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[技术交流]钢丝网骨架塑料复合管:我国塑料管道的技术水平和质量问题

[技术交流]钢丝网骨架塑料复合管:我国塑料管道的技术水平和质量问题

作者:重庆伟伦管道    发布时间:2019-05-23 12:47:50    浏览量:

  摘 要:本文对我国目前的管材主要品种以及设备、原材料、标准化水平等进行了技术质量评估,并结合国外的经验从管理体制、技术培训、产品质量检验和标准化研究方面提出了建议。

  关键词:质量;塑料;复合管;聚氯乙烯管材;聚丙烯管材;聚乙烯管材;管材专用料

  中图分类号:TU532

  1 我国塑料管材的发展

  进入新世纪以业,经济发展中有几大热点问题引起管材业内人士的高度重视:水资源匮乏、环境污染、西气东送、举办奥运等。人们普遍认为,这几大经济发展的主题给塑料管材的快速发展带来了新的机遇。因此,聚乙烯给水管、聚乙烯燃气管、钢丝网骨架聚乙烯复合管、大口径聚乙烯排水管或聚氯乙烯排水管等很快成为发展热点产品。目前,包括各类复合管在内的聚烯烃管材生产厂已达六百余家。

  笔者认为,经过多年努力,我国从原料、机械设备、加工和应用技术等方面都获得长足的进步。目前形成的聚乙烯塑料管材热与人们对未来市场的预期有关,也可以说主要是靠市场需求来带动的。虽些专家认为发展为快,但从总体情况看,其发展前景仍然看好。
 


 

  2 我国主要塑料利害材品种的技术和质量水平

  2.1 聚氯乙烯管材

  聚氯乙烯管材已广泛地应用于建筑给、排水领域。由于我国聚氯乙烯树脂质量可靠,管材和管件配套齐全,标准方法和施工规范较为完善。特别是在工程建设中多年的成功应用,表明其技术已经成熟。近年来领域的技术进步主要表现为在成本没有大幅度增加的基础上,采用各类新型优质的改性助剂,以获得管材制品抗冲击性能。耐老化性能和热稳定性能等的提高。虽然该管材的生产和应用技术已经成熟,仍然存在若干质量问题。从我们测试中心的检验结果来看,产品的规格尺寸,如壁厚,产品的物理力学性能,如密度。如密度、维卡软化温度、纵向尺寸回缩率、二氯甲烷浸渍及抗冲击等性能都出现过不合格的情况。这些问题在一些中小企业和部分新近进入该行业的企业中尤为突出。这主要由于部分厂家片面追求利润,为降低成本加入过多的碳酸钙填充物;此外部分生产厂的配方不合理或加工技术水平低也是造成这一现象的原因之一。通过工厂严格控制质量、改进工艺、配方以及的关部门的质量把关,问题不难解决。此外,对于PVC供水管道而言,还应满足卫生性能要求。卫生部于2001年发布了生活饮用水卫生规范,其关于生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范对“锡”的含量进行了限制。该规范对目前采用有机锡稳定体系的产品产生了一定的影响,相关企业应注意调整生产配方,以达到卫生要求。

  从市场情况来看,目前PVC管材仍然于供大于求的局面,但市政用大口径的给水管材由于设备要求高、加工难度较大且生产厂家较少,市场形势很好,但管件和连接方式问题仍需地进行研究。在聚氯乙烯排水管方面,除去建筑用排水管以外,市政用大口径双壁波纹管和结构壁管也已经走入市场,占有大口径塑料管的一席之地。

  2.2 铝塑复合管材

  铝塑复合管在国外应用并不普遍。90年代中期,外商利用国内经济发展较快的特点,将该技术介绍到我国市场。

  从采用的标准来看,对搭接焊管材来说,当时国外可供选择的标准主要是美国ASTMD1281和围仅仅定义为一般的压力管材,没有规定具体应用场合,标准所要求的技术指标非常简单,产品检验容易通过。后来该标准进一步进行修订,将重要的1000h的压力试验也删掉了。这样的情况刚好迎合了国内大多数厂商急功近利地推销产品的需要。其结果给质量控制增加了新的困难。例如:仅仅10h静液压强度试验要求使铝层不经过焊接而仅仅采用粘接工艺的铝塑复合管产品通过检验成为可能。

  对于对接焊铝塑复合管材来说,ASTMD1335的要求是比较全面的。但部分厂家为了迎合并不成熟的市场需要及降本的目的,在引进和购买设备时要求采用对接焊工艺而铝层采用搭接焊管材要求的厚度结果使铝层的焊接工艺控制的难度增大,使产品的定位也出现了问题,同时给我们检测单位测试采标造成困难。目前,虽然我国对接焊铝塑复合管行业标准和即将出台的国家标准都按照ASTMD1335制定,但根据我们掌握的情况,目前只有极少数依据按照该标准进行检验。原因可能有几点:(1)铝塑复合管市场目前不太景气;(2)该标准检测项目较多,测试时间长,测试费较高;(3)厂家对自己的产品缺乏信心。

  从我们测试中心对部分厂家铝塑复合管材和管件的系统性试验结果来看,压力循环和真空试验较容易通过,但5000次温度循环试验条件对管道系统来说的确较为苛刻,现有产品的通过率较低。试验结果从一个侧面验证了许多管道专家对铝塑复合管管材和管件的配套存在严重问题的分析判断;同时,实验结果与市场反馈的也是一致的,该管道系统在工程上确实出现过一系列问题。

  该品种经过近年来大量萎缩的局面后,今年的市场出现缓慢回升的迹象。原因是经过严酷的优胜劣汰,部分质量有信誉的企业已经浮出水面。形成了自己的品牌。从用户和设计单位来看,该产品具有容易安装,外表美观等优点,只要解决好上面提到的问题,仍有一定的市场 需求和发展前景。目前,国家标准、行业标准已经较为完善,特别是行业内对系统性试验已经给予高度重视,严格按标准进行检验的检测设备和手段完备,加之政府有关部门市场准入规则的建立,该产品将逐渐走入正规,在未来仍将具有一定的生存空间。

  2.3 聚丙烯类管材

  我国聚丙烯用于建筑冷热水系统的技术最早由韩国引进,其管材加工设备和原材料均从韩国进口,产品就是目前所说的PP-B管材。当时采用的产品给收标准为韩国标准KSM3362该标准的各项指标要求都比较低。产品最先用低温地板采暖,5年多的工程应用取得了一定的成功经验。PP-R管材生产技术从国外引进之后,在两三年的时间里发展很快,从生产、加工到应用各环节都没有出现重大问题,较之铝塑复合管材技术在市场上的推广应用是比较成功的。目前PP-R、PP-B是聚丙烯管材的主要品种,主要用于建筑用冷热水输送等领域。

  有利于聚丙烯(主要是PP-R)管材发展的正面因素有如下几点:

  (1)国外有比较成熟的成套技术和成功的应用经验可供借鉴。

  (2)在该产品进入国内市场的起步阶段,从国外进口了管材专用料和管材加工设备,并采用欧洲标准或ISO标准进行质量控制。

  (3)管材和管件的可热熔焊接性能降低了管件设计加工的难度,避免了连接处易发生的渗漏问题。

  (4)国内塑料机械制造水平进一步得到提高,目前已经出现了一批质量和服务较好的企业,目前市场上进口及国产设备都拥有自己的客户群体,管材加工厂在企业相互竞争中受益,进一步降低了企业进入管材加工行业的门坎。

  (5)在市场的推动下,我国石化企业也加快了PP-R管材专用料的研究步伐,虽然与国外著名品牌相比不,尚存在一定差距,但已经取得可喜的进步。国产料的出现,抑制了进口管材专用料的价格,有利于该行业的长远发展。

  但是,目前聚丙烯管材从技术和产品质量上也存在着不少问题。
 


 

  聚丙烯管材通常按照ISO/DID15874标准进行检验,1000h以内各压力和温度和静液压试验是重要的测试指标。应该指出标准规定的条件是相当宽松,是管材产品进入市场最低要求。即使是这样,部分厂家的产品仍然不能通过检验。根据我们的经验,不同原材料耐压性能差距很大。我们曾经进行过这样的试验,20℃、环应力16MPa条件进行1h静液压试验时,质量优良的PP-R产品保持时间可达10h或10h以上,质量平庸的管材仅能持续1.5h甚至更少,而部分质量较差的产品无法通过该项测试。在95℃、环应力4.7MPa条件进行22h静液压试验也存在类似现象。优质PP-R产品保压时间可达数百小时。部分产品处于临界合格状态,质量控制打擦边球。在进行1000h试验时,我们检验过的最差产品在90h就发生了破坏,比普通的均聚聚丙烯还差。造成产品质量差异如此大的原因是采用原材料的不同。行业内都知道企业标准应高于行业标准,行业标准应高于国家或国际标准。我国的实际情况是,大部分企标都照搬国际或国家标准(草案),有些企业对此还做了简化。各企业如果争相用更低的标准要求自己的产品,这必然导致整个行业在低水平下进行价格竞争。据我们了解,国内一些企业生产的产品性能非常过硬,部分性能远远高于目前通用的标准,但却苦于部分劣质产品扰乱了市场。国内管材市场缺乏公平的竞争环境。如果还以前面列举的静液压试验的数据为例,这些厂家在把握自己产品的水平和准确地市场定位的情况下,完全有能力制订出高于国家和国际标准的企业标准,加强自己企业在市场竞争中的地位。

  在检测过程中,PP-R原材料和管材熔体流动速率过高,两者熔体流动速率变化率超标的情况也比较突出。PP-R熔体流动速率指标反映了材料分子量及其分布状况等微观结构,是影响管材强度重要因素,从事产品质量控制的人员应对该指标引起重视。该指标不合格在共混料(非聚合产品)和杂牌料中容易出现。原因主要是一些小型原料厂工艺配方不合理,生产调和简陋,生产技术水平较低,质量无法得到保证上。管材加工工艺不合理,采用设备水平低也可能导致该问题的发生,但所占比例不高。

  PP-R热水管在使用中受到氧化而逐步老化,受热过程实际上是材料抗氧体系缓慢抽提过程,随着材料内部抗氧剂逐渐消耗,其老化不断进行。管材8760h耐热氧寿命试验较好地反映了这个过程,因此该试验利用时温等效原理可以通过“点”测试来大致评价原材料和管材制品在受热状态下的长期性能。目前,约有60多家工厂产品正在我中心进行该项试验试验的结果还是比较乐观的。该性能的好坏与原材料、设备水平和加工艺都有一定关系。我国目前有300多家PP-R管材生产厂,其情况比较复杂,因此对我国实际使用的管材耐受热氧寿命性能还不能做出评估。

  目前,PP-R管材市场存在的低价格竞争令人忧虑,已经扰乱了市场,严重影响到该产品的发展和建筑工程中给水管道的质量。

  综上所所述,由于原材料采用不当是引起管材质量问题的主要因素。因此,我们不建议中小企业涉足PP-R管材专用料生行业。

  2.4聚乙烯管材

  承压聚乙烯管材的主要品种为:燃气管、给水管、交联聚乙烯管材等;非承压管材主要品种为:双壁纹管和大口径缠绕管等。主要用于市政排水系统。在2000~2002年,上述品种发展都相当快。据不完全统计,仅2001年一年,聚乙烯燃气和水管管材厂增加近40家;估计2002年至少要再增加50家。从发展水平来看,与铝塑复合管、PP-R管等产品的起步水平已经不可同日而语。仍以聚乙烯管为例,早先进入该行业的企业大多是从国外引进先进设备,其基础条件较好,在2000年以前,由于国内需求不旺,推广应用方面遇到一些困难;遇到目前空前的发展机遇,这些企业加紧增加设备,特别是增加了?630~?800大口径聚乙烯管材,形成了规模化生产并已经取得较好的经济效益。近两年进入该行业的企业大多数属于在生产其他塑料管材的基础上增加了新的品种这些企业在化学建材行业激烈竞争中,逐渐在技术、管理、市场等方面确立了优势,已有了较好的基础和较强的发展后劲。另有部分有实力的企业看准塑料管道巨大的发展潜力,跨行业进入该领域,其特点是大量采用进口设备,投资规模大,例如国内计划最大的项目其规模达10万吨以上。与此同时,我国聚乙烯管材生产加工设备发展速度也很快,设备生产厂家中的部分龙头企业已经形成。特别是一些私人企业异军突起,通过铝塑复合客和PP-R管材生产线的制造和成功的销售,积累了资金,研究开发和国外先进技术的采用,因此生产的聚乙烯设备水平也获得提升。国产生产线目前占据了大部分市场。但是,国产设备与进口设备相比仍有一定差距。例如:国产管材生产设备中,具有真正的在线尺寸自动控制的设备还不多,大口径管材生产设备仍存在较大差距。

  近年来,国外的聚乙烯管材专用料如:PE80、PE100等牌号在国内已经得到大面积推广应用,用户有可能根据产品的经济性,实用性和质量要求进行多种选择,这是该产品的质量水平可以稳步提高的基本条件。

  从国内软件环境看,我国1995年就制订了塑料燃气管材的管件的标准,虽然现在看来已经落后于产品的发展,但却解决了“有”的问题。给水管、大口径排水管等几种聚乙烯管材品种的新的国家标准也都已经颁布、制订或在修改当中,规范的建立为塑料管材的健康发燕尾服打下了基础。

  新标准的出台,有利于我国聚乙烯管材的质量稳步提高。有利于规范市场,有利于管材行业的长远发展。但同时也应看到,新标准将给部分企业的眼前利益和市场经营带来的一定影响,因为凡是设计承压管材都将以管材攻期静液压强度为设计基础,都 需 要了角管材专用料的级别。目前,我国聚乙烯管材专用料的发展相对滞后。例如:我国真正燃气管材专用料只有齐鲁2480-一个牌号,上海金菲、北京燕山都开发出聚乙烯管材专用料,但应用的时间不长。特别是在给水管为燃气管材专用料方面,按照规范的做法,在使用前必须对材进行分级,该分级工作应在开发完成的基础上进行试验,一般需要1.5年时间,目前上述产品都还没有按照ISO9080标准(GB/T18252标准)完成试验。结果能达到何种级别,多大程度上可以满足市场需要,目前还很难做出预测。中石化上海石油化工股份有限公司从北欧化工引进了双峰聚乙烯生产技术,可以生产PE100管材专用料,产品预计将在2002年6月投产。若今年内能够开始进行管材分级试验,则在2004年左右才能完成分级工作。这实际上意味着工国近两年内所用原材料仍有大部分需要进口。进口产品对提高我国产品质量和促进国产品的进步利大于弊,但如果单纯依赖进口。必然导致进口价格偏高,偏高的价格将给劣质品或假货预留较大的市场空间,,对管材行业一个进期内的发展带来负面影响。

  大口径排水管材发燕尾服目前主要集中在双壁波纹管和缠绕管等几个品种上。由于不需要承压,质量控制指标较为简单,主要对环刚度、结构壁间焊接强度、耐腐蚀性以及连接性能等方面提出要求。目前所关注的焦点仍然是连接方式问题。采用的连接方式在工程应用中都存在一定问题,一定程度上制约了该类产品的发展。

  从我们测试的聚乙烯类管材材的情况来看其总体质量正在稳步提高,说明我国塑料管材产品发展已经上了一个新的台阶。
 


 

  3 提高我国塑料管材质量水平的建议

  3.1 建立符合国情的管理机制

  国外的产品质量管理工作主要是靠各专业协会业进行的。各协会可以负责组织各种规范、标准等的制、修订工作,提供机会供行业内各企业之间进行相互沟通,发起行业内部的产品检验直至进行质量认证活动等;也有国哝是由政府出面组织用户、生产商共同组成认证机构来规范市场。有关检验机构的建立并没有统一的模式。以化学建材最为发达的德国为例,德国ift研究所是由德国金属门窗协会的几个会员单位出资建立的检测机构,负责金属、塑料门窗、玻璃幕墙等制品的测试工作,目前已经成为一个具有独立法人地位的股份制企业,在国内外有很高的声誉。德国SKZ研究院是下个受到德国政府资助的独立的产品检验机构,高有塑料原材料、管材、型材、防水卷材和板材、大型中空容器、儿童玩具等塑料制品的测试试验室。该 从测试规模和测试领域等与我们国家化学建材测试中心极为类似。每年该研究院获得总产值约1000万欧元,其中接受的超过总收入的10%。这个研究院的管材试验承担了德国大部分和部分欧盟国家调查发现,测试样品的来源绝大部分是行业或各企自觉和委托检验,少数是作为第三方的质量仲裁样品,据德国同行介绍,在德国塑料产品中只有儿童玩具属于强制检验产品,其他产品质量控制产品质量控制主要用依靠企业、行业自律。除政府采购的大型公共设施决定。供需双方签订协议时都愿意接受并且承认信誉度高、技术实力雄厚的第三方机构出据的测试报告,发生质量事故则一定要通过有关部门指定检验机构进行仲裁解决。

  我国塑料管材作为新兴产业,对进入市场难以有统一的要求。目前行业协会对塑料管材生产加工企业具有较大影响力,可以起到企业间的信息交流与沟通的桥梁作用。各类标准和规范主要依靠政府了保证工程质量,根据情况对进入本地区建筑领域产部分产品提出相应要求,这就出现了目前了一个产品多头管理的局面。对塑料管材来说,由于设计和施工单位是需方,对管材产品能够真正打入工程项目当中起关键作用。因此管材生产企业普遍关心和重视各地建筑业主管部门的有关政策。国爱建设部明确规定了优先推荐和限制淘汰的建材产品目录,大多数省市建委对进入本地区工程项目的塑料分省市要求厂商提供的主要资料有:企业基本情况、企业标准、经抽检的省级和国家级检测单位的测试报告,一般出对不同管材品咱提出具体的测试指标要求。

  由此可见,我国从塑料管材的管理制上与国外有很大不同,这也是由我国的国情决定的。发达国家质量管理的方式值得借鉴,充分利用行业协会,可以最大限度发挥其技术、专业的优势,通过政府、专家、厂商、用户等互动式的质量管理方式,可以使用质量水平持续得到改进,不断满足消费者的需求,促使行业向前发展。但是,这种方式的有效性是建立在法制健全,企业、个人之间良好的诚信,已经树立起强烈的质量意识而把质量看作一个非常重要的技术基础之上的。相比较而言,提高我国管材质量水面临的发达国爱要多得多,面临的市场环境更为复杂,既需要提高企业和从业人员的质量意识,又急需研究解决管材质量管理方面存在的技术问题。我们认为在这种复杂情况下,要保证塑料管材行业健康发展,需要适度的政府干预,但这咱干预主要是宏观管理并向行业自律和方向引导,逐渐建立起行业自我约束的机制。国内塑料管材检验机构也应该遵循市场化的规律发展,与国际逐步接轨,尽量减少上级主管部门指定某单位为定点检验机构的情况。检验机构在保证客观公正的基础上,应依靠先进的检验机构在保证客观公正的基础上,应进的检测手段树立起政府、行业协会、塑料管材生产厂商、最终消费者都信得过的品牌,为行业提供良好的服务。

  3.2 加强管材加工技术培训

  产品质量的提高,检验是手段,技术的提高才是本质。仍然以德国SKZ研究院为例,前面已经谈到,其测试领域和规模与我们国家化学建材测试中心差不多,但是为了适应市场需求,他们设立了规模庞大的塑料加工技术培训中心。中心自行编教材,配置了现代化的电化教室,并向学生提供方便的食宿服务。供学生实践的设备全部的世界上最先进的产品,据说部分设备得到了德国著名塑料机械厂商的赞助。在这里可以学习到世界上最先进的塑料加工技术。例如管材培训,学生可以在这里接受管材挤出、管件注塑、管材和管件焊接技术等系统培训,有些学生培训时间长达一年。我国进入管材加工行业的企业管理、技术人员和一线工人的技术培塑料加工技术的科研院所,其加工设备非常齐全,应该充分利用这些资源。建材行业的主管部门应提供相应的环境和条件,有实力的设备生产厂家该提供支持。

  3.3 完善出厂检验手段

  目前我国许多管材加工企业重视加工设备和引进,却不愿意在产品检验设备方面,仅有测试设备主要是应付上级检查、用户参观或通过ISO9000认证需要。随着我国管材市场逐步规范,产品今后的竞争主要是质量的大比拼,厂家应该尽快完善检验设备,一个典型的管材生产厂应该具有一定的原材料和产品测试设备,即同时具有进厂和出厂检验能力,达到这一目标所涉及的测试设备包括:材料试验机(可进行拉伸及压缩试验)、冲击试验机、密度测试仪、熔体流动速率仪、高低温试验箱,样品制作设备等。质量检验人员应经过标准、仪器操作、数据处理、质量管理和其他相关技能的培训后,方可上岗从事检测工作。

  3.4加强标准化的工作

  我国国家和行业塑料管材标准化滞后或者标准出台不系统的现象依然存在。主要原因之一是标准主管部门或挂靠单位缺乏必要的资金投入,使各级从事标准化管理工作的人力、物力资源严重不足,甚至存在人才流失现象。主管部门和业内人事应该此进行呼吁,支持标准化工作。

  我国已经是ISO国际标准化组织成员,对国际标准中主要管材产品标准的动向和标准修订的进展情况,有关单位有义务向行业内进行通报。通过提供有关资料,能更有效地利用信息资源,了解国外新产品的发展动向,为企业的发展提供决策依据。另外,由于国骨制订标准目前普遍缺乏基础试验数据支持。而基础试验有且于提高标准的科学性和严性,降低标准中不合理因素,有利于主管部门、生产厂、检测单位和广大技术人员正确招行标准,避免标准的误用。

  目前企业标准主要由企业依据国家、行业或其他先进标准及自身产品特点来制订,经当地标准主管部门进行备案后正式实施。由于部分生产企业技术人才缺乏,且主管部门有关人员专业所限,这种管理方式存在一定漏洞。特别是对一些既无国家标准,行业标准也无国外标准的管材产品,部分备案的企业标准根本无法操作,但产品却已经畅销无阻。这种情况在中小企业和边远地区区企业中不是个别现象。提醒所涉及的进行这类标准制订或进行备案进多听专家的意见,必要时要经过专家论证。

  总之,我国塑料管道生产已进入快速成长期,具有良好的发展前景,但仍存在部分问题。各主管部门、生产企业、配套企业,科研单位、检验单位及其他有关人士应根据各类产品的不同特性,确定不同产品的发展规划,管理办法、生产营销手段及检测方法、规范、以不断提高产品质量和技术水平,推动塑料管道行业的健康发展!

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