PE燃气管材料-总结---复制

1 聚乙烯聚乙烯 PE 燃气管专用料介绍燃气管专用料介绍 一 中国 PE 燃气管材专用料概况 1 中国 PE 燃气管的需求 1 中国快速的城市化建设以及对环境质量越来越高的要求 促进了城市燃 气的飞速发展 据有关资料介绍 2010 年我国天然气管道总长仅 3 5 万 公里 但到 2015 年天然气管道总长将达到 10 万公里 2 近几年 PE 燃气管材用量已超过 30 万吨 年 且其发展仍然处于黄金时期 根据设计要求 PE 燃气管道必须保证 50 年的使用寿命 因此对原材料 的选用 管材 管件 配套件的加工以及施工技术都有较高的要求 2 PE 燃气管的特性 聚乙烯 PE 管道具有许多优异的性能 如耐低温性好 韧性好 抗腐蚀性 可焊接性以及 非开挖定向钻孔 等 特别是其具有良好的快速裂纹传递抵 抗能力 使其成为城镇中低压埋地燃气管材的首选材料 3 PE 燃气管的现状 1 根据国际标准 ISO 4437 2007 和欧洲标准 EN 1555 1 2010 的要求 生产 燃气用埋地 PE 管材的原料应采用混配料 即基础 PE 树脂与添加剂 如 抗氧剂 颜料 炭黑 紫外线稳定剂等的均匀挤出混合物 2 聚乙烯燃气管要求所用原料必须为黑色或黄色的专用料 且原料必须有 适当的炭黑含量和炭黑分散度 3 目前 PE 燃气管材主要采用 PE 80 与 PE 100 等级的中密度聚乙烯 MDPE 和高密度聚乙烯 HDPE 树脂为原料 4 PE 80 级树脂的颜色为黄色或者黑色 生产的管材颜色为黄色或黑色管材 加黄色标记 PE 100 级树脂的颜色为橙色或黑色 生产的管材颜色为橙 色或黑色管材加橙色标记 制造标记色条的混配料的基础树脂 必须与 生产管材的混配料的基础树脂相同 二 国内 PE 燃气管的市场情况 1 相对于其他塑料管道 国内 PE 燃气管的应用和管理相对比较规范 国家 质检总局在 特种设备安全技术规范 中对 PE 燃气管材和管件的生产和 应用都有明确要求 并实行认证制度 2 国内燃气公司对生产 PE 燃气管材 管件和阀门等原材料牌号 一般都具 体指定 比较大的燃气公司对加工企业还实行定点生产 甚至采用驻厂 监造以保证产品质量 2 3 近年来 国内石化企业开始加快 PE 燃气管材专用料的研究和开发步伐 但是满足燃气管材专用料要求的生产厂家相对较少 国内主要依赖进口 表 1 欧洲主要 PE 管材专用料牌号 为方便有全面了解 给水管牌号也也在其中 生产商牌号等级颜色生产工艺备注 HE3490 LS PE100黑色燃气 饮用水 HE3490 LS H PE100 RC黑色燃气 HE3492 LS PE100橙色燃气 HE3492 LS H PE100 RC橙色燃气 HE3490 IM PE100黑色注塑压力管件 ME3440 PE80黑色燃气 饮用水 Borealis ME3441 PE80黄色 北星双峰 Borstar 技术 燃气 CRP100 Black PE100黑色燃气 饮用水 CRP100 Orange PE100橙色燃气 CRP100 Resist CR Black PE100 RC 黑色燃气 LyondellBasell GM5010T3 Black PE80黑色 赫斯特 Hos talen 淤浆聚合 燃气 饮用水 TUB121N3000 PE100黑色燃气 饮用水 TUB125N2025 PE100橙色燃气 TUB121N6000 PE100 RC黑色燃气 TUB171 PE80黑色燃气 饮用水 INEOS Polyolefins TUB172 PE80黄色 InnoveneTM S 双 环管淤浆聚合 燃气 XS10B PE100黑色燃气 饮用水 XS10 Orange YCF PE100橙色燃气 XRC20B PE100 RC黑色燃气 XSC50 Orange PE100 RC橙色燃气 XSC50 Blue PE100 RC蓝色饮用水 XSL12B PE100 RC黑色 双环管淤浆工艺 燃气 给水 3802BPE80 黑色燃气 饮用水 Total Petrochemicals 3802 YCFPE80 黄色 连续低压淤浆工 艺燃气 P6006PE100 黑色燃气 饮用水 SABIC Europe P5510PE80 黑色 赫斯特 Hos talen 淤浆聚合 燃气 饮用水 3 4 除欧洲进口料之外 还有的企业采用亚洲国家的原料 特别是韩国的 PE 管材专用料生产燃气管 表 2 亚洲主要 PE 管材专用料牌号 生产厂商牌号等级颜色备注 SCG Chemicals 泰国 EL LENE H1000PCPE100 黑色燃气 给水 6100 PE100 黑色燃气 给水 SK 株式会社 TR480BK PE80 黑色燃气 给水 LH4100PE100 黑色燃气 给水 韩国大林 TR418BLPE80 黑色燃气 给水 P600BLPE100 黑色燃气 给水 P600PE100 本色给水 P502BLPE80 黑色燃气 给水 P502YEPE80 橙色燃气 大韩油化 P502PE80 本色给水 PD0100PE100 黑色燃气 给水 韩国 LG PD0108PE80 黑色燃气 给水 8001BLPE100 黑色燃气 给水 台塑 8001PE100 本色燃气 给水 沙特 TASNEE TASNEE100 BlackPE100 黑色燃气 给水 三 国产料生产技术和主要牌号 1 我国推广应用塑料煤气管材 但在很长一段时期内进展并不大 一是由 于当时国内还不能生产高质量的 PE 管道系统 特别是缺乏配套的管件和 焊接施工机械及施工规范 二是由于当时我国用的燃气主要是人工煤气 含有可能侵蚀 PE 材料的成分 2 进入 21 世纪 我国开始实施能源结构调整计划 充分利用天然气资源 大幅度提高天然气在能源中的比例 特别是城市能源要大部分转换为天 然气 PE 燃气管的市场潜力开始显现 3 我国国产 PE 管材专用料的发展也很快 其技术水准和质量不断提高 生 产 PE 管材专用料的企业主要集中在中石化和中石油这两个超大型国有企 业 采用的装置均为国外引进 4 表 3 国内聚乙烯管材专用料的生产工艺 生产企业生产工艺 共聚单体 及分布 牌号等级 YGH041TLSPE100 给水 YGH041T PE100 黑色燃气 YGH041PE100 给水 YGH091TPE80 给水 上海石化 股份有限公司 北欧双峰技术 丁烯 1 双峰 YGH051TPE80 给水 7600MBL PE100 黑色燃气 7600MO PE100 橙色燃气 燕山石化 股份有限公司 三井油化淤浆法 丁烯 1 双峰 6380MBLPE80 给水 4902TPE100 给水 4902TBK PE100 黑色燃气 扬子石化 股份有限公司 三井油化淤浆法 丁烯 1 双峰 4803TPE80 给水 DGDB2480HBK PE100 燃气 DGDB2480HPE100 给水 DGDB2480BKPE80 燃气 齐鲁石化 股份有限公司 UCC 低压气相法 己烯 1 丁烯 1 单峰 DGDB2480PE80 给水 福建联合石油化 工有限公司 UCC 低压气相法 丁烯 1 单峰 DGDB2480PE80 给水 BP 低压气相法 丁烯 1 单峰 TUB121 N3000 PE100 燃气 独山子石化 股份有限公司 Innovene 双环管淤浆法 己烯 1 双峰 HD3902EXPE80 给水 PN049PE100 给水 中沙 天津 石化 有限公司 Innovene 双环管淤浆法 己烯 1 双峰 K44PE80 给水 PN049PE100 给水 辽宁华锦化工 股份有限公司 Innovene 双环管淤浆法 己烯 1 双峰 K44PE80 给水 吉林石化 股份有限公司 Basell Hostlen 技术 丁烯 1 双峰 JHMGC100SPE100 给水 上海金菲石化 股份有限公司 Phillips 环管淤浆法 己烯 1 单峰 TR 480ATPE80 给水 茂名石化 股份有限公司 Phillips 环管淤浆法 己烯 1 单峰 TR480MPE80 给水 注 1 和吉林石化相同的工艺还有中海壳牌 抚顺乙烯和成都乙烯 注 2 和独山子石化工艺相同的还有上海赛科 盘锦乙烯 武汉乙烯 4 由于国内工业化装置造粒系统配置的局限性 一个聚合装置一般只配备 1 条造粒线 使得在现有装置上都无法大规模生产 PE 燃气管专用料 5 5 为改变这一不利局面 扬子石化 齐鲁石化 上海石化 燕山石化 独 山子石化开始着手进行混配料造粒线的改造和建设工作 目前国内有上 海石化的 YGH041T 燕山石化的 7600MBL 以及独山子石化的 TUB121 N3000 可以用于燃气管的生产 表 4 国内黑色 PE 燃气管材专用料的性能指针 牌号 物理性能 DGDB2480 HBK YGH041T7600MBL4902TBK TUB121N3000 混配料 生产厂家齐鲁石化上海石化燕山石化扬子石化独山子石化 颜色黑色黑色黑色黑色黑色 等级 PE100PE100PE100PE100PE100 密度 g cm 3 0 9520 9590 9580 9520 959 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 320 400 230 15 0 30 29 拉伸屈服强度 MPa 20 5 182222 21 热稳定性 200 min 67 25 60 210 40 60 备注少量质量优少量质量差质量优 6 此外 针对黑色 PE 燃气管材专用料 由齐鲁石化公司研究院和燕山石化 公司树脂研究所共同起草了一份石化行业标准 SH T 1768 2009 燃气管 道系统用聚乙烯 PE 专用料 该标准规定了燃气管道用黑色 PE 专用料 的命名与分类 要求 试验方法 检验方法等 四 国外 PE 燃气管专用料的开发情况 国外 PE 燃气管道最早应用于 20 世纪 50 年代 1956 年美国率先在燃气 管系统中使用 PE 管材 经过几十年的发展与竞争 PE 燃气管道在国外 已成为最成熟的塑料管道品种 被公认为最适宜用作燃气输送的管材 英国 丹麦等国 PE 燃气管道普及率已经超过 90 法国从 1998 年开始 新敷设的中低压燃气管道几乎 100 采用 PE 管道 1 北欧化工 Borealis 公司 采用北星双峰 Borstar 专利技术生产 Borsafe TM系列 PE 燃气管材专用料 其中 HE3490 LS 和 HE3492 LS 具有优良的防悬垂性能 特别适合于大口 径管材的生产 生产的管材口径从 20mm 到 2 000mm 耐开裂聚乙烯 PE 100 RC Resist Crack 耐开裂 管道专用料 HE3490 LS H 黑色 和 HE3492 LS H 橙色 该类管材料继承了 PE100 管材的技术优点 并可 用于管道无沙回填 旧管道更新 非开挖安装和管道快速敷设技术 6 表 5 北欧化工公司燃气管材专用料性能指针 牌号 物理性能 ME3440ME3441 HE3490 LS HE3490 LS H HE3492 LS HE349 2 LS H 颜色黑色黄色黑色黑色橙色橙色 等级 PE 80PE 80PE 100PE 100PE 100PE 100 密度 g cm 3 0 9510 9440 9590 9590 9520 952 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 850 800 250 250 300 30 拉伸屈服强度 MPa 191925252525 热稳定性 210 min 15 20 15 15 20 20 2 英力士 INEOS 聚烯烃公司 采用 InnoveneTM S 双环管淤浆聚合工艺来生产 ELTEX 系列管材专用料 其中压力管道树脂是该套工艺最具有特色的产品 具有优秀的耐蠕变破坏 耐慢速裂纹增长 SCG 和耐快速裂纹扩展 RCP 此外 通过分子结构设计 优化聚合物链缠结和结晶度之间的平衡 开发了 ELTEXSUPERSTRESS 系 列 PE100 RC 管材专用料 其中用于燃气管材领域的有 TUB121N6000 黑色 和 TUB125N6000 橙色 表 6 英力士聚烯烃公司燃气管材专用料性能指针 牌号 物理性能 TUB171TUB172 TUB131 N2010 TUB121N 3000 TUB125N 2025 颜色黑色黑色黑色黑色橙色 等级 PE80PE80PE80PE100PE100 密度 g cm 3 0 9490 9390 9540 9590 952 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 850 850 450 300 30 拉伸屈服强度 MPa 1919222525 热稳定性 210 min 20 20 20 20 20 3 道达尔石化 Total Petrochemicals 公司 采用连续低压淤浆工艺生产 PE80 级管材料 采用双环管淤浆工艺生产 PE100 级管材料 该公司开发的 Xsene 系列管材中 XLS12B 具有很好的抗 悬垂性能 适用于大口径管材的生产 XRC20B 具有极高的耐快速裂纹扩 展 RCP 和慢速裂纹增长 SCG 性能 能够有效地解决 PE 燃气管在使用过 程中遇到的划痕伤害及慢速裂纹增长问题 7 表 6 道达尔石化公司主要燃气管材专用料性能指针 牌号 物理性能 3802B3802YCF XS10B XS10 Orange YFC XLS12BXRC20B 颜色黑色黄色黑色橙色黑色黑色 等级 PE80PE80 PE10 0 PE100PE100 PE100 RC 密度 g cm 3 0 9480 9400 9590 9500 9590 958 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 900 900 300 300 20 3 拉伸屈服强度 MPa 18182626 热稳定性 200 min 20 20 20 20 20 20 4 利安德巴塞尔 LyondellBasell 工业公司 采用赫斯特 Hos talen 淤浆聚合工艺 通过双峰串联生产 Hostalen 系列 PE 80 和 PE 100 级管材料 产品具有良好的抗应力开裂和长期静液压性能 其 中 CRP100XL 适用于大口径管材的生产 此外 该公司利用先进的 ACP Advanced Cascade Process 三釜串联工艺技术 开发了耐应力开裂专用料 CRP100 RESIST CR 满足了市场对新型 PE100 管材料的需求 表 7 利安德巴塞尔工业公司主要燃气管材专用料性能指针 牌号 物理性能 GM5010 T3 CRP100 Black CRP100 XL CRP100 Orange CRP100 RESIST CR 颜色黑色黑色黑色橙色黑色 等级 PE80PE100PE100PE100PE100 RC 密度 g cm 3 0 9570 9590 9590 9510 958 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 430 230 230 230 23 拉伸屈服强度 MPa 2223232323 热稳定性 200 min 500 1000 1000 1000 8760 5 大韩油化工业株式会社 KPIC 韩国大韩油化工业株式会社采用双峰串联淤浆聚合工艺 通过对形态 规 整度 密度和分子质量的控制 得到特制的 MDPE 和 HDPE 管材专用料 该公司生产的 PE 80 级和 PE 100 级管材料的机械性能和加工性能优异 且 相关产品通过瑞典 Bodycote Polymer AB 和中国国家化学建筑材料测试中心 的等级认证 8 表 8 大韩油化 PE 燃气管材专用料的性能 牌号 物理性能 P502P502BLP502YEP600BLP600YE 颜色本色黑色黄色黑色黄色 等级 PE80PE80PE80PE100PE100 密度 g cm 3 0 390 9490 9410 9600 951 熔融指数 190 5kg g 10min 1 0 150 150 150 210 21 拉伸屈服强度 MPa 19 119 119 123 523 5 热稳定性 200 min 40 40 40 60 60 五 PE 燃气管道相关标准动态 1 关于 PE 燃气管道标准化方面 近期对国内燃气行业影响较大的文件 PE 燃气国际标准 ISO 4437 主要部分已经完成修订 公布实施在即 国内 G5 燃气企业聚乙烯 PE 输配系统质量控制合作小组管件标准已经 大体完成制订 将在年内实施 2 国际标准 ISO4437 燃气用埋地聚乙烯管材 PE 公制标准 规范 和欧洲标 准 EN 1555 1 燃气输送用塑料管道系统 聚乙烯 PE 在总结实践和研究成 果的基础上 分别在 2007 年和 2010 年进行了标准更新 3 我国主要执行的标准为 GB 1558 1 2003 燃气用埋地聚乙烯 PE 管道系统第 1 部分 管材 与更新后的国际标准和欧洲标准存在着较大的差距 表 9 不同标准对 混配料性能要求的主要差异 序号性能要求 GB 15558 1 2003 管材 GB 15558 2 2005 管件 ISO 4437 2007EN 1555 1 2010 1 原料定级PE80 PE100 PE80 PE100 混配料的定级试验应在 20 80 和 30 与 70 间的某一 温度下进行 同时在 80 长 期强度实验的回归曲线上 5000h 内不能出现拐点 PE80 PE100 混配料的定级实验应在 20 80 和 30 与 70 间的某一 温度下进行 同时在 80 长 期强度试验的回归曲线上 5000h 内不能出现拐点 2 熔体流动速 率 g 10min 1 0 2 MFR 1 4 且最大 偏差为混配料制造商标 值的 20 混配料生产商标称值的 20 或 0 1g 10min 取其中最 大值 0 2 MFR 1 4 且最大偏差为 混配料制造商标称值的 20 3 炭黑颗粒尺 寸 nm 10 2510 25 9 4 耐快速裂纹 扩展 MPa PC 1 5MOP dn 250 mm PC S4 MOP 2 4 0 07 2 e 15mm e 15mm PC 1 5MOP 且 PC 3 6 PC S4 2 6 e 15mm PC 1 5MOP 且 PC 3 6 PC S4 2 6 5 耐慢速裂纹 增 e 5mm 165h 不破坏 dn110 或 dn125 SDR11 500h 不破坏 dn110 SDR11 500h 不破坏 6 耐候 对非黑色混配料有要求 静液压强 80 165h 对非黑色混配料有要求 静液压强度 80 1 000h 电 熔连接的熔接强度试验 脆性 破坏百分数 33 3 对非黑色混配料有要求 静液压强度 80 1 000h 电 熔连接的熔接强度实验 脆性 破坏百分数 33 3 7 兼容性 对接 熔接拉伸强 度 要求原材料生产企业证明所 产混配料的兼容性 dn 110mm 或 125mm SDR11 实验到破坏为止 韧性 通过 脆性 不通过 要求原材料生产企业证明所 产混配料的兼容性 dn 110mm SDR11 实验到破坏为止 韧性 通过 脆性 不通过 备注 1 Dn 为公称外径 e 为壁厚 2 SDR 为管材公称外径 dn 与公称壁厚 e 的比值 亦叫标准尺寸比 3 C 为管材安全系数 根据管材直径不同 取值不同 4 MOP 2MRS C SDR 1 S4的临界压力 PC S4 MOP 2 4 0 072 六 国内外 PE 燃气管材权威组织 1 中国的 G5 组织 1 2008 年在中国城市燃气协会的指导下 由香港中华煤气 北京燃气 广州 燃气 深圳燃气 成都燃气 5 家燃气公司牵头成立了燃气企业聚乙烯输配 系统质量控制合作小组 以下简称 G5 组织 2 该组织根据国际标准 ISO4437 2007 和欧洲标准 EN1555 制定了 G5 标准 PE001 1 2008 产品质量技术要求第 1 部分 燃气用埋地聚乙烯管材 于 2010 年正式实施以来 在燃气行业内产生了很大影响 3 该标准对燃气管材颜色进行了细化 并且对炭黑粒径尺寸和炭黑分散度的外 观等级做出要求 同时对供货商的选择 原料的选择 生产规范等提出了 更加严格的要求 G5 组织明确了其所有的供货商向其提供的原料必须为 指定原料 而进入其指定原料目录的全部为进口混配料 2 国际的 PE 100 协会 1 在欧洲 由 Solvay Borealis 和 Elenac 已并入 Basell 于 1999 年成立了联盟 PE100 协会 该协会在 PE 压力管道行业具有重要影响 2 PE100 协会的宗旨是保证在生产和使用 PE100 树脂时 保持最高水平性能 和安全性 该联盟认证的树脂每隔 7 个月就重新认证一次 认证产品代表 10 着当今 PE 压力管道专用料的最高水平 表 10 获得 PE100 协会认证的燃气专用料牌号 有效期至 2013 年 9 月 原材料编号生产商产地 BorSafeTM HE3490 LS 黑色 Borealis AG 瑞典 BorSafeTM HE3490 LS H 黑色 Borealis AG 芬兰 BorS