PE燃气管材料-总结-复制

1、聚乙烯(PE)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

2、”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

3、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。(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

4、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BorealisHE3490-LS PE100黑色北星双峰(Borstar)技术燃气、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ME3441 PE80黄色燃气LyondellBasellCRP100 Black PE100黑色赫斯特(Hos-

5、talen)淤浆聚合燃气、饮用水CRP100 Orange PE100橙色燃气CRP100 Resist CR Black PE100-RC黑色燃气GM5010T3 Black PE80黑色燃气、饮用水INEOS PolyolefinsTUB121N3000 PE100黑色InnoveneTM S双环管淤浆聚合燃气、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TUB172 PE80黄色燃气Total PetrochemicalsXS10B PE100黑色双环管淤浆工艺燃气、饮用水XS10 Orange Y

6、CF 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黑色燃气、给水3802BPE80黑色连续低压淤浆工艺燃气、饮用水3802 YCFPE80黄色燃气SABIC EuropeP6006PE100黑色赫斯特(Hos-talen)淤浆聚合燃气、饮用水P5510PE80黑色燃气、饮用水(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)

7、EL-LENE H1000PCPE100黑色燃气、给水SK株式会社6100 PE100黑色燃气、给水TR480BK PE80黑色燃气、给水韩国大林LH4100PE100黑色燃气、给水TR418BLPE80黑色燃气、给水大韩油化P600BLPE100黑色燃气、给水P600PE100本色给水P502BLPE80黑色燃气、给水P502YEPE80橙色燃气P502PE80本色给水韩国LGPD0100PE100黑色燃气、给水PD0108PE80黑色燃气、给水台塑8001BLPE100黑色燃气、给水8001PE100本色燃气、给水沙特TASNEETASNEE100 BlackPE100黑色燃气、给水三、

8、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。 表3 国内聚乙

9、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上海石化股份有限公司北欧双峰技术丁烯-1，双峰YGH041TLSPE100给水YGH041TPE100黑色燃气YGH041PE100给水YGH091TPE80给水YGH051TPE80给水燕山石化股份有限公司三井油化淤浆法丁烯-1，双峰7600MBLPE100黑色燃气7600MOPE100橙色燃气6380MBLPE80给水扬子石化股份有限公司三井油化淤浆法丁烯-1，双峰4902TPE100给水4902TBKPE100黑色燃气4803TPE80给水齐鲁石化股份有限公司UCC低压气相法己烯-1，丁烯-1单峰DGDB2480HBKPE100

10、燃气DGDB2480HPE100给水DGDB2480BKPE80燃气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给水独山子石化股份有限公司BP低压气相法丁烯-1，单峰TUB121-N3000PE100燃气Innovene 双环管淤浆法己烯-1，双峰HD3902EXPE80给水中沙(天津)石化有限公司Innovene 双环管淤浆法己烯-1，双峰PN049PE100给水K44PE80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PN049PE100给水K44PE80给水吉林石化股份有限公司Basell Hostl

11、en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) 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

12、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物理性能牌号DGDB2480HBKYGH041T7600MBL4902TBKTUB121N3000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-30.9520.9590.9580.9520.959熔融指数 (190,5kg)/g.(10min)-10.320.400.230.150.30.29拉伸屈服强度/MPa20.5182

13、22221热稳定性(200)/min6725 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

14、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

15、道快速敷设技术。表5 北欧化工公司燃气管材专用料性能指针物理性能牌号ME3440ME3441HE3490-LSHE3490-LS-HHE3492-LSHE3492-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-30.9510.9440.9590.9590.9520.952熔融指数 (190,5kg)/g.(10min)-10.850.800.250.250.300.30拉伸屈服强度/MPa191925252525热稳定性(210)/min152015152020(2) 英力士(INEOS)聚烯烃公司采用Innoven

16、eTM 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物理性能牌号TUB171TUB172TUB131N2010TUB121N3000TUB125N2025颜色黑色黑色黑色黑色橙色等级PE80PE80PE80P

17、E100PE100密度/g.cm-30.9490.9390.9540.9590.952熔融指数(190,5kg)/g.(10min)-10.850.850.450.300.30拉伸屈服强度/MPa1919222525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

18、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。表6 道达尔石化公司主要燃气管材专用料性能指针物理性能牌号3802B3802YCFXS10BXS10 Orange YFCXLS12BXRC20B颜色黑色黄色黑色橙色黑色黑色等级PE80PE80PE100PE100PE100PE100-RC密度/g.cm-30.9480.9400.9590.9500.9590.958熔融指数(190,5kg)/g.(10min)-10.900.900.300.300.20.3拉伸屈服强度/MPa18182626热稳定性(200)/min>20>20>20

19、>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物理性能牌号GM5010 T3CRP100 Black

20、CRP100 XLCRP100 OrangeCRP100 RESIST CR颜色黑色黑色黑色橙色黑色等级PE80PE100PE100PE100PE100-RC密度/g.cm-30.9570.9590.9590.9510.958熔融指数(190,5kg)/g.(10min)-10.430.230.230.230.23拉伸屈服强度/MPa2223232323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

21、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。 表8 大韩油化PE燃气管材专用料的性能物理性能牌号P502P502BLP502YEP600BLP600YE颜色本色黑色黄色黑色黄色等级PE80PE80PE80PE100PE100密度/g.cm-30.390.9490.9410.9600.951熔融指数 (190,5kg)/g.(10min)-10.150.150.150.210.21拉伸屈服强度/MPa19.119.119.123.523.5

22、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

23、 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 1555.1-20101原料定级PE80，PE100PE80，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

24、不能出现拐点。2熔体流动速率/g·(10min)-10.2MFR1.4，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。0.2MFR1.4，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-102510254耐快速裂纹扩展/MPaPC1.5MOP(dn250 mm)PC,S4MOP/2.40.072(e15mm)e15mmPC1.5MOP且PC=3.6 PC，S4+2.6e15mmPC1.5MOP且PC=3.6 PC，S4+2.65耐慢速裂纹增(e>5mm)1

25、65h，不破坏。dn110或dn125SDR11 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

26、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,S4MOP/2.40.072。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

27、，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BorSafeTM HE3492-LS-H(橙色)Borealis AG瑞典BorSafeTM