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浅析当前塑料管道应用风险
资讯来源:南昌佑利管业设备有限公司 发布人: 发布时间:2010-03-14


近年来,fun88体育,塑料管道行业在我国迅速发展。由于良好的防腐性能以及质轻便于施工等诸多优点,塑料管道在建设工程领域中的应用量逐年增加,其良好效果有目共睹。但是,正如其他事物的发展规律一样,塑料管道的发展也伴随着各种问题,特别是在应用环节,由于各种原因导致应用失败的例子不断出现,从一定程度影响了应用塑料管道的信心。这些问题如果得不到及时的解决,不良影响将进一步扩大成为制约管道应用的瓶颈。
    fun88靠谱,中心长期致力于我国塑料管道产品质量检测以及应用效果的评价工作。这里,fun88靠谱,结合多年来的检测数据和应用研究结果对我国塑料管道在应用环节中存在的影响行业健康发展的风险作一简要的分析,希望从业者能规避风险,通过自己扎实的工作共同推动我国塑料管道行业持续健康的发展。
一、社会大环境所带来的发展风险
    一个行业的发展情况毫无例外的要受到外部大环境的影响,随着经济增长和城市化进程加快,我国每年有大量建筑物竣工。据不完全统计,建国以来,我国住宅竣工面积累计将近70亿平方米。1997年至2005年期间,全国房地产完成投资额年均增长22.3%,房屋竣工面积年均增长16.4%。近几年每年建成的房屋面积在16亿一20亿千方米之间,超过所有发达国家年建成面积的总和。预估到2020年,全国房屋建筑面积将接近2000年的两倍。
    但是,与此相反的是塑料管道生产的主要树脂,受国际油价影响,其价格也呈现“水涨船高”之势,管材生产成本不断提高。更加令人尴尬的是,建筑行业的发展虽然形成了巨大的商机,却由于建筑工程领域普遍存在的“低价中标”现象,使得塑料管道的产品利润经常被压缩到不合理程度,甚至会出现中标的产品价格低于原料价格情况。这种情况下,很多企业铤而走险,在管用原料上大做“文章”,“非正常”添加成为了降低成本常用手段,添加的种类从无机碳酸钙到非管用树脂不——而足,所添加的量常常超过一般塑料加工理论可以解释的程度。
    非正常添加导致管道在使用过程中受力及耐受环境影响的行为特征发生较大的变化,其使用条件的选取及使用寿命的预期无法按照既有的数模理论进行推定计算,管道的失效行为不典型,失效的时间难以确定,应用风险很难规避。以20世纪中后期发展热点PP-R管材为例,在我们进行的工程质检以及司法仲裁检验过程中,去年至今已经出现多起PP-R管道使用过程中发生以往只有在试验室中进行所谓”8760小时,管材热稳定性”试验中比较常见的热氧破坏。从管材典型失效的周期上看,热氧破坏应该是随着漫长配方体系中稳定剂的抽提,发生在抗热氧体系失效的时候——一般推定为50年。但是,正是由于非正常添加导致仅仅一两个使用周期,就发生了这样的破坏,不免让人觉得触目惊心。
    如果说建筑物内使用的塑料管道质量问题引发的事故影响范围较小的话,那么诸如市政埋地聚乙烯给水管道系统的质量缺陷带来的严重后果则不容忽视。不正常的添加行为,破坏了配伍系统的相关性能。管材理化性能会发生较大变化,特别是管道承受压力的能力、管材的加工性能——焊接性、以及材料耐候性等。市政管道一般运行压力较高,非正常添加的管道在耐管材快速裂纹增长性能难有保证,管道连接质量大打折扣。此外,由正规企业生产的聚乙烯管道专用料,以混配料形式提供,在其配方体系中已经添加了适量的抗氧化及耐候组分,可以保证管道在安装时及使用中受气候环境影响而性状稳定,而大规模的管道工程,往往工期较长,施工现场的情况复杂,管道在露天遭到曝晒的情况比较普遍,这种配伍体系已经夫稳的管道系统极易出现聚乙烯降解而发生的管材脆性破坏。由于市政供水的压力较高,加之管径较大一旦发生破坏则会引发诸如路面塌陷、水质污染等重大事故,2007年在北京CBD地区发生的几起路面塌陷正是由于给排水管道爆裂而引发的。
    见证试验制度——这个被建筑工程领域证明能够保证建筑材料的使用安全的管理办法,由于种种原因,其目录体系中还主要是一些关乎结构安全的建筑类产品,塑料管道并没有纳入其范围。这样,伪劣的塑料管道是否被用于工程,往往和监理单位对于塑料管道的认识水平有很大的关系,塑料管道需不需要进行进场复试,往往进行的非常随机。
二、塑料管道发展过程中,由于认识不足导致了应用风险
    塑料管道的种类划分和性能特点,对于一个从业者而言尚不是一件容易的事情。要从一个使用者的角度来看的话,塑料管道性能的优劣对于很多人而言往往就更有了雾里看花的感觉。从多年工程检测的情况而言,抛开外部环境影响的因素,管道应用方对塑料管道性能不了解而导致的失败例子,近年来发生的数量和比例均保持了较高的水平。原因不外有以下几点:   
1.企业及相关媒体的大力宣传,在推动塑料管道发展的同时,也导致了受众获取信息来源的不对称。塑料管道的优良特性甚至被夸大到无所不能的地步,而其模量较低,耐候性差、线膨胀系数大等先天不足则完全被忽略了。这种认识甚至左右了设计单位对管道材料的选择。特别是在新型塑料管道新兴阶段,经常出现塑料管道被超范围使用的情况,这种超范围使用虽然在应用过程中逐渐减小,但是,在一些规范中没有明示的应用范围内依然会时有发生。塑料管道的耐腐蚀性、中高温性能是经常被夸大以及误解的性能。以常见的PP-R塑料管道为例,虽然其可以用于冷热水系统,但是从GB/T50349《建筑给水用聚丙烯管道工程技术规范》中我们可以看到其正常的使用温度,应该在0°C一70°C以内。可见PP-R此类管道并不宜使用在低温户外以及系统没有二次换能的高温散热器供暖器或者其他温度过高的流体输送。
    例一、某小区采用太阳能热水器作为住户一个生活热水的来源,热水器的出口温度在95°C左右,冷热水混合前采用了PP-R作为输水管路,小区投入使用不久,大量业主反应该管路严重变形,各方均怀疑管道本身质量有问题。先抛开管道本身是否存在质量问题不说,在表1中我们可以看到,95℃的问题已经超过PP-R的故障(运行)温度——90°C(而根据国家标准GB/T18742-2002《冷热水用聚丙烯管道系统》试验室静液压试验高温条件为95°C),在PP-R管道全寿命中,处于这种非正常状态的累计时间不能高于一年,而在目前的设计显然没有考虑到这一情况。
    例二、某工厂出于防腐考虑,打算使用钢衬塑(聚乙烯)管道作为浓硝酸的输送管路。聚乙烯虽然具有一定耐酸碱腐蚀性,但是对于浓硫酸及浓硝酸这样的强氧化性酸,还是无法耐受的。好在经过咨询放弃该方案。
    例三、某垃圾处理场,使用聚乙烯给水管作为无压废水的输送,敷设方式为架空明辅。虽然用聚乙烯给水管作为无压污水排水管道使用,从内压耐受和耐腐蚀角度看,都能游刃有余,但是,聚乙烯天生的耐候性差却成为若干年后该管道大面积出现开裂漏水的主要原因。取样分析,其断裂伸长率小于100%,而氧化诱导期低于10分钟,对照该管材进场时的复试结果,可以判断该管材材料已经发生部分降解。
    以上例子不难看出,即便是使用质量过硬的管材,也会因为没有认识到管材自身特性盲目使用引起管道应用失败。追求“万能管”无论从生产企业以及使用单位都会付出不理智的代价。
    2.管道生产所用的树脂种类的细分,使用方仍需要进一步认识学习
    几年来,塑料管道生产可以选用的树脂种类越来越多,同种树脂由于分子结构上的差异,在理化性能及加工性能上有着相当的差别。对于生产领域而言,那些耳熟能详的树脂牌号及了如指掌的性能差异对于塑料管道使用者来说则会有一头雾水的感觉。往往能否区别出大类如聚乙烯、聚丙烯等等已属不易。这种一知半解的了解往往会带来后果严重的应用。
    例一、以PP-R管道为例,由于其属于熔体粘度较大的高分子材料,不同牌号树脂往往在熔体流动速率相差较大、在相同的熔融时间以及冷却时间下,高分子链间无法达到充分的缠绕,焊接质量很难保证。焊接效果使用金属管道常用的施压方法,很难看出端倪。通过一定时间的使用,融合面上的应力集中由于使用环境加剧,继而导致渗漏发生。这种有意无意的混用在管道修复工程中尤为常见。更有甚者经常是用PP-B(所谓的冷水用PP-R)的管件去修复连接PP-R管道,其结果往往适得其反,雪上加霜。
    例二、非耐热型中密度聚乙烯管材被作为耐热聚乙烯(PE-RT)使用。
    目前国内能见到的耐热型聚乙烯管道专用料均为中密度聚乙烯,但它是一种采用特殊的分子设计和合成工艺生产的一种中密度聚乙烯,采用乙烯和辛烯共聚的方法,通过控制侧链的数量和分布得到独特的分子结构,来提高PE的耐热性。由于辛烯短支链的存在使PE的大分子不能结晶在一个片状晶体中,而是贯穿在几个晶体中,形成了晶体之间的联结,既所谓的“物理交联”,其耐热机理与PP-R相类似。这些是其他中密度聚乙烯所不具备的,正是对树脂特征的一知半解,使得经常有人故意混淆个中关系,导致管道被误用。
    由于所处专业领域跨度太大,管材的设计使用单位对于管材特性的掌握需要相当长的一段时间,塑料管道生产企业有义务推进管道应用的时候,本着实事求是的原则,将管道的优劣特性客观地表达,杜绝诸如”95℃,50年使用寿命”的不负责任的宣传,才能安全有效的将塑料管道应有的性能充分发挥出来。
三、过度追求创新,所带来的应用风险   
    塑料管道加工行业技术门槛不高,产品同质化不可避免,为了能在竞争中获得你有我无的竞争优势,很多企业希望在产品创新上多作文章。思路固然不错,但是很多创新的终极目的就是创新本身,而忽略了建筑材料所应具备的安全性、耐久性、以及经济性等。在缺乏对产品的长期性能的综合评价前,就被推向市场。完全靠实际应用来积累数据和经验,使得这类管道产品的应用具有很高的风险。
    非常典型的就是近年来国内的金属一塑料复合管道产品层出不穷。似乎通过这二者的结合就可以轻而易举的得到一加一等于二甚至大于二的效果。然而,由于金属和塑料在模量以及膨胀系数上有着数量级的差异,如何保证复合效果的稳定性,应该是这类管道首先应该考虑的。但是截至到目前,我们能看到的这类管道长期性能及使用的推定均是参照纯塑管道的理论和模型,适用与否有待商榷。同时,由于这一类管道的加工相对于纯塑管道更加复杂, 由此引入的加工方面的影响因素也更加复杂,工艺控制难度加大。
    例一、某工程曾大量使用钢板网增强PP—R管材,设计方正是看好了这种管材所应具备的耐热耐压性能好的特点而使用它作为生活热水输送的主干管,但是,出乎设计方的意料,管道在试压过程中就发生了破坏,经我中心检测分析,这种管材在生产过程中塑料与金属板孔间存在的应力集中所引发了大量的应力开裂,导致管道的失效。
例二、某衬塑管厂生产的钢塑复合管,其内衬材料为强度低、耐环境应力开裂能力较差的通用级聚乙烯树脂。而该管道被用于集中供暖的干管,管材使用不到2个采暖季,管道内层塑料由于形变过大与金属层完全脱离,导致管道锈蚀严重,严重影响采暖效果。
    急功近利的所谓创新,在威胁到建筑工程使用安全的同时,也会影响塑料管道行业的持续健康的发展。
四、管道生产企业发展轻品牌树立,进一步加剧低水平竞争
    塑料管道行业内不乏航母级别的企业,但是,他们的品牌认知度在消费层面上就大打折扣了,虽然无论是生产企业自身还是行业管理部门都想办法提升企业品牌的知名度(如塑料管道的中国名牌),但是能被使用者认知的品牌却是少之又少。相对于涂料行业,普通消费者都能如数家珍的说出若干品牌的情况,塑料管道行业就有些相形见绌了。
    造成这种局面的原因除了管道敷设相对于涂料而言数量较少且多存在于不可见的管井中外,和管道生产企业在品牌打造的方式方法也不无关系。令人感到尴尬的是,像PPR管、PE管经常被使用者赋予品牌的含义,似乎不论什么企业出产都生产的统一品牌。如此低的品牌认知度,优质管道难以优价,行业内无论企业规模实力大小向下同质化的趋势日渐明显。如何在市场经济竞争中提升自身晶牌的含金量,而不是仅仅采用简单的脸上贴金短视行为,应该成为行业从业者认真考虑的问题。

    以上主要应用的角度简单分析了塑料管道行业发展所面临的风险,如何趋利避害将是个长期的议题,需要从业者、应用单位、政府部门共同努力来化解这些风险,规范塑料管道的应用环境,使其能持续、健康的发展。