PE管材加工技術(shù)難題及解決辦法

高密度聚乙烯（HDPE）管材，目前市場應(yīng)用已十分廣泛，不僅在給水、燃?xì)廨斔头矫?，而且在化工、疏浚、管道修?fù)方面也廣泛應(yīng)用。聚乙烯（PE）管材優(yōu)異的焊接連接方式、衛(wèi)生環(huán)保、耐腐蝕、低摩阻，工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，已為人們所共識。PE管材生產(chǎn)加工看似較為簡單，但從質(zhì)量、成本、管材長期性能等方面看需要正確認(rèn)識和提高PE管材生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量控制尤為重要?，F(xiàn)將筆者二十幾年來的生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量問題總結(jié)如下。

1 管材壁厚控制

PE管材的壁厚問題涉及到管材的耐壓問題，管材的壁厚控制也涉及到生產(chǎn)成本問題。管材壁厚指標(biāo)是管材質(zhì)量控制的最重要的參數(shù)，壁厚不合格屬于產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重不合格項(xiàng)目，因此對管材壁厚的控制至關(guān)重要。造成管材壁厚不合格的原因是主機(jī)的擠出量不穩(wěn)定造成的，一方面是原料的熔體流動速率（MFR）不穩(wěn)定不穩(wěn)定，更重要的是生產(chǎn)過程的設(shè)備主機(jī)和機(jī)頭的溫度，另一方面是因?yàn)镻E原料下流垂嚴(yán)重、機(jī)頭口模間隙不合適造成的。具體解決和預(yù)防措施見表1。

2 管材平均外徑控制

造成管材外徑不合格的原因很多，管材平均外徑不合格，會造成管材熱熔或電熔焊接時(shí)，無法保證焊接質(zhì)量，甚至于因?yàn)殄e(cuò)口太大無法焊接，因此管材外徑控制也很重要，生產(chǎn)企業(yè)必須認(rèn)真對待，一方面必須確保合格，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，另一面要確保穩(wěn)定，具體情況見表2。管材生產(chǎn)圓周（外徑）控制具有滯后性，等完全冷卻圓周或外徑定型后，需要幾個(gè)小時(shí)，有時(shí)會造成嚴(yán)重不合格品或廢品，筆者根據(jù)大量數(shù)據(jù)總結(jié)分析以及所學(xué)理論，形成如下圓周或外徑計(jì)算公式，利用該公式，可提前預(yù)知或測算真空槽后面圓周應(yīng)該多大，管材完全冷卻后，管材外徑或圓周一定合格。公式如下：

式中：P為主機(jī)產(chǎn)量，kg/h；

DN 為管材公稱外徑，mm

L為生產(chǎn)線冷卻系數(shù)，針對每條線有基本固定的冷卻系數(shù)；

C為從管材在真空箱圓周直到管材完全冷卻下來后，管材圓周收縮量PE315線L約為6×10-4，PE630線L約為3.8×10-4。每個(gè)廠家生產(chǎn)線冷卻系數(shù)只要帶入一個(gè)規(guī)格，就可推算出冷卻系數(shù)為多少，其他規(guī)格直接使用該冷卻系數(shù)即可。

3 不圓度控制

管材生產(chǎn)過程容易出現(xiàn)管材不圓的現(xiàn)象，管材不圓，容易造成焊接困難，因此管材的不圓度問題也要注意。造成管材不圓度超標(biāo)的因素，一方面管材半圓托板太少，不合格；另一方面管材圓度校正儀矯正不到位或者矯正過度。另外，造成管材不圓度超標(biāo)的原因，關(guān)鍵還是壁厚問題，壁厚不均圓，也容易造成管材不圓，想辦法解決管材壁厚均勻度才是解決管材不圓度的根本問題；另外管材在生產(chǎn)過程中，由于噴嘴阻塞，冷卻不好?；蛘邍娮靽娝嵌炔缓侠恚斐晒懿脑谏a(chǎn)過程中，冷卻不均勻，也是造成管材不圓度超標(biāo)的主要原因。

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

4 內(nèi)壁溝槽

大口徑管材內(nèi)壁開機(jī)時(shí)，容易出現(xiàn)內(nèi)壁溝槽現(xiàn)象。造成內(nèi)壁溝槽的原因，是管材下流垂造成的，機(jī)頭內(nèi)部溫度太高，管材太厚蓄熱太多，造成管材冷卻不好，料坯下滑造成溝槽。解決措施仍然要降低機(jī)頭內(nèi)部溫度，必要時(shí)降低主機(jī)速度，加大冷卻。

5 糊料現(xiàn)象

管材糊料多，管材出現(xiàn)糊料現(xiàn)象，是工藝溫度太高，或者原料加熱時(shí)間太長，造成原料老化，混配料炭黑含量高，原料耐溫較差，生產(chǎn)過程中必須注意原料加熱時(shí)間不要太長，同時(shí)加工溫度不要太高。生產(chǎn)結(jié)束后或者生產(chǎn)過程中斷時(shí)間久時(shí)及時(shí)降溫保溫，另外色母料不合格也容易造成糊料現(xiàn)象。

6 縮口現(xiàn)象

管材縮口現(xiàn)象、斷裂伸長率不合格、焊接面出現(xiàn)氣孔、管材彎曲嚴(yán)重，管材水點(diǎn)、管材波紋現(xiàn)象都是容易出現(xiàn)的生產(chǎn)現(xiàn)象。生產(chǎn)技術(shù)人員必須結(jié)合設(shè)備狀況、原料狀況，及時(shí)分析原因，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，才能不斷總結(jié)出原因，以便及時(shí)預(yù)防及時(shí)解決。

7 PE管材屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度低

PE管材力學(xué)性能指標(biāo)必須合格：屈服強(qiáng)度＞20MPa、拉伸強(qiáng)度＞16MPa生產(chǎn)所需原料配方必須符合相應(yīng)要求。選用主料時(shí)，必須選用PE100級原材料，原料必須潔凈，不能添加任何回收料，也不能含有其他任何雜質(zhì)，國內(nèi)原料如上海石化YGH041或YGH041T、天津石化PN049、齊魯石化DGDB2480，國外原料如北歐化工HE3490等。另外生產(chǎn)過程添加黑色母時(shí)必須混合均勻，色母料必須選用管道專用，甚至于薄膜級黑色母料，炭黑含量2%~2.5%，炭黑分散必須＜3級。另外，生產(chǎn)溫度與工藝，必須確保塑化效果好。只有這樣，才能確保管材本體屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度高。

8 PE管材的耐開裂應(yīng)力能力

PE管材在運(yùn)輸、施工中，管材的表面必然會造成不同程度的劃傷，有些情況下甚至于非常嚴(yán)重。劃傷深度不得超過管材壁厚的10%，但是管材在使用過程中，可能有小小的劃傷，會造成管材應(yīng)力集中，從而造成管材破裂。因此在原材料選用和原料配方、以及生產(chǎn)工藝設(shè)定時(shí)，必須確保管材塑化良好，PE管材內(nèi)分子鏈的各向同性，決不能造成各向異性；分子交聯(lián)度不能降低；不能因剪切造成分子鏈斷裂或低分子析出，造成分子量分布不合理。另外，目前國內(nèi)外也有專門的抗劃痕專用原料，如PN-049RC、YGH041RC就是理想的專用料。

9 結(jié)束語

PE管材加工過程經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題，筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對生產(chǎn)中出現(xiàn)的如壁厚不合格，不圓度超標(biāo)，外徑不合格、內(nèi)壁溝槽、糊料等現(xiàn)象進(jìn)行分析并提出解決辦法。

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來源：勘探開發(fā)

作者：張?jiān)茞?/p>