻解決了“有”的問題。給水管、大口徑排水管等幾種聚乙烯管材品種的新的國家標準也都已經頒布、制訂或在修改當中,規范的建立為塑料管材的健康發燕尾服打下了基礎。

      新標準的出臺,有利于我國聚乙烯管材的質量穩步提高。有利于規范市場,有利于管材行業的長遠發展。但同時也應看到,新標準將給部分企業的眼前利益和市場經營帶來的一定影響,因為凡是設計承壓管材都將以管材攻期靜液壓強度為設計基礎,都 需 要了角管材專用料的級別。目前,我國聚乙烯管材專用料的發展相對滯后。例如:我國真正燃氣管材專用料只有齊魯2480-一個牌號,上海金菲、北京燕山都開發出聚乙烯管材專用料,但應用的時間不長。特別是在給水管為燃氣管材專用料方面,按照規范的做法,在使用前必須對材進行分級,該分級工作應在開發完成的基礎上進行試驗,一般需要1.5年時間,目前上述產品都還沒有按照ISO9080標準(GB/T18252標準)完成試驗。結果能達到何種級別,多大程度上可以滿足市場需要,目前還很難做出預測。中石化上海石油化工股份有限公司從北歐化工引進了雙峰聚乙烯生產技術,可以生產PE100管材專用料,產品預計將在2002年6月投產。若今年內能夠開始進行管材分級試驗,則在2004年左右才能完成分級工作。這實際上意味著工國近兩年內所用原材料仍有大部分需要進口。進口產品對提高我國產品質量和促進國產品的進步利大于弊,但如果單純依賴進口。必然導致進口價格偏高,偏高的價格將給劣質品或假貨預留較大的市場空間,,對管材行業一個進期內的發展帶來負面影響。

      大口徑排水管材發燕尾服目前主要集中在雙壁波紋管和纏繞管等幾個品種上。由于不需要承壓,質量控制指標較為簡單,主要對環剛度、結構壁間焊接強度、耐腐蝕性以及連接性能等方面提出要求。目前所關注的焦點仍然是連接方式問題。采用的連接方式在工程應用中都存在一定問題,一定程度上制約了該類產品的發展。

      從我們測試的聚乙烯類管材材的情況來看其總體質量正在穩步提高,說明我國塑料管材產品發展已經上了一個新的臺階。
     


     

      3 提高我國塑料管材質量水平的建議

      3.1 建立符合國情的管理機制

      國外的產品質量管理工作主要是靠各專業協會業進行的。各協會可以負責組織各種規范、標準等的制、修訂工作,提供機會供行業內各企業之間進行相互溝通,發起行業內部的產品檢驗直至進行質量認證活動等;也有國噥是由政府出面組織用戶、生產商共同組成認證機構來規范市場。有關檢驗機構的建立并沒有統一的模式。以化學建材最為發達的德國為例,德國ift研究所是由德國金屬門窗協會的幾個會員單位出資建立的檢測機構,負責金屬、塑料門窗、玻璃幕墻等制品的測試工作,目前已經成為一個具有獨立法人地位的股份制企業,在國內外有很高的聲譽。德國SKZ研究院是下個受到德國政府資助的獨立的產品檢驗機構,高有塑料原材料、管材、型材、防水卷材和板材、大型中空容器、兒童玩具等塑料制品的測試試驗室。該 從測試規模和測試領域等與我們國家化學建材測試中心極為類似。每年該研究院獲得總產值約1000萬歐元,其中接受的超過總收入的10%。這個研究院的管材試驗承擔了德國大部分和部分歐盟國家調查發現,測試樣品的來源絕大部分是行業或各企自覺和委托檢驗,少數是作為第三方的質量仲裁樣品,據德國同行介紹,在德國塑料產品中只有兒童玩具屬于強制檢驗產品,其他產品質量控制產品質量控制主要用依靠企業、行業自律。除政府采購的大型公共設施決定。供需雙方簽訂協議時都愿意接受并且承認信譽度高、技術實力雄厚的第三方機構出據的測試報告,發生質量事故則一定要通過有關部門指定檢驗機構進行仲裁解決。

      我國塑料管材作為新興產業,對進入市場難以有統一的要求。目前行業協會對塑料管材生產加工企業具有較大影響力,可以起到企業間的信息交流與溝通的橋梁作用。各類標準和規范主要依靠政府了保證工程質量,根據情況對進入本地區建筑領域產部分產品提出相應要求,這就出現了目前了一個產品多頭管理的局面。對塑料管材來說,由于設計和施工單位是需方,對管材產品能夠真正打入工程項目當中起關鍵作用。因此管材生產企業普遍關心和重視各地建筑業主管部門的有關政策。國愛建設部明確規定了優先推薦和限制淘汰的建材產品目錄,大多數省市建委對進入本地區工程項目的塑料分省市要求廠商提供的主要資料有:企業基本情況、企業標準、經抽檢的省級和國家級檢測單位的測試報告,一般出對不同管材品咱提出具體的測試指標要求。

      由此可見,我國從塑料管材的管理制上與國外有很大不同,這也是由我國的國情決定的。發達國家質量管理的方式值得借鑒,充分利用行業協會,可以最大限度發揮其技術、專業的優勢,通過政府、專家、廠商、用戶等互動式的質量管理方式,可以使用質量水平持續得到改進,不斷滿足消費者的需求,促使行業向前發展。但是,這種方式的有效性是建立在法制健全,企業、個人之間良好的誠信,已經樹立起強烈的質量意識而把質量看作一個非常重要的技術基礎之上的。相比較而言,提高我國管材質量水面臨的發達國愛要多得多,面臨的市場環境更為復雜,既需要提高企業和從業人員的質量意識,又急需研究解決管材質量管理方面存在的技術問題。我們認為在這種復雜情況下,要保證塑料管材行業健康發展,需要適度的政府干預,但這咱干預主要是宏觀管理并向行業自律和方向引導,逐漸建立起行業自我約束的機制。國內塑料管材檢驗機構也應該遵循市場化的規律發展,與國際逐步接軌,盡量減少上級主管部門指定某單位為定點檢驗機構的情況。檢驗機構在保證客觀公正的基礎上,應依靠先進的檢驗機構在保證客觀公正的基礎上,應進的檢測手段樹立起政府、行業協會、塑料管材生產廠商、最終消費者都信得過的品牌,為行業提供良好的服務。

      3.2 加強管材加工技術培訓

      產品質量的提高,檢驗是手段,技術的提高才是本質。仍然以德國SKZ研究院為例,前面已經談到,其測試領域和規模與我們國家化學建材測試中心差不多,但是為了適應市場需求,他們設立了規模龐大的塑料加工技術培訓中心。中心自行編教材,配置了現代化的電化教室,并向學生提供方便的食宿服務。供學生實踐的設備全部的世界上最先進的產品,據說部分設備得到了德國著名塑料機械廠商的贊助。在這里可以學習到世界上最先進的塑料加工技術。例如管材培訓,學生可以在這里接受管材擠出、管件注塑、管材和管件焊接技術等系統培訓,有些學生培訓時間長達一年。我國進入管材加工行業的企業管理、技術人員和一線工人的技術培塑料加工技術的科研院所,其加工設備非常齊全,應該充分利用這些資源。建材行業的主管部門應提供相應的環境和條件,有實力的設備生產廠家該提供支持。

      3.3 完善出廠檢驗手段

      目前我國許多管材加工企業重視加工設備和引進,卻不愿意在產品檢驗設備方面,僅有測試設備主要是應付上級檢查、用戶參觀或通過ISO9000認證需要。隨著我國管材市場逐步規范,產品今后的競爭主要是質量的大比拼,廠家應該盡快完善檢驗設備,一個典型的管材生產廠應該具有一定的原材料和產品測試設備,即同時具有進廠和出廠檢驗能力,達到這一目標所涉及的測試設備包括:材料試驗機(可進行拉伸及壓縮試驗)、沖擊試驗機、密度測試儀、熔體流動速率儀、高低溫試驗箱,樣品制作設備等。質量檢驗人員應經過標準、儀器操作、數據處理、質量管理和其他相關技能的培訓后,方可上崗從事檢測工作。

      3.4加強標準化的工作

      我國國家和行業塑料管材標準化滯后或者標準出臺不系統的現象依然存在。主要原因之一是標準主管部門或掛靠單位缺乏必要的資金投入,使各級從事標準化管理工作的人力、物力資源嚴重不足,甚至存在人才流失現象。主管部門和業內人事應該此進行呼吁,支持標準化工作。

      我國已經是ISO國際標準化組織成員,對國際標準中主要管材產品標準的動向和標準修訂的進展情況,有關單位有義務向行業內進行通報。通過提供有關資料,能更有效地利用信息資源,了解國外新產品的發展動向,為企業的發展提供決策依據。另外,由于國骨制訂標準目前普遍缺乏基礎試驗數據支持。而基礎試驗有且于提高標準的科學性和嚴性,降低標準中不合理因素,有利于主管部門、生產廠、檢測單位和廣大技術人員正確招行標準,避免標準的誤用。

      目前企業標準主要由企業依據國家、行業或其他先進標準及自身產品特點來制訂,經當地標準主管部門進行備案后正式實施。由于部分生產企業技術人才缺乏,且主管部門有關人員專業所限,這種管理方式存在一定漏洞。特別是對一些既無國家標準,行業標準也無國外標準的管材產品,部分備案的企業標準根本無法操作,但產品卻已經暢銷無阻。這種情況在中小企業和邊遠地區區企業中不是個別現象。提醒所涉及的進行這類標準制訂或進行備案進多聽專家的意見,必要時要經過專家論證。

      總之,我國塑料管道生產已進入快速成長期,具有良好的發展前景,但仍存在部分問題。各主管部門、生產企業、配套企業,科研單位、檢驗單位及其他有關人士應根據各類產品的不同特性,確定不同產品的發展規劃,管理辦法、生產營銷手段及檢測方法、規范、以不斷提高產品質量和技術水平,推動塑料管道行業的健康發展!

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