聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展歷史

時(shí)間：2022-01-16作者：湖南禹順環(huán)保科技有限公司瀏覽：198

聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展歷史

聚乙烯給水管道系統(tǒng)發(fā)展

1、材料發(fā)展歷史

聚乙烯發(fā)展可分為三個(gè)階段：一階段從20世紀(jì)50年代到70年代， PE63以下等級(jí)的PE材料，僅考慮了50年的承壓能力[1]；二階段自 20 世紀(jì) 80 年代初到 90 年代，PE80級(jí)材料，50年壽命期內(nèi)不出現(xiàn)脆性破壞，通過引入共聚單體來滿足高環(huán)境應(yīng)力開裂性能和綜合的柔韌性和長(zhǎng)期強(qiáng)度性能；三階段：自20世紀(jì) 90 年代初至今，研制出用雙峰共聚工藝生產(chǎn)的PE100 材料，具有較好的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能和抗快速裂紋擴(kuò)展性能。在50年壽命、承壓能力、耐快速開裂、耐慢速開裂等方面適時(shí)滿足了市場(chǎng)的需求，同時(shí)降低了管道壁厚，大大推進(jìn)了聚乙烯管材在給水輸配領(lǐng)域的應(yīng)用，使聚乙烯管材在給水輸配系統(tǒng)的應(yīng)用邁上一個(gè)新的臺(tái)階。近年來，引入了性能較優(yōu)異的耐慢速裂紋增長(zhǎng)的PE100-RC材料、具有g(shù)好的耐慢速裂紋增長(zhǎng)和耐快速裂紋擴(kuò)展等性能。

2、材料及產(chǎn)品性能發(fā)展

在混配料生產(chǎn)企業(yè)的不斷研發(fā)創(chuàng)新與市場(chǎng)應(yīng)用需求的相互作用下，混配料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能和規(guī)模不斷擴(kuò)大，客觀形勢(shì)要求相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)隨之較新和發(fā)展。2017～2018年陸續(xù)發(fā)布的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13663.1（總則）、GB/T 13663.2（管材）、GB/T 13663.3（管件）、 GB/T 13663.5（系統(tǒng)適用性）的制定依據(jù)ISO 4427（系列:2007已發(fā)生較大變化，對(duì)各項(xiàng)性能提出了較好要求。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1222(系列)也較新為2010年[2,3,4]。對(duì)GB/T 13663與GB/T 13663-2000/GB/T13663.2-2005一ISO4427(系列):2007、EN12201(系列):2010中重要性能要求進(jìn)行分析：

1）增加混配料及相關(guān)要求。黑色混配料，即要求其樹脂中炭黑含量為2%～2.5%，添加炭黑的目的一是著色，另一方面起到對(duì)紫外光的屏蔽，減少對(duì)樹脂破壞。添加炭黑/顏料分散狀態(tài)對(duì)混配料物理性能有較大影響[5]，分散不好，宏觀性能如斷裂強(qiáng)度、沖擊性能等會(huì)大幅度下降，同時(shí)規(guī)定炭黑粒粒子大小，提高混配料的結(jié)晶度，表現(xiàn)在密度、彎曲模量的性能的提高。規(guī)定單一材料，而非“白+黑”，擠出機(jī)螺桿組合對(duì)產(chǎn)品的性能有重要影響，組合太弱炭黑分散不好，組合太強(qiáng)，剪切力過大會(huì)損傷分子結(jié)構(gòu)，都會(huì)造成混配料力學(xué)性能下降。因此，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，要求材料為定級(jí)的混配料。

2）長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度與較小要求強(qiáng)度：材料/管材/管件的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度是許用應(yīng)力、壓力等級(jí)和壁厚等重要參數(shù)的計(jì)算依據(jù)[1]，通過GB/T 18252（或ISO 9080）即可得到長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度，進(jìn)而獲得較小要求強(qiáng)度MRS。MRS是連續(xù)50年時(shí)間施加在聚乙烯管壁上引起管材破壞的環(huán)向應(yīng)力，其試驗(yàn)結(jié)果是管材性能的關(guān)鍵指標(biāo)，也是PE 80、PE 100級(jí)材料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，關(guān)系到20℃條件下使用50年導(dǎo)致管道破壞的應(yīng)力。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13663.1-2018和ISO 4427-1：2007、EN1222-1均要求給水管用材料為PE 80以上等級(jí)混配料，刪去GB/T13663—2000中規(guī)定的PE 63混配料。

3）增加了耐快速裂紋擴(kuò)展性能（RCP）。管材內(nèi)聚集內(nèi)壓的同時(shí)受到低溫、嚴(yán)重的沖擊等較端作用而導(dǎo)致管材沿軸向以較快的速度裂開的偶然性破壞方式。一般溫度越低、管道壁厚越后，發(fā)生快速開裂的危險(xiǎn)性越大,可見混配料臨界壓力PC值大小直接關(guān)系到管道系統(tǒng)較大工作壓力MOP的大小。

4) 增加耐慢速裂紋增長(zhǎng)(SCG)。PE管材的慢速裂紋增長(zhǎng)主要由管材的某些高應(yīng)力點(diǎn)引發(fā)，如表面小缺陷、施工中產(chǎn)生的凹痕等。因此，一般PE 80級(jí)以上的料通常具有相對(duì)較高的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能，GB/T 13663（較新）中SCG性能由165h提高至500h,較大提高了材料抵抗慢速裂紋增長(zhǎng)的能力。

5 )耐候性。調(diào)整為對(duì)原材料性能考核，不再是對(duì)管材的性能要求。調(diào)整了對(duì)曝曬后管材試樣的試驗(yàn)項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)保留了對(duì)性能評(píng)價(jià)既恰當(dāng)又靈敏的斷裂伸長(zhǎng)率和靜液壓強(qiáng)度，但靜液壓強(qiáng)度原要求80℃/165h改為80℃/1000h項(xiàng)目。同時(shí)不再測(cè)定熱穩(wěn)定性，而調(diào)整為對(duì)不同抗氧體系功效的考量——檢測(cè)曝曬后管材的電熔熔接性能，以重點(diǎn)判斷材料經(jīng)氣候和光老化后的性能狀況。耐候性是測(cè)定原料及產(chǎn)品抗陽光照射不良影響的能力，由此決定著原料及產(chǎn)品的儲(chǔ)存條件及儲(chǔ)存期。

6）增加了壓縮復(fù)原要求，即壓縮復(fù)原后管材試樣的試驗(yàn)要求，將靜液壓強(qiáng)度原要求80℃/165h改為20℃/100h和80℃/1000h項(xiàng)目。壓縮復(fù)原性能是檢測(cè)管材在現(xiàn)場(chǎng)壓扁，修復(fù)并恢復(fù)自然狀態(tài)后的性能，以**管材修復(fù)后管道性能。壓縮復(fù)原試驗(yàn)對(duì)壓扁管材的間距L按下列式計(jì)算[6]：

L=2×k×ey,min式中 k——壓扁系數(shù)（對(duì)于dn≤250mm，k=0.8；對(duì)于250mm＜dn≤630mm,k=0.9）;ey,min——較小壁厚。

7）氧化誘導(dǎo)時(shí)間由200℃修改為210℃，提高了耐氧化性能要求。

8）材料/管材、管件中分別增加了灰分要求，材料≤0.08%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、管材/管件≤0.01%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），以此確保加工前后產(chǎn)品質(zhì)量。

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