PE管材生产技术及质检培训材料-(1)

1 PE 管材生产技术及质检培训材料 1 GB T13663 2000 给水用聚乙烯 PE 管材标准 1 1 本标准适用于 PE63 PE80 PE100 制造的给水用管材 适用于水温不 超过 40 一般用途的压力输水及饮用水输送 PE 管允许在室外明铺 因 此对 PE 管有耐侯性要求 1 2 材料命名 聚乙烯管材料按下列步骤命名 1 2 1 按照 GB T18252 用挤出成形的塑料管 做塑料管材的长期耐内压蠕 变试验 确定材料与 20 50 年 预算槪率 97 5 相应的静液压强度 LPL 1 2 2 按照下表 依据 LPL换算出最小要求强度 MRS 乘以 10 得到材 料的分级数 1 2 3 根据材料的分级数 对材料进行命名 LPL MPa MRS MPa 材料的分级数材料的命名 6 30 7 99 8 00 9 99 10 00 11 19 6 3 8 0 10 0 63 80 100 PE63 PE80 PE100 基础聚乙烯树脂通常可以不添加任何添加剂而单独使用 或仅为配色目的 与色母料配合使用 聚乙烯树脂通常在树脂厂已配有满足加工需求量的抗 氧剂 制造管材的聚乙烯树脂需要包含光稳定体系 以保证管材在储存和 露天使用期间 免于紫外辐射的破坏 碳黑是一种紫外线吸收剂和光屏蔽 剂 通常采用在聚乙烯管材料中添加碳黑作为光稳定剂使用 碳黑的添加 有二个要求 一是添加份量需达到 2 3 二是碳黑在聚乙烯树脂中应充 分分散均匀 国际上制造聚乙烯管材推荐使用由树脂生产厂直接出品的已 2 包含有必要稳定体系和颜料有明确材料等级的混配料 1 3 产品规格 1 3 1 本标准的管材按照期望使用寿命 50 年设计 1 3 2 PE63 PE80 PE100 按本标准都可以制做成公称外径从 16mm 1000mm 不同压力等级的管材 但相同压力等级 相同管材外径 各类聚乙烯制做的管材壁厚各不相同 各类聚乙烯对管材应用的影响举例 如下 管材尺寸系列节约材质过水断面增大 最大工 作压力 PE63PE80PE100 PE8 较 PE63 PE100 较 PE80 PE8 较 PE63 PE100 较 PE80 1MPaSDR11SDR13 6SDR1717 19 9 7 1 3 3 聚乙烯管道系统对温度的压力折减系数 50 年寿命要求 40 以下温度的压力折减系数 温度 203040 压力折减系数1 00 870 74 1 4 技术要求 1 4 1 颜色 市政饮用水管的颜色为蓝色或黑色 黑色管上应有蓝色的共挤色 条 色条沿管材纵向至少要有三条 暴露在阳光下敷设的管道必需是黑色 1 4 2 外观 管材内外表面应光滑 不允许有气泡 明显划痕 凹陷 杂 质 颜色不均等缺陷 管材端面应切割平整并与轴线垂直 1 4 3 管材尺寸 1 4 3 1 长度 管材长度一般为 6m 9m 12m 长度极限偏差为 0 4 3 0 2 盘管盘架直径应不小于管材外径的 18 倍 1 4 3 2 平均外径 管材平均外径的负偏差全部为 0 正偏差分 A B 二个 等级 精公差采用等级 B 标准公差管材采用等级 A 一般用户无明确要 求时 视为采用等级 A 1 4 3 3 壁厚及偏差 管材任意点壁厚的偏差均为正值 负偏差全部为 0 1 4 4 管材静液压强度试验 环向应力 MPa 项目 PE63PE80PE100 要求 80 100h 8 09 012 4不破裂 不渗漏 80 165h 3 54 65 5不破裂 不渗漏 80 1000h 3 24 05 0不破裂 不渗漏 1 4 5 物理性能 项目要求 断裂伸长率 350 纵向回缩率 110 3 氧化诱导时间 200 20 min 1 5 试验方法 1 5 1 试样的状态调节和试验的标准环境 环境温度要求 23 2 状态 调节时间为 24h 1 5 2 颜色和外观 用肉眼观察 1 5 3 尺寸测量 4 1 5 3 1 长度 管材长度用精度为 1mm 的钢卷尺测量 1 5 3 2 平均外径 按 GB T8806 规定测量 直径小于 40mm 的管材平均外 径取管材同一截面均布的 4 个外径的算术平均值 大于等于 40mm 的管材 平均外径用 尺测量 1 5 3 3 壁厚及偏差 按 GB T8806 规定测量 用游标卡尺沿圆周测量最大 壁厚和最小壁厚 精确到 0 1mm 1 5 3 4 静液压强度试验 按 GB T6111 规定进行 1 5 3 5 断裂伸长率 按 GB T8804 2 规定进行 断裂伸长率试验适用于管 材壁厚 12mm 时 1 5 3 6 氧化诱导时间 按 GB T17391 规定进行 1 6 检验规则 产品需经生产厂质量检验部门检验合格并附有合格标志方可出厂 检验分出厂检验 型式检验 1 6 1 出厂检验 出厂检验的检测项目包括 外观 颜色 长度 平均外 径 壁厚 80 165h 的静液压强度试验 断裂伸长率及氧化诱导时间 1 6 2 型式检验 型式检验项目为除了 80 165h 的静液压强度试验以外 本标准所要求的全部技术要求 1 7 标志 包装 运输 储存 1 7 1 产品标志 管材出厂前应有永久性标志 每二处标志的间距不应超过 2 米 标志至少应包括以下内容 厂名 商标 公称外径 标准尺寸比 或 SDR 材料等级 PE100 PE80 或 PE63 公称压力 生产日 期 标准号 GB T13663 2000 5 1 原辅料知识 2 1 PE 树脂 聚乙烯树脂是具有多种结构和特性系列品种的树脂 目 前主要有二种分类方法 一是按密度分类 分为低密度聚乙烯 密度为 0 910 0 925g cm 称 LDPE 中密度聚乙烯 密度为 0 926 0 940g cm 称 MDPE 高密度聚乙烯 密度为 0 941 0 965g cm 称 HDPE 密度与 其共聚单体的用量密切相关 一是按结构分类 如将分子为线形 有一定数 量无规分布支链的较低密度的聚乙烯称为线性低密度聚乙烯 LLDPE 密度为 0 915 0 93g cm 将平均相对分子质量大于 200 万的称为超高分子量聚乙 烯 UHMWPE 等 聚乙烯管材料已有三代产品 第一代聚乙烯管材级树脂共聚单体含量较低 最小要求强度 MRS 为 6 3MPa 通常认为这类树脂为 PE63 等级 第一代 聚乙烯管材级树脂为高密度树脂 密度约为 0 95g cm 第二代即为目前的 PE80 树脂 它在第一代聚乙烯管材级树脂的基础上提高了共聚单体的含量 密度下限约为 0 938g cm 第二代树脂是 MDPE 或 HDPE 第三代树脂即 为 PE100 出现于上世纪 80 年代末期 PE100 具有双峰型分子量分布 第 三代聚乙烯管材级树脂具有较高的刚度 20 50 年的蠕变低抗能力高 密 度约为 0 950g cm 左右 PE100 的出现为聚乙烯管道开辟了更为广阔的应 用空间 主要表现在可以达到更高的适用压力 适用口径扩大 可以更好 的地采用各种高效的施工方法 如在非开挖施工中 管道在施工中发生刮 痕是无法避免的 PE100 由于具有出色的抵抗刮痕能力 因而特别适用于 非开挖施工 如用胀管法修复旧管 PE100 都是最适合的材料 2 2 色母粒 色母粒是色料和 PE 树脂及少量润滑剂混合制备的塑料粒子 6 在本色树脂中少量添加即可改变制品的颜色 混合容易 计量方便 无粉 尘污染 因该指出的是 色母粒添加量与色料添加量是二回事 黑色色母 粒中的碳黑含量约为 5 上下 其余均为 PE 和润滑剂 因此添加 2 份色母 粒与要求添加 2 份碳黑是相差甚远的二回事 3 PE 管生产流程 选择生产指令类型的 PE 树脂与色母粒按配方在拌料 机中拌合均匀 放入盛料斗 经自动上料机抽吸至加热料斗 在加热料斗 中经热风干燥脱水 物料自重加入挤出机 物料在挤出机内被螺杆挤压 并 在温度作用下逐渐熔融塑化后进入模具 物料在模具中被塑形为管坯 从 模具中出来的管坯进入真空水槽 首先进入定径套 定径套上开有小孔 真空将未硬化的管坯紧紧吸附在定径套内壁上 喷水冷却使之硬化 管材 出定径套后 继续被水喷淋冷却降温 出真空水槽后的管材进入冷却水 槽继续被水喷淋冷却 印字 牵引 记长切割 翻管架 50mm 以下管材 在牵引机后上盘管架记长盘卷成捆 4 PE 管生产设备 挤出机 用于 PE 挤出的挤出机是单螺杆挤出机 它只 有一根等径的螺杆 螺杆长度较长 在螺筒进口设有冷却段 冷却段是为 防止螺筒热量散逸至加料斗 致物料在加料斗底部架桥 机筒后部同时配 有加热片和冷却风机 根据物料塑化的要求自动加热或冷却 5 PE 管材生产操作规程 5 1 开车准备 检查挤出生产线 模具是否已按生产指令安装就位 加热片 温度检测 点是否已按装就绪 定径套是否已按预备生产的管材予以更换 真空水槽 内隔室密封胶板及真空水槽 冷却水槽端头的密封胶板是否也已更换 印 7 字机印字轮是否已更换 锯机夹紧模块是否与预备生产的管材相符 上述 各项有不到位的调整到位 检查标志线挤出机是否已准备完好 检查冷却水 压缩空气是否完备 检查加热料桶中存料是否与预备生产用料相符 若不符应排出加热料 桶中存料 准备开车工具 铲刀 六角搬子 加力棒 游标卡尺 电子秤 5 2 原料准备 开车准备工作就绪后 按生产指令从仓库领取原料 注意区分 PE100 PE80 和 PE63 标志线原料拌合 将 PE63 料和绿色色母粒按配方比例在拌料机中拌匀 后装袋备用 管材料拌合 将指令的 PE 料和黑色色母粒按配方比例在拌料机中拌匀 放入料盆 调整自动加料机 设定加料时间 将吸料枪放入料盆 关闭加热料桶 排料阀 启动自动加料机将黑色 PE 混配料抽入加热料桶 吸料时注意调节 吸料管的二次空气入口 使料顺利吸送 5 3 模具加热 将管材挤出机料筒各段和模具机头各段温度均设为 150 通电加温 将 标志线挤出机料筒各段温度设为 150 通电加温 与之同时 在加料桶吸满物料后 将加热料桶温度设为 70 加温 将 鼓风机进风门调至全开 并打开鼓风机和电加热器按钮开关 吹风脱水 8 在管材挤出机 标志线挤出机料筒和模具机头各段温度均达 150 后 恒温一小时 再将二机料筒和机头各段温度设至按工艺条件卡指定的温度 待各段温度均达指定温度后再恒温一小时 5 4 开车 启动冷却水循环池潜水泵 启动空压机 打开主机油冷器进水阀 打开主机料筒一段进水阀 打开真空水槽 冷却水槽进水阀 启动主机 打开加热料桶排料阀 通过卸料板控制加料量 将主机转 速从低速开始调节 注意主机电流 待 PE 料从模头挤出时 观察挤出物料塑化情况 均正常后 逐渐提高 主机转速挤出成型管坯 开始调节模头间隙 不断从模头根部铲去流出的 PE 料 观察模口各边料流的快慢 料流快的一边模具间隙大 料流慢的一 边模具间隙小 紧固模具间隙大的一边的调节螺栓 放松模具间隙小的一 边的调节螺栓 至模具周边出料速度基本一致 管坯周边壁厚基本一致 准备牵管 启动真空水槽循环水泵 打开真空水槽各室顶盖 手工挤扁管坯塞入 定径套 从定径套后人工牵引管材向前 注意牵引速度与管坯出料速度一 致 与之同时打开冷却水槽各室顶盖 启动冷却水槽循环水泵 牵引管材 进入冷却水槽 管材牵出冷却水槽后 送入牵引机 压下牵引机上履带启动牵引机 将管材送入锯机 9 关闭真空水槽各室顶盖启动真空泵 调节真空水槽前后二室真空度在 0 02 0 04Mpa 关闭冷却水槽各室顶盖 在标志线挤出机料斗中加入备用标志线料 启动标志线挤出机 调节管材主机转速至工艺条件卡指定的转速 对挤出管材进行自检 用 游标卡尺测量管材外径和壁厚 视管材质量进行全线调节 用水槽真空度 和牵引速度对管材的外径和壁厚进行微调 至符合标准要求 调制印字机油墨 压下印字轮开始印字 63mm 以上管材在翻管架上用限位开关调节管长 在电子秤称重核对 管材重量 50mm 以下管材上盘管架 用计米器计长进行盘管 合格管材入库 6 操作与自检 正常生产中要经常检查各设备的运转情况 发现问题及时处理或报告 对操作条件应根据管材自检和品检员的检查情况适时调整 一小时记录一 次操作条件 对管材品质严格遵守自检制度 操作员每小时对自己生产的管材检查 一次 包括管材外观 壁厚 外径 重量 印字 长度等 将检查结果每 二小时一次记录于产品质量抽查表 7 停车 在模头前断管 关闭加热料桶排料阀 停止加料 停止主机和模具各 段加热 停主机 关闭主机油冷器进水阀 主机料筒一段进水阀 停真空 停真空水槽 冷却水槽冷却水循环泵 停牵引机 10 清理现场 原料脱水 聚乙烯是非吸水性材料 通常水份含量相当低 可以满足挤出的要求 但 碳黑的吸湿性很强 当聚乙烯含有碳黑时 对湿度敏感 此时含水量增大 水份 不仅导致管材内外表面粗糙 而且可能导致管材内部出现气泡 因此对含碳黑 的 聚乙烯料应进行干燥处理 干燥温度取 60 90 温度控制 通常挤出机的温度控制由机身的加料段到挤出段逐渐升高 物 料从固态逐渐熔融由玻璃态转变为粘流态 物料到机头的温度一般都控制 在流动温度与分解温度之间 口模温度比机头温度略高 温度过低 塑化 不好 温度过高 聚合物降解 各段工艺温度的设定首先考虑聚合物本身 的性能 如熔点 分子量大小及分布 熔体指数等 如 PE80 在中间温度下 加工 PE100 在较高温度下加工 其次 通过观察模头挤出的管坯表面是否 光滑 有无气泡等现象来判断 温度设定是否合理 真空定型 对于挤出聚乙烯管材 可供参考的真空度为 小直径管 0 03MPa 大直径管 0 04MPa 通常在满足管材外观质量的前提下 真空度应 尽可能低 这样管材的内应力小 冷却 冷却速度对制品的性能有一定影响 冷却过快易在管材内部产生内 应力 并降低外观质量 调节冷却水流量也很重要 聚乙烯管坯首先接触 的是定径套端部 定径套端部冷却流量水如过大 管子表面就会粗糙 产 生斑点凹坑 如果过小 管子表面就会产生亮斑 如果分布不均 管子会 产生椭圆 8 PE 管材成品检验 PE 管材每次换模开车正常后取样一次 若连续开车 7 天 7 天后再取样一次 11 做成品检验 包括 管材外观 颜色 管材长度 平均外径及壁厚 物理 性能检测液压试验 断裂伸长率及氧化诱导时间 PE 管管材长度偏差为 0 4 0 2 PE 管不考察弯曲度 9 PE 给水管管材品检管制表 GB T13663 2000 PE 100 0 95 外径 mm 壁厚 mm 重 量管长及 平口管 kg 根 de允差 PN MPa公称值允差 内控 壁