增強(qiáng)熱塑性塑料管簡介

經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，全球的塑料管業(yè)已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn)約1600萬噸的巨大規(guī)模。為了進(jìn)一步擴(kuò)大塑料管的市場領(lǐng)域，開拓高新技術(shù)產(chǎn)品，近年國內(nèi)外都在努力探索開發(fā)復(fù)合熱塑性塑料管。目的是通過結(jié)合其他材料創(chuàng)新出性能更理想管道。

復(fù)合熱塑性塑料管的品種很多，其中尤以實(shí)現(xiàn)'增強(qiáng)'為主要目標(biāo)的最多。因?yàn)闊崴苄运芰系耐怀鋈秉c(diǎn)是強(qiáng)度和剛度較低。例如，最高等級的HDPE管道專用料PE100的設(shè)計(jì)應(yīng)力僅8MPa(可以比較:增強(qiáng)細(xì)鋼絲的設(shè)計(jì)應(yīng)力約在1000MPa)。因此不增強(qiáng)的熱塑性塑料管所能夠承受的內(nèi)壓和外壓有限(一般內(nèi)壓不超過1.6MPa),而且直徑較大時(shí)耗費(fèi)材料很多。

增強(qiáng)熱塑性塑料管已經(jīng)有許多不同的種類，其中一大類的主要目標(biāo)是通過增強(qiáng)達(dá)到能夠承受高壓;另一大類的主要目標(biāo)是通過增強(qiáng)減少熱塑性塑料的消耗和能夠制造更大直徑。本文將集中討論高壓增強(qiáng)熱塑性塑料管。

最早推動(dòng)高壓增強(qiáng)熱塑性塑料管開發(fā)是石油和天然氣產(chǎn)業(yè)。石油和天然氣產(chǎn)業(yè)是管道的特大用戶。過去絕大部分采用的是各種鋼管，最突出的問題是腐蝕。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，迫切需要突破傳統(tǒng)管道的局限，尋求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能更好的新型管道。有趣的是，最先開發(fā)和實(shí)用的是在海上石油和天然氣開采用的撓性管(1967年)。由于撓性管既能保證高強(qiáng)度(抗內(nèi)壓、抗外壓、抗疲勞和抗沖擊)，又抗腐蝕、重量輕、可曲撓、能以很長的盤卷管供應(yīng)，在海上開采環(huán)境下具有非常明顯的競爭優(yōu)勢。目前這種高技術(shù)高價(jià)值的撓性管已經(jīng)廣泛應(yīng)用(包括在我國的海上油田中)，并且較早就發(fā)布了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范(例如美國石油組織API的規(guī)范API 17J、17K、17B;國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13628等)。在撓性管成功的帶動(dòng)下，適合在陸地和淺海使用，結(jié)構(gòu)相對簡單的增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP隨著發(fā)展起來(1998年)。近年來各國開發(fā)和生產(chǎn)了不少品種的RTP，和撓性管幾乎都采用鋼材增強(qiáng)不同，RTP采用的增強(qiáng)材料種類較多(芳綸纖維、聚脂纖維、鋼絲、鋼帶等)。

雖然目前高壓增強(qiáng)熱塑性塑料管的主要市場還是在石油和天然氣產(chǎn)業(yè)，在其他不少應(yīng)用領(lǐng)域也已經(jīng)成功應(yīng)用，如在天然氣長途輸送管道、海底輸水管道、礦山高壓管道等。

經(jīng)過多年蓬勃發(fā)展后，我國的塑料管產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)332萬噸的巨大規(guī)模，完成了開創(chuàng)和擴(kuò)張的初級階段，邁入要從塑料管大國向塑料管強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的新時(shí)期。面對日益激烈的競爭，今后只有通過技術(shù)創(chuàng)新開拓新市場才能打開新的局面。所以，我們一直在建議國內(nèi)塑料管業(yè)(尤其是領(lǐng)先的企業(yè))不要局限于傳統(tǒng)的市場領(lǐng)域，注意發(fā)展的新機(jī)遇。開發(fā)高壓增強(qiáng)熱塑性塑料管就是非常值得注意的新機(jī)遇之一。

近年在國際上新發(fā)展起來的增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP具有獨(dú)特和顯著的優(yōu)點(diǎn):能夠承受很高工作壓力，非常耐腐蝕，同時(shí)還保持和HDPE管類似的柔韌性，可以連續(xù)長幾百米甚至幾千米的盤管供應(yīng)。目前在石油天然氣開采，各種高壓輸送管線等領(lǐng)域已經(jīng)推廣應(yīng)用，預(yù)測發(fā)展前景十分廣闊。

RTP通常是三層結(jié)構(gòu)。內(nèi)層是HDPE等熱塑性塑料，中間層是由芳綸纖維、鋼絲或其他高強(qiáng)度材料構(gòu)成的增強(qiáng)層，外層是HDPE等熱塑性塑料保護(hù)層?；镜纳a(chǎn)工藝是先擠出熱塑性塑料內(nèi)層管，然后正反交錯(cuò)纏繞芳綸纖維等構(gòu)成的增強(qiáng)帶，最后再擠出覆蓋熱塑性塑料外保護(hù)層。RTP還包括不僅能夠承受高內(nèi)壓，同時(shí)能夠承受高外壓，更多層結(jié)構(gòu)的"撓性管Flexible Pipe(簡稱FP)"。

目前國內(nèi)RTP的開發(fā)和生產(chǎn)剛起步，深海石油開采等應(yīng)用的撓性管還依靠進(jìn)口，這是一個(gè)非常值得爭取的新市場機(jī)遇。

為了促進(jìn)我國發(fā)展增強(qiáng)熱塑性塑料管，推動(dòng)我國塑料管業(yè)自主創(chuàng)新開發(fā)，北京塑料工業(yè)協(xié)會(huì)張玉川先生在多年調(diào)研的基礎(chǔ)上編輯了這份"增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP技術(shù)資料匯編2010"。

本匯編包括四部分。

第一部分是國際上近年發(fā)表的有關(guān)增強(qiáng)熱塑性塑料管的重要文獻(xiàn);

包括發(fā)表在1998-2008歷屆國際塑料管會(huì)議上的報(bào)告等9篇文獻(xiàn)，全面介紹了國際上增強(qiáng)熱塑性塑料管技術(shù)創(chuàng)新的歷程，系統(tǒng)論述了增強(qiáng)熱塑性塑料管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選擇，制造工藝，連接技術(shù)和應(yīng)用方法的理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。吸收和利用這些成果可以使我國的開發(fā)創(chuàng)新從高水平起步。

第二部分是國際上增強(qiáng)熱塑性塑料管主流產(chǎn)品的介紹;

這部分匯集了國際上生產(chǎn)增強(qiáng)熱塑性塑料管主要企業(yè)和產(chǎn)品的資料。包括用芳綸纖維，玻璃纖維，鋼帶等不同增強(qiáng)材料的各種高壓增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP和海洋開采油氣用的多層撓性管。這些成功產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和性能可以作為我們開發(fā)的重要參考。

第三部分有對我國增強(qiáng)熱塑性塑料管市場需求的分析和對開發(fā)創(chuàng)新中關(guān)鍵問題的建議。

發(fā)表的三篇論文針對國內(nèi)開發(fā)增強(qiáng)熱塑性塑料管中遇到的問題和出現(xiàn)的爭議提供了分析意見和參考建議。希望可以幫助國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新中擴(kuò)寬思路，避免挫折。

第四部分是有關(guān)增強(qiáng)熱塑性塑料管的國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;

這部分有國際標(biāo)準(zhǔn)組織 ISO/TS-18226，德國給水和燃?xì)鈪f(xié)會(huì)DVGW VP642，美國石油組織API17J，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。近年發(fā)布的高壓輸送燃?xì)庥迷鰪?qiáng)熱塑性塑料管ISO標(biāo)準(zhǔn)和DVGW規(guī)范是國際上大量試驗(yàn)研究后的重大成果。掌握這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可以幫助我們的增強(qiáng)熱塑性塑料管盡快進(jìn)入國內(nèi)外市場。增強(qiáng)熱塑性塑料管領(lǐng)域最早制定系列規(guī)范的是API，完整詳細(xì)的API 17J是公認(rèn)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

北京塑料工業(yè)協(xié)會(huì)張玉川先生和中國管道商務(wù)網(wǎng)長期合作，在許多領(lǐng)先企事業(yè)單位的參與和幫助下，近年一直在組織搜尋、收集、翻譯、介紹、傳播國際塑料管道業(yè)的最新發(fā)展信息、科技成果和市場經(jīng)驗(yàn)，特別注意反映國際最高水平的國際會(huì)議資料。此匯編只選取了RTP部分主要的資料，歡迎研究開發(fā)增強(qiáng)熱塑性塑料管的企業(yè)與編者及中國管道商務(wù)網(wǎng)聯(lián)系和交流。編者及中國管道商務(wù)網(wǎng)愿意盡力做好服務(wù)，我們相信增強(qiáng)熱塑性塑料管RTP的發(fā)展將為我國塑料管業(yè)開拓更廣闊的市場，帶來更繁榮的前景。

謹(jǐn)此向幫助提供資料、參與翻譯、支持和幫助本資料匯編出版的企業(yè)與專家表示深切的感謝。