高密度聚乙烯（HDPE）管(guan)(guan)材(cai)，目前市場(chang)應用(yong)已十分廣泛(fan)，不僅(jin)在(zai)給水、燃氣輸送方面(mian)(mian)，而且(qie)在(zai)化工、疏浚(jun)、管(guan)(guan)道修復方面(mian)(mian)也廣泛(fan)應用(yong)。聚乙(yi)烯（PE）管(guan)(guan)材(cai)優異的焊接(jie)連接(jie)方式、衛(wei)生(sheng)環保、耐腐蝕、低(di)摩阻，工程造價低(di)等(deng)(deng)優點(dian)，已為(wei)人們所共識。PE管(guan)(guan)材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)加工看(kan)似(si)較為(wei)簡單，但(dan)從質量、成本、管(guan)(guan)材(cai)長期(qi)性能等(deng)(deng)方面(mian)(mian)看(kan)需要正確(que)認識和提高(gao)PE管(guan)(guan)材(cai)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)和質量控(kong)制尤為(wei)重要。現(xian)將(jiang)筆者(zhe)二(er)十幾年來的生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)和質量問題(ti)總結如下。

1 管材壁厚控制

PE管(guan)材(cai)的(de)(de)壁(bi)(bi)厚問題(ti)(ti)涉(she)(she)及到管(guan)材(cai)的(de)(de)耐(nai)壓問題(ti)(ti)，管(guan)材(cai)的(de)(de)壁(bi)(bi)厚控制(zhi)也涉(she)(she)及到生產成本(ben)問題(ti)(ti)。管(guan)材(cai)壁(bi)(bi)厚指標是(shi)(shi)管(guan)材(cai)質量(liang)控制(zhi)的(de)(de)最(zui)重要的(de)(de)參數，壁(bi)(bi)厚不(bu)(bu)合(he)格屬于產品質量(liang)嚴重不(bu)(bu)合(he)格項(xiang)目(mu)，因此對管(guan)材(cai)壁(bi)(bi)厚的(de)(de)控制(zhi)至關重要。造成管(guan)材(cai)壁(bi)(bi)厚不(bu)(bu)合(he)格的(de)(de)原因是(shi)(shi)主(zhu)機(ji)的(de)(de)擠(ji)出量(liang)不(bu)(bu)穩(wen)定造成的(de)(de)，一(yi)方面是(shi)(shi)原料的(de)(de)熔體流動速率（MFR）不(bu)(bu)穩(wen)定不(bu)(bu)穩(wen)定，更(geng)重要的(de)(de)是(shi)(shi)生產過程(cheng)的(de)(de)設備(bei)主(zhu)機(ji)和(he)機(ji)頭的(de)(de)溫度(du)，另一(yi)方面是(shi)(shi)因為PE原料下(xia)流垂(chui)嚴重、機(ji)頭口(kou)模間隙不(bu)(bu)合(he)適造成的(de)(de)。具體解決和(he)預防(fang)措施(shi)見表1。

2 管材平均外徑控制

造(zao)成(cheng)(cheng)管材(cai)外(wai)徑(jing)不合(he)格(ge)的原(yuan)因很多，管材(cai)平均外(wai)徑(jing)不合(he)格(ge)，會造(zao)成(cheng)(cheng)管材(cai)熱熔或電熔焊接(jie)時(shi)，無(wu)法(fa)保(bao)(bao)證焊接(jie)質量(liang)，甚(shen)至于因為錯口太(tai)大(da)(da)無(wu)法(fa)焊接(jie)，因此管材(cai)外(wai)徑(jing)控(kong)制也很重要，生產(chan)企業必須(xu)認真(zhen)對待(dai)，一(yi)方(fang)面(mian)必須(xu)確保(bao)(bao)合(he)格(ge)，符(fu)合(he)國家標準(zhun)，另一(yi)面(mian)要確保(bao)(bao)穩定(ding)，具體情況(kuang)見(jian)表2。管材(cai)生產(chan)圓(yuan)周（外(wai)徑(jing)）控(kong)制具有滯后(hou)(hou)性，等完全(quan)冷卻圓(yuan)周或外(wai)徑(jing)定(ding)型(xing)后(hou)(hou)，需要幾個小時(shi)，有時(shi)會造(zao)成(cheng)(cheng)嚴重不合(he)格(ge)品或廢品，筆者根據(ju)大(da)(da)量(liang)數據(ju)總結(jie)分析以及所學理論，形成(cheng)(cheng)如(ru)下(xia)圓(yuan)周或外(wai)徑(jing)計算公式(shi)，利用該公式(shi)，可提前預知或測算真(zhen)空槽后(hou)(hou)面(mian)圓(yuan)周應該多大(da)(da)，管材(cai)完全(quan)冷卻后(hou)(hou)，管材(cai)外(wai)徑(jing)或圓(yuan)周一(yi)定(ding)合(he)格(ge)。公式(shi)如(ru)下(xia)：

式中(zhong)：P為主機產量，kg/h；

DN 為(wei)管材公(gong)稱外(wai)徑，mm

L為生產線(xian)冷卻(que)系數，針(zhen)對每條(tiao)線(xian)有基(ji)本(ben)固(gu)定的(de)冷卻(que)系數；

C為從管(guan)(guan)材(cai)在真空箱圓周(zhou)(zhou)直(zhi)到管(guan)(guan)材(cai)完全冷卻(que)下來后，管(guan)(guan)材(cai)圓周(zhou)(zhou)收(shou)縮量(liang)PE315線(xian)L約(yue)(yue)為6×10-4，PE630線(xian)L約(yue)(yue)為3.8×10-4。每個(ge)(ge)廠家生產線(xian)冷卻(que)系數(shu)只要帶入一個(ge)(ge)規(gui)格，就可(ke)(ke)推(tui)算出(chu)冷卻(que)系數(shu)為多少，其他(ta)規(gui)格直(zhi)接使用該冷卻(que)系數(shu)即可(ke)(ke)。

3 不圓度控制

管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)生(sheng)(sheng)產過程容(rong)易出(chu)現(xian)管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)的現(xian)象，管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)，容(rong)易造成焊接困難，因此管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)的不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)問題也(ye)要注意。造成管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)超標的因素，一方面(mian)管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)半圓(yuan)(yuan)托板太少，不(bu)(bu)(bu)(bu)合格；另一方面(mian)管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)校正儀矯(jiao)正不(bu)(bu)(bu)(bu)到位或者(zhe)矯(jiao)正過度(du)(du)。另外，造成管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)超標的原因，關鍵(jian)還是(shi)壁厚問題，壁厚不(bu)(bu)(bu)(bu)均圓(yuan)(yuan)，也(ye)容(rong)易造成管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)，想辦法解決管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)壁厚均勻(yun)度(du)(du)才是(shi)解決管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)的根本問題；另外管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在生(sheng)(sheng)產過程中，由(you)于噴(pen)嘴(zui)阻塞，冷(leng)卻不(bu)(bu)(bu)(bu)好(hao)。或者(zhe)噴(pen)嘴(zui)噴(pen)水角(jiao)度(du)(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)合理，造成管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)在生(sheng)(sheng)產過程中，冷(leng)卻不(bu)(bu)(bu)(bu)均勻(yun)，也(ye)是(shi)造成管(guan)(guan)材(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)(cai)不(bu)(bu)(bu)(bu)圓(yuan)(yuan)度(du)(du)超標的主(zhu)要原因。

另外，管(guan)材存放環境差，堆放太高，管(guan)材露天堆放，夏天地表溫度太高，在過應力作用下，就會造成管(guan)材橢圓度超標。

4 內壁溝槽

大口(kou)徑管材(cai)內(nei)(nei)壁開機時(shi)，容易出現內(nei)(nei)壁溝槽現象。造成(cheng)內(nei)(nei)壁溝槽的原(yuan)因，是(shi)管材(cai)下流垂造成(cheng)的，機頭內(nei)(nei)部溫度(du)(du)太高，管材(cai)太厚(hou)蓄熱太多(duo)，造成(cheng)管材(cai)冷卻(que)(que)不好，料(liao)坯(pi)下滑造成(cheng)溝槽。解決措施(shi)仍然要降低(di)機頭內(nei)(nei)部溫度(du)(du)，必要時(shi)降低(di)主機速度(du)(du)，加大冷卻(que)(que)。

5 糊料現象

管材糊料(liao)多，管材出現(xian)糊料(liao)現(xian)象，是工藝(yi)溫(wen)(wen)度太(tai)高(gao)，或(huo)者(zhe)原料(liao)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)間(jian)太(tai)長，造(zao)成原料(liao)老化，混配料(liao)炭黑含量高(gao)，原料(liao)耐溫(wen)(wen)較差，生產(chan)過程中必須(xu)注(zhu)意原料(liao)加(jia)(jia)熱(re)時(shi)(shi)間(jian)不(bu)要太(tai)長，同時(shi)(shi)加(jia)(jia)工溫(wen)(wen)度不(bu)要太(tai)高(gao)。生產(chan)結束后或(huo)者(zhe)生產(chan)過程中斷時(shi)(shi)間(jian)久時(shi)(shi)及(ji)時(shi)(shi)降溫(wen)(wen)保溫(wen)(wen)，另外色母料(liao)不(bu)合格也容易造(zao)成糊料(liao)現(xian)象。

6 縮口現象

管(guan)(guan)材(cai)縮口現象(xiang)(xiang)、斷裂伸(shen)長率不合格、焊接面出(chu)現氣孔、管(guan)(guan)材(cai)彎曲嚴重，管(guan)(guan)材(cai)水點(dian)、管(guan)(guan)材(cai)波紋現象(xiang)(xiang)都(dou)是(shi)容易出(chu)現的(de)生(sheng)產(chan)現象(xiang)(xiang)。生(sheng)產(chan)技術人(ren)員(yuan)必須(xu)結合設備狀況(kuang)、原(yuan)(yuan)料狀況(kuang)，及(ji)時分析原(yuan)(yuan)因，透過(guo)現象(xiang)(xiang)看本質，才能不斷總結出(chu)原(yuan)(yuan)因，以便及(ji)時預防及(ji)時解決。

7 PE管材屈服強度、拉伸強度低

PE管材力(li)學性(xing)能(neng)指標必(bi)(bi)須(xu)合(he)格：屈服強(qiang)度(du)＞20MPa、拉(la)伸強(qiang)度(du)＞16MPa生產所需(xu)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)配方必(bi)(bi)須(xu)符合(he)相應要求。選(xuan)用主料(liao)(liao)(liao)時，必(bi)(bi)須(xu)選(xuan)用PE100級原(yuan)材料(liao)(liao)(liao)，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)必(bi)(bi)須(xu)潔(jie)凈，不(bu)(bu)能(neng)添加(jia)任(ren)何回(hui)收(shou)料(liao)(liao)(liao)，也不(bu)(bu)能(neng)含有(you)其他任(ren)何雜質(zhi)，國內(nei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)如上(shang)海石(shi)化YGH041或YGH041T、天津石(shi)化PN049、齊魯石(shi)化DGDB2480，國外原(yuan)料(liao)(liao)(liao)如北歐化工HE3490等。另(ling)外生產過(guo)程(cheng)添加(jia)黑(hei)色母時必(bi)(bi)須(xu)混合(he)均勻，色母料(liao)(liao)(liao)必(bi)(bi)須(xu)選(xuan)用管道(dao)專用，甚至(zhi)于(yu)薄膜級黑(hei)色母料(liao)(liao)(liao)，炭(tan)黑(hei)含量2%~2.5%，炭(tan)黑(hei)分(fen)散必(bi)(bi)須(xu)＜3級。另(ling)外，生產溫度(du)與工藝，必(bi)(bi)須(xu)確保塑化效(xiao)果(guo)好。只有(you)這(zhe)樣，才能(neng)確保管材本體屈服強(qiang)度(du)、拉(la)伸強(qiang)度(du)強(qiang)度(du)高。

8 PE管材的耐開裂應力能力

PE管材(cai)(cai)在運輸、施(shi)工(gong)(gong)中(zhong)，管材(cai)(cai)的(de)(de)表面必(bi)然會造(zao)(zao)(zao)成(cheng)不(bu)同程(cheng)度的(de)(de)劃(hua)傷，有(you)些(xie)情況下甚至于非(fei)常嚴重。劃(hua)傷深度不(bu)得超過管材(cai)(cai)壁厚的(de)(de)10%，但是(shi)管材(cai)(cai)在使用過程(cheng)中(zhong)，可能有(you)小小的(de)(de)劃(hua)傷，會造(zao)(zao)(zao)成(cheng)管材(cai)(cai)應力(li)集中(zhong)，從而造(zao)(zao)(zao)成(cheng)管材(cai)(cai)破裂。因(yin)此在原(yuan)材(cai)(cai)料(liao)選用和(he)原(yuan)料(liao)配(pei)方、以及生產工(gong)(gong)藝設定(ding)時，必(bi)須確保管材(cai)(cai)塑化良好(hao)，PE管材(cai)(cai)內分(fen)子鏈(lian)的(de)(de)各(ge)向(xiang)(xiang)同性，決不(bu)能造(zao)(zao)(zao)成(cheng)各(ge)向(xiang)(xiang)異性；分(fen)子交聯(lian)度不(bu)能降(jiang)低(di)；不(bu)能因(yin)剪切造(zao)(zao)(zao)成(cheng)分(fen)子鏈(lian)斷裂或低(di)分(fen)子析出，造(zao)(zao)(zao)成(cheng)分(fen)子量(liang)分(fen)布不(bu)合理。另外(wai)，目(mu)前國內外(wai)也有(you)專(zhuan)(zhuan)門的(de)(de)抗劃(hua)痕(hen)專(zhuan)(zhuan)用原(yuan)料(liao)，如PN-049RC、YGH041RC就是(shi)理想(xiang)的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)用料(liao)。

9 結束語

PE管材加工過程經常出現(xian)的一些問題，筆者結合(he)工作經驗，對生產中出現(xian)的如(ru)壁厚不(bu)合(he)格，不(bu)圓度超標(biao)，外徑不(bu)合(he)格、內壁溝槽、糊料(liao)等(deng)現(xian)象進行分析并(bing)提出解(jie)決辦法。

參考文獻

[1] 樊新民，車劍飛(fei). 工程塑料及(ji)其應(ying)用(yong)[M]. 第2 版，2016.

[2] 王玫(mei)瑰，徐百平. 塑(su)料擠出(chu)成型(xing)技術.2011.

[3] 李紅元，李斐隆. 塑料管材(cai)與加工，2012.

[4] 劉(liu)敏，王加龍. 塑料擠出成型，2009.

[5] 劉西文，楊(yang)中文. 塑料(liao)擠出工（中、高(gao)級）培訓教程[JM].2013.

[6] GB/T13663-2000 給水用聚(ju)乙烯管材標準[S].

[7] GB15558-2015 燃(ran)氣用埋(mai)地聚乙烯管道(dao)系統(tong)[S].

來源：勘探開發

作者：張云愛