聚乙烯(PE)燃?xì)夤艿赖膽?yīng)用與發(fā)展
一、 燃?xì)庥寐竦鼐垡夜艿老到y(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史
本世紀(jì)在管道領(lǐng)域發(fā)生了一場(chǎng)革命性的進(jìn)步，即“以塑代鋼”。隨著高分子材料科學(xué)技術(shù)的飛躍進(jìn)步，塑料管材開發(fā)利用的深化，生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，塑料管道淋漓盡致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人們誤認(rèn)為是金屬管材的“廉價(jià)代用品”。在這場(chǎng)革命中，聚乙管道倍受青睞，日益發(fā)出奪目的光輝，廣泛用于燃?xì)廨斔汀⒔o水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉、礦山細(xì)顆粒固體輸送，以及油田、化工和郵電通訊等領(lǐng)域，特別在燃?xì)廨斔蜕系玫搅似毡榈膽?yīng)用。
1. 國(guó)外聚乙燃?xì)夤馨l(fā)展簡(jiǎn)史
1933年英國(guó)ICI公司首先發(fā)現(xiàn)了聚乙(PE)。發(fā)展至今，聚乙已是由多種工藝方法生產(chǎn)的、具有多種結(jié)構(gòu)和特性及多種用途的系列品種樹脂，已占世界合成樹脂產(chǎn)量的三分之一，居第一位。
第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，由于銅與鋼材的短缺，國(guó)外開始研究在燃?xì)廨斉涞阮I(lǐng)域使用塑料管。燃?xì)廨斉溆盟芰瞎艿牟牧习磻?yīng)用的起始年代分別為：醋酸-丁酸纖維素（1949年美國(guó)），硬聚氯乙（1950年原西國(guó)），耐沖擊聚氯乙（1952年美國(guó)），環(huán)氧玻璃鋼（1955年美國(guó)），聚乙（1956年美國(guó)），滌綸（1963年意大利）和尼龍（1969年澳大利亞）。隨著時(shí)間的推移和對(duì)燃?xì)夤こ踢\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷總結(jié)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在應(yīng)用塑料管時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素：
a.經(jīng)濟(jì)性
b.接口穩(wěn)定、嚴(yán)密性
c.耐環(huán)境應(yīng)力開裂
d.耐腐蝕和耐化學(xué)性
e.耐老化性
f.韌性
g.柔軟、可撓性
h.耐久性
i.強(qiáng)度與溫度的關(guān)系
j.長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度的大小
經(jīng)過順序淘汰，到60年代后期，只剩下聚氯乙管和聚乙管。聚氯乙管雖然強(qiáng)度大，成本低廉，但與聚乙相比有如下缺點(diǎn)：
a.脆性，易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象；
b.缺乏可撓性，不能盤卷等；
c.接觸溶劑的可靠性差等。
因此，采用聚氯乙管的數(shù)量大幅減少，而使用聚乙管顯著上升。自1956年鋪設(shè)第一條聚乙燃?xì)夤艿酪詠恚?0年代，在歐洲和北美，聚乙管道在燃?xì)忸I(lǐng)域得到迅速的推廣應(yīng)用。聚乙管道在各國(guó)燃?xì)夤艿郎系膹V泛應(yīng)用已成為管道領(lǐng)域最為引人注目的成就。這一方面是由于聚乙材料制作管道具有非常獨(dú)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，另一方面是由于聚乙管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實(shí)踐中，已達(dá)到完善的配套系統(tǒng)。時(shí)至今日，在燃?xì)忸I(lǐng)域，無論是對(duì)于新鋪設(shè)或舊管道的修復(fù)和更新，聚乙管都是主要的選擇之一。歐洲的PE燃?xì)夤艿榔占奥蕵O高，如英國(guó)、丹麥等國(guó)均超過90%，法國(guó)1998年新敷設(shè)燃?xì)夤艿缼缀?00%采用聚乙管道。早在1988年，在慕尼黑召開的國(guó)際煤聯(lián)(IGU)配氣委員會(huì)會(huì)議，委員們一致認(rèn)為采用聚乙(PE)埋地燃?xì)夤艿蕾|(zhì)量可靠，運(yùn)行安全，維護(hù)簡(jiǎn)便，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。這種共識(shí)顯然是五十年來聚乙管道與其它管道反復(fù)比較、競(jìng)爭(zhēng)后達(dá)成的。應(yīng)該指出，這不僅應(yīng)歸功于PE管的優(yōu)良的綜合性能，而且緣于PE管道的原料性能，管材、管件制造工藝，連接方法，連接機(jī)具以及運(yùn)行中的維修手段等在多年的實(shí)踐中，不斷取得革命性的進(jìn)步。如對(duì)PE管道性能影響最大的因素之一的原料，隨著聚合工藝的改進(jìn)，八十年代水平PE管材原料與七十年代水平相比較，即取得極大的進(jìn)步。 經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的不斷發(fā)展，時(shí)至今日，聚乙管道已成為最成熟的塑料管道品種之一。自六十年代初，探索聚乙管道用于燃?xì)廨斔鸵詠恚瑖@聚乙管道系統(tǒng)的各個(gè)方面的研究和開發(fā)工作就一直未間斷，且異常活躍。世界上很多國(guó)家聚乙樹脂制造商、管材制造商、管件及管路附件制造商、管材擠出設(shè)備制造商、管道的施工和使用單位（如燃?xì)夤竞妥詠硭荆⑹┕C(jī)具的制造商、產(chǎn)品認(rèn)證機(jī)構(gòu)、有關(guān)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)均以極大的熱情投入到這項(xiàng)工作中來。研究開發(fā)的廣度、深度及速度，是其他類塑料管道所難與比擬的。聚乙管道系統(tǒng)的高度成熟突出表現(xiàn)在：
（1） 聚乙管材級(jí)原料不斷發(fā)展，八十年代末第三代聚乙管材樹脂（PE100）出現(xiàn)，使大口徑管的使用也具有了優(yōu)勢(shì)。
（2） 嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的管道設(shè)計(jì)理念。對(duì)聚乙管材料長(zhǎng)期使用性能的評(píng)價(jià)形成了系統(tǒng)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方法，從而在設(shè)計(jì)上保證了長(zhǎng)期使用性能及使用的安全性。
（3）高度成熟的制造設(shè)備和擠出工藝。
（4）與管材同步發(fā)展，多品種配套的管件。
（5）管道連接、施工和維護(hù)的成熟技術(shù)與設(shè)備。
（6）豐富的研究成果、大量成功的工程實(shí)踐和系統(tǒng)完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。從原料到工程施工，從產(chǎn)品要求到質(zhì)量的控制方法，聚乙管道系統(tǒng)均具有完備的ISO標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的高水平和系統(tǒng)化，標(biāo)志了聚乙管道發(fā)展的高度成熟。
2. 國(guó)內(nèi)聚乙燃?xì)夤馨l(fā)展簡(jiǎn)史
我國(guó)是從80年代初期開始聚乙燃?xì)夤艿难芯抗ぷ?最早使用聚乙管輸送城鎮(zhèn)燃?xì)馐?982年在上海。為使聚乙燃?xì)夤苎芯抗ぷ魇艿街匾暡㈨樌M(jìn)行，國(guó)家科委1987年把“聚乙燃?xì)夤軐Ｓ昧涎兄坪图庸?yīng)用技術(shù)開發(fā)”列為國(guó)家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，從專用原料─管材、管件加工─工程應(yīng)用─標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定進(jìn)行系統(tǒng)研究，取得豐碩成果。1995年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部分別頒發(fā)了PE燃?xì)夤懿摹⒐芗膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)的行業(yè)規(guī)程。目前，PE燃?xì)夤苷趪?guó)內(nèi)迅速推廣使用。在PE燃?xì)夤芡苿?dòng)下，國(guó)內(nèi)已基本掌握PE工程管道的生產(chǎn)與使用技術(shù)，引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的國(guó)際一流生產(chǎn)線，形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力。這對(duì)聚乙燃?xì)夤艿陌l(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)。99年國(guó)內(nèi)聚乙燃?xì)夤懿漠a(chǎn)量已近1萬噸，并以20%的年增長(zhǎng)率向前發(fā)展。
二、 聚乙燃?xì)夤茉咸匦约捌浒l(fā)展
聚乙管習(xí)慣上按照密度分為低密度及線型低密度聚乙（LDPE及LLDPE）管（密度為0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙（MDPE）管（密度為0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙（HDPE）管（密度為0.940-0.965g/cm3）。由于材料的不斷進(jìn)步，根據(jù)發(fā)展階段和性能的不同，產(chǎn)生了材料的等級(jí)分化，密度不能反映聚乙作為管材的本質(zhì)性能，因此目前國(guó)際上根據(jù)聚乙管的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS）對(duì)管材及其原料進(jìn)行分類和命名。長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度是指連續(xù)施加在該聚乙樹脂制管管壁上50年時(shí)引起管材破壞時(shí)所計(jì)算的在管壁上的環(huán)向張應(yīng)力，該值是管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。聚乙管的工程設(shè)計(jì)概念與金屬管不同，對(duì)于金屬管的設(shè)計(jì)，廣泛的使用環(huán)境溫度下的屈服強(qiáng)度系數(shù)。而聚乙管與金屬管不同，它受持續(xù)應(yīng)力及溫度變化的影響，因此聚乙管的設(shè)計(jì)應(yīng)力應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)期強(qiáng)度來決定，即通過繪制恒溫下應(yīng)力與破壞時(shí)間的曲線來確定。根據(jù)聚乙管的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度（MRS），國(guó)際上將聚乙管材料分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個(gè)等級(jí)。目前國(guó)際上使用量最大的管材樹脂的MRS值為8.0MPa(PE80級(jí))，而MRS值為10MPa(PE100級(jí))的管材樹脂的已開發(fā)成功，這種樹脂采用雙峰
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