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我国高密度聚乙烯(HDPE)管材行业的发展

与传统的金属管、水泥管相比,塑料管材具有质量轻、耐腐蚀、水流阻力小、综合节能性好、运输安装方便、使用寿命长等优点。

塑料管材使用的材料主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)等。

与其他塑料管(如PVC)相比,高密度聚乙烯(HDPE)管材具有密度低、韧性好、耐腐蚀、绝缘性能好、易于施工和安装等特点,广泛应用于市政和建筑给排水、燃气、供热采暖、电线电缆穿线、农用节水灌溉等领域。

目前,塑料管材在全世界已经占有管材市场的54%。

在发达国家和地区,PE(主要是HDPE)管材在城际埋地燃气管道中的占有量已达90%以上,在供水管所占市场份额达60%,并且在PE管材方面已经建立了成熟的施工和标准规范。

在我国,随着镀锌管被禁用,HDPE管在建筑供水等领域很有竞争优势。

在燃气、工业供排水、通讯、农业灌溉等领域,HDPE管材也呈迅速增长的态势,但有些领域的管材标准和规范还未跟上,一定程度上影响了HDPE管材的应用和发展。

目前,我国塑料管生产企业有3000家以上,生产能力达到3.5Mt/a,60%的生产能力及产量集中在70家重点企业。

塑料管道前10名企业的生产能力约为1.0Mt。

塑料管已经广泛应用于建筑给水、排水、建筑采暖、城镇给排水、城市燃气、电力、电讯保护以及工业、农业等领域间。

1 HDPE管材现状HDPE管材的分类方法很多,按应用领域可分为给水管、燃气管、铝塑复合管、埋地排水管、农用灌溉管和电工套管;按受压情况可分为压力管和非压力管,给水管与燃气管属于压力管范畴。

近几年,单纯用密度已经无法准确反映PE作为管材的本质性能。

目前,国际通行的分类方法是根据PE管酌长期静液压强度对管材及其原料分类,分为PE32,PE40,PE63,PE80,PE100。

PE80级和PE100级管材能够用于输送燃气,而PE63级以下管主要用于热水管和排污、灌溉管等。

HDPE管道的主要特点:(1)韧性、挠性好;(2)摩阻系数小,通过能力强;(3)施工便捷;(4)化学稳定性佳,使用寿命长;(5)合适的挠曲度;(6)有良好的抵抗快速裂纹传递能力;(7)耐低温;(8)顺应时代要求,“绿色”环保。

1.1HDPE管材料的发展历程PE管材料的发展一般可分为三代:第一代,相当于现在的PE63以下等级的PE管材料;第二代,相当于现在的PE80级PE管材料;第三代,20世纪80年代出现了被称为“第三代PE管材料”PE100。

国际上不少大石油化工企业已经大量生产PE100级管材料,最近,已经开发出第四代PE管材料PE125,但还未进入标准。

第二、第三代管材用PE不仅显著增加了长期强度,而且提高了耐环境应力开裂等性能。

在同样使用压力下可以减少壁厚,增加输送截面;在同样壁厚下增加压力,提高输送能力。

由于经济效益明显,可应用到直径较大、使用环境较差的场合(如低温地区、海底),因此PE管的应用领域更广阔。

1.2HDPE管材料生产现状目前,我国高档专用管材料市场上基本是进口树脂,如燃气管材料,国内管材加工企业多用美国Philips 公司的TR418,英国BP公司的PC2040,比利时Solvay公司的TUB101和北欧化工公司的3470等。

我国PE装置多是引进的国外20世纪80年代前后的工艺技术,与目前国外先进水平相比,技术落后、规模小、成本高。

目前生产的大多是中低档管材料;高档管材料基本未形成规模生产。

1990年中国石化齐鲁股份有限公司(简称齐鲁公司)开发出DGD2480管材料,直到1995年国内也只有该公司生产HDPE管材料,生产量约5kt/a。

近几年,中国石化北京燕化石油化工股份有限公司(简称燕化公司)先后开发生产了6100M,6360M,6380M 管材料,上海金菲石油化工有限公司(简称金菲石化)开发生产了TR480管材料,中国石化扬子石油化工股份有限公司、中国石油大庆石化公司开发了6100M,6366M。

目前,这些牌号都有一定的生产量,且在供水管等领域占领了一定的市场份额。

另外,盘锦乙烯有限责任公司、中国石油独山子石化公司、中国石油吉林石化公司(简称吉林石化)、中国石油抚顺石油化工公司等也都在积极致力于HDPE管材料的开发和研究,中国石化上海石油化工股份有限公司(简称上海石化)250kt/a的PE装置也瞄准双峰HDPE管材市场,产品主要有YGH041、YGH091等管材原料。

上海赛科石油化工有限责任公司900kt/a乙烯工程中HDPE装置生产能力为300kt/a。

中海油壳牌石化公司在广东惠州的800kt/a乙烯工程已于2006年2月投入生产,HDPE的生产能力为200kt/a。

吉林石化300kt/aHDPE装置也将在2006年5月投产,该装置无论在技术上还是在产品质量及成本上,均好于目前国内已有的产品。

国产HDPE管材料中,齐鲁公司的2480H已通过国际权威部门的燃气专用料质量认证;燕化公司自行开发生产的双峰PE管材专用树脂6380M已通过国家化学建筑材料测试中心PE80级质量认证。

己烯共聚的双峰HDPE管材料性能优良,耐环境应力开裂、加工和制品性能均好于丁烯共聚产品,目前已经成为世界范围PE管材专用料的主导方向。

国内企业也开发出了产品投放市场。

如上海石化HDPE装置引进了北欧化工公司的北星双峰技术,生产的HDPEYCH051T和YGH041T是专用承压管基础树脂,可用于水管、燃气管、排污管、换衬管、海水泄出管、薄壁波纹管和工业用管,为PE80和PE100的黑色HDPE。

国内市场常见HDPE管材料的性能指标见表1。

表1 国内市场常见的HDPE管材专用树脂性能项目2480/2480H齐鲁公司6100M燕化公司TR480金菲石化PH150韩国现代TUB101solvay TR418Philips3470北欧化工密度/(kg·m-3) 942/939 >951 944 938 949 950 939-949 熔体流动速率/[g·(10min)-1]0.09/0.15 0.10-0.20 0.11 0.13 0.15 0.10 0.20 屈服拉伸强度/MPa >20/>30 >18 22 >19 22 >30 19断裂伸长率,% >400/>800 >400 >500 >800 >500 >600 维卡软化温度/℃110/120 127脆化温度/℃<-90/<-180 <-90 <-90 <-90 <-118 <-70 耐环境应力开裂(F50)/h>1000/>1500 >1000 >1000 >1500 >1000 >1000 >5000聚合单体丁烯/己烯丁烯丁烯/己烯丁烯己烯己烯己烯主要用途夹芯管、水管、燃气管等水管、工程管等水管、燃气管、工程管夹芯管、水管等燃气管、水管等燃气管、水管等燃气管、水管等2 我国HDPE管材的市场前景2005年,在我国新建、改建、扩建工程中,塑料管道占有比例分别为:建筑排水管道70%,建筑给水和热水供应管道60%,电线护套管80%,建筑雨水排水管道50%,城市供水管道(管径小于DN400mm)50%,村镇供水管道60%,城市排水管道20%,城市燃气管道(中低压管)50%。

2005年我国塑料管道需求量约为2Mt,2010年将达到3-4Mt。

其中PE管材的比例将从2005年的45%提高到2010年的60%。

2015年我国塑料管道的发展目标是:全国新建住宅室内排水管85%采用塑料管,基本淘汰传统铸铁管。

建筑电线穿线护套管90%采用塑料管,建筑雨水排水管80%采用塑料管;建筑给水、热水供应和供暖管85%采用塑料管,基本淘汰镀锌钢管。

城市供水管道(管径小于400mm)80%采用塑料管,村镇供水管道90%采用塑料管,城市燃气塑料管的应用量达到40%,城市排水管道的塑料管使用量达到50%。

HDPE管材性能价格比优于其他塑料管材,市场潜力很大,其主要的应用领域主要有:2.1压力管2.1.1燃气管我国从1982年开始使用HDPE燃气管。

目前,国内燃气管的生产能力超过120kt/a,HDPE燃气管材的实际需求量为70kt/a,占整个燃气管材市场的14%左右,与发达国家存在较大差距。

美国HDPE管道占燃气管的比例为90%,欧洲为60%-70%。

随着燃气管的应用技术的完善和人们对HDPE燃气管材优越性的认识,HDPE燃气管市场潜力很大。

目前,用于燃气管的HDPE基本全部为进口料,主要有法国Fina公司的3802,BP公司的PC2040Y(黄色)、MD20YW(黄色)、MD20BK(黑色),北欧化工公司的ME2421(黄色)、ME2418(黑色)等。

因此开发国内的HDPE原料对于我国的燃气管的发展将起重要作用。

2.1.2室内外给水管根据国家建设部关于《城市供水行业2000年技术进步发展规划》的要求,各地建委开始积极推广塑料给水管,以替代材质差、强度低、腐蚀严重、影响水质的灰铸铁管和镀锌管等,以提高供水水质及安全可靠性,降低给耗及漏耗。

这为塑料管材发展提供了良好的契机,也为扩大塑料管材的应用领域提供了发展空间。

目前,城镇的供水、海水淡化等工程越来越多地采用HDPE管材。

2004年,我国HDPE给水管材需求量为150kt,今后随着我国城市自来水普及率的不断提高,城市供热、制冷工程的快速发展和城市建设的日益规范,对优质HDPE给水管材的需求量将会越来越大。

2.1.3夹芯管HDPE包覆管与传统的材料相比,具有保温效果好、寿命长、防腐效果好、施工方便及节能降耗等优点,广泛应用于集中供热、采暖、制冷和防腐工程。

2.2非压力管2.2.1农田灌溉管我国每年用水总量在5.0×1011m3,其中农业用水占80%左右。

我国实施西部地区大开发战略,“十五”期间将新增节水灌溉面积1.0×1011m2,其中喷灌5.2×1010m2、滴灌6.7×109m2、管道输水9.3×109m2,完成这项工作约需要各类管材、管件、喷头等约1Mt,增加投资约1×107万元,其中一部分将采用PE树脂。

目前,该领域的PE管市场份额约为50kt。

2.2.2埋地排水、排污管埋地排水、排污管是PE管应用较多的领域。

发达国家排水、排污管是塑料管应用最大的领域。

我国原来多用PVC管。

近年来,国内PE管的使用量迅速增加,埋地HDPE排水管和排污管的使用刚起步,但随着国家对环境保护的重视,这一领域市场潜力很大。

目前,该领域消耗HDPE树脂约80kt.2.2.3电线电缆穿线管及光缆护套管)目前,通迅电缆(光缆)的护套管主要采用PE管,穿线管部分采用PE管。

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