目前，聚乙烯(PE)管材已成為在聚氯乙烯(PVC)之后，世界上消費(fèi)量第二大的塑料管道品種。由于PE管材具有突出的耐化學(xué)腐蝕性、耐低溫性、耐熱和耐磨性、焊接性能好、對(duì)輸送介質(zhì)無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、制造安裝費(fèi)用低等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于市政工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及石油化工等領(lǐng)域。

中國(guó)市場(chǎng)PE管材料主要集中在給水管、燃?xì)夤�、地暖管等領(lǐng)域。隨著國(guó)內(nèi)石化企業(yè)在管材料研發(fā)投入的加大，不斷推出新的牌號(hào)，產(chǎn)量也逐年增加，基本能夠滿足中國(guó)市場(chǎng)的需求。

雖然在總量上能夠滿足現(xiàn)階段的需求，但是也存在一定的不足，比如燃?xì)夤堋⒌責(zé)峁艿阮I(lǐng)域，對(duì)外依存度仍然較大， 高質(zhì)量的原材料進(jìn)口占比較大，需要進(jìn)一步完善這 些領(lǐng)域國(guó)內(nèi)的供應(yīng)能力，提高國(guó)產(chǎn)料供應(yīng)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO9080—2012和ISO 12162—2009將PE管材分為 PE32、PE40、PE63、 PE80、PE100、PE112以及PE125等級(jí)別，目前市場(chǎng)上以PE100級(jí)管材料為主。

2019年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)PE管材的產(chǎn)量約為244萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)15%，其中PE100級(jí)管材產(chǎn)量為186.9萬(wàn)t，地暖管產(chǎn)量為13萬(wàn)t，燃?xì)夤懿牧蠟?萬(wàn)t。

1、給水管材料

PE管材具有衛(wèi)生性好、利于環(huán)境保護(hù)、柔韌、可熔接、鋪設(shè)方便經(jīng)濟(jì)、使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在室外給水領(lǐng)域獲得了快速發(fā)展。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T13663.1—2017《給水用聚乙烯(PE)管道系統(tǒng)第1部分：總則》的要求，應(yīng)采用黑色或藍(lán)色的混配料。

對(duì)于飲用給水管，管材的顏色為藍(lán)色或者黑色管材加藍(lán)條。雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定給水管應(yīng)采用混配料，但是目前國(guó)內(nèi)聚乙烯給水管多采用本色料加炭黑色母料的方法來(lái)生產(chǎn)。目前我國(guó)給水管材原料企業(yè)主要以生產(chǎn)本色PE100級(jí)專用料為主，少數(shù)生產(chǎn)PE80級(jí)及PE63級(jí)管材料，具體生產(chǎn)情況如表1所示。

2、燃?xì)夤懿牧?/p>

由于聚乙烯管材具有良好的快速裂紋傳遞抵抗能力，使其成為城鎮(zhèn)中低壓埋地燃?xì)夤懿牡氖走x材料。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4437—1：2014《燃?xì)?用埋地聚乙烯 管材(PE)-公 制 標(biāo) 準(zhǔn)-規(guī) 范》和 GB 15558.1—2015《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?PE)管道系統(tǒng)第1部分：管材》的要求，生產(chǎn)燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┕懿牡脑�料�?yīng)采用混配料，其中PE100級(jí)樹脂 的顏色為橙色或者黑色，PE80級(jí)樹脂的顏色為黃色或黑色。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施能源結(jié)構(gòu)調(diào)整計(jì)劃，充分利用天然氣資源，大幅度提高天然氣在能源中的比例，特別是城市能源要大部分轉(zhuǎn)換為天然氣，聚乙烯燃?xì)夤艿赖氖袌?chǎng)潛力開(kāi)始顯現(xiàn)。

在 2019年3月19日召開(kāi)中央全面深化改革委員會(huì)第七次會(huì)議審議通過(guò)了《石油天然氣管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī) 制改革實(shí)施意見(jiàn)》。隨著《實(shí)施意見(jiàn)》通過(guò)，中國(guó)天然氣管輸改革逐步推開(kāi)，天然氣管網(wǎng)的建設(shè)也會(huì)與之形成配套，進(jìn)而對(duì)塑料燃?xì)夤艿涝�料的需求也�?huì)有一個(gè)持續(xù)的增長(zhǎng)。

在國(guó)內(nèi)，齊魯石化公司、上海石化公司、燕山石化公司、揚(yáng)子石化公司和獨(dú)山子石化公司均已開(kāi)始聚乙烯燃?xì)夤懿膶Ｓ昧系拈_(kāi)發(fā)工作，但是量產(chǎn)的只有上 海石化公司的YHG041T和獨(dú)山子石化公司的TUB121N3000B。

目前，安全問(wèn)題重大，對(duì)燃?xì)夤艿馁|(zhì)量要求非常嚴(yán)格，燃?xì)庑袠I(yè)對(duì)專用料品牌的質(zhì)量與信譽(yù)度極為重視，全球高端燃?xì)馍�產(chǎn)商均把歐洲PE100+協(xié)會(huì)產(chǎn)品目錄作為原料供應(yīng)商的準(zhǔn)入門檻，國(guó)內(nèi)上海石化公司的YHG041T和 獨(dú)山子石化公司的TUB121N3000B分別在2015年和2017年成為該協(xié)會(huì)會(huì)員。

3、耐開(kāi)裂聚乙烯(PE100-RC)管材料

PE100-RC樹脂被稱為第4代管材樹脂，在全缺口蠕變?cè)囼?yàn)(FNCT)測(cè)試條件下，其耐慢速裂紋增長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)8760h。由于其具有優(yōu)異的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能(如圖1所 示)，因此也被稱之為“超韌 PE100樹脂”。

與普通PE100管材相比，在同等條件下，該產(chǎn)品不但能夠帶來(lái)更長(zhǎng)的使用壽命和更高的安全性，而且采用現(xiàn)代非傳統(tǒng)管道安裝技術(shù)，可用于管道更新、非開(kāi)挖安裝和管道快速敷設(shè)等施工，可以降低管材施工難度，大大降低施工費(fèi)用。

在聚合工藝方面，通過(guò)對(duì)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，優(yōu)化聚乙烯鏈纏結(jié)和結(jié)晶度之間的平衡生產(chǎn)PE100- RC樹脂。其中雙峰聚合工藝一般采用1-己烯作為共聚單體，利安德巴塞爾工業(yè)公司利用 HostalenACP(AdvancedCascadeProcess)三釜串聯(lián)工藝技術(shù)，采用1-丁烯作為共聚單體生產(chǎn)耐開(kāi)裂聚乙烯。

在國(guó)內(nèi)，中沙(天津)石化、獨(dú)山子石化以及中韓(武 漢)石化公司采用InnoveneTMS雙環(huán)管淤漿聚合工藝生產(chǎn)了PE100-RC管材料，上海石化公司采用北星雙峰(Borstar)專利技術(shù)開(kāi)發(fā)了耐開(kāi)裂聚乙 烯 PE100-RC管道專用料 YHG041RC。

在國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，國(guó)標(biāo) GB15558.1—2015 《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?PE)管道系統(tǒng)第1部 分：管 材》附錄D中，推薦采用一些特殊敷設(shè)環(huán)境(如無(wú) 沙床回填)或者非開(kāi)挖施工等領(lǐng)域，可能需要采用具有高耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能 PE100混配料。

4、低熔垂大口徑聚乙烯管材料

與傳統(tǒng)的球墨鑄鐵相比，大口徑聚乙烯管材具有衛(wèi)生性、耐腐蝕性和焊接性能好等方面的優(yōu)勢(shì)，因此在污水排放、海水養(yǎng)殖、海水淡化工程、工業(yè)冷卻水供給等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

但是在生產(chǎn)大口徑聚乙烯管材時(shí)，隨著最大工作壓力的增大，管材的壁厚也逐漸增加，冷卻固化的速度慢，熔體會(huì)在重力作用下下垂，造成上面壁厚小，下面壁厚大， 即熔垂效應(yīng)。

因此需要選用特殊的原料，即低熔垂聚乙烯管材專用料，使生產(chǎn)的管材壁厚均勻。對(duì)于雙峰聚乙烯管材來(lái)說(shuō)，要想獲得抗熔垂性能好的產(chǎn)品，需要提高管材料的重均相對(duì)分子質(zhì)量，使高相對(duì)分子質(zhì)量部分的含量更多。

國(guó)內(nèi)一些石化企業(yè)通過(guò)對(duì)雙峰聚乙烯聚合工藝條件的優(yōu)化，平衡產(chǎn)品的加工性能和力學(xué)性能的關(guān)系，開(kāi)發(fā)出低熔垂大口徑聚乙烯管材專用料。

吉林石化公司利用Hostalen 淤漿聚合裝置，在雙峰PE100級(jí)管 材料JHMGC100S的工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了工藝優(yōu)化，成功開(kāi)發(fā)了低熔垂大口徑聚乙烯管材專用料，產(chǎn)品質(zhì)量得到了用戶的認(rèn)可。

獨(dú)山子石化公司在Unipol全密度聚乙烯裝置上，利用進(jìn)口的PRODIGY BMC-200催化劑開(kāi)發(fā)了單反應(yīng)器雙峰低熔垂大口徑聚乙烯管材專 用料UHXP-4808。

上海石化公司利用北歐化工的 Borstar 技術(shù)在4PE裝置上成功開(kāi)發(fā)了YHG041LS專用料。國(guó)內(nèi)低熔垂大口徑管材料具體生產(chǎn)情況如表2所示。

5、耐熱聚乙烯(PE-RT)管材料

PE-RT是乙烯與α-烯烴的共聚物，具有環(huán)保、耐高溫、安裝方便、可回收再利用等優(yōu)勢(shì)，使其迅速成為地暖管、鋁塑復(fù)合管、輸油管等的主要材料。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO22391—2：2009將PE-RT管材分為兩種類型，即Ⅰ型和Ⅱ型。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，Ⅰ型PE-RT 管材在110℃以下各溫度條件下靜液壓曲線可以出 現(xiàn)拐點(diǎn);Ⅱ型PE-RT管材在110℃以下各溫度條件下 靜液壓曲線不能出現(xiàn)拐點(diǎn)，也就是說(shuō)明Ⅱ型 PE-RT 管材耐溫耐壓性能優(yōu)于Ⅰ型PE-RT管材。

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)石化企業(yè)加快對(duì)PE-RT管材 專用料的研究與開(kāi)發(fā)步伐，打破了國(guó)外石化企業(yè)的壟斷局面。

撫順石化公司利用加拿大NOVE公司的Sclaritech溶液法工藝開(kāi)發(fā)出乙烯和辛烯共聚PE-RT管材專用樹脂，填補(bǔ)了我國(guó)以辛烯為共聚單體的聚乙烯產(chǎn)品空白。

齊魯石化公司利用茂金屬催化劑，在 Unipol氣相法聚乙烯裝置生產(chǎn)乙烯和己烯共聚產(chǎn)品 QHM22F，之后又開(kāi)發(fā)了QHM32F，在2019 年 QHM32F 的產(chǎn)量超過(guò)了QHM22F，實(shí)現(xiàn)了 PE-RT產(chǎn)品升級(jí)替代。

蘭州石化公司和揚(yáng)子石化公司利用三井CX工藝，通過(guò)技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了三峰PE-RT管材 料。國(guó)內(nèi)主要廠家 PE-RT生產(chǎn)情況如表3所示。

6、發(fā)展建議

由于受我國(guó)城鎮(zhèn)化管網(wǎng)建設(shè)、煤改氣政策的激勵(lì)、國(guó)家加大對(duì)農(nóng)業(yè)和水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，促進(jìn)了我國(guó)塑料管道行業(yè)的發(fā)展。但是隨著未來(lái)幾年煉化一體化項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)，PE管材的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加激烈。

若想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中突圍出來(lái)，建議在以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作：

(1)加大高端催化劑研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。催化劑作為聚乙烯生產(chǎn)的核心技術(shù)，直接影響產(chǎn)品的最終性能。目前，一些管材催化劑還依賴于國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格相對(duì)昂貴。因此實(shí)現(xiàn)高端催化劑國(guó)產(chǎn)化，無(wú)論對(duì)提升領(lǐng)域科技創(chuàng)新水平還是提高 產(chǎn)品質(zhì)量，都具有極其重要的意義。

(2)開(kāi)發(fā)高性能高附加值的管材專用料。與國(guó)外廠家相比，燃?xì)夤懿膶Ｓ昧仙�產(chǎn)廠家較少，而且顏色單一，需要開(kāi)發(fā)具有顏色管理和抗吸水性能優(yōu)勢(shì)的橙色或者黃色管材料。此外，對(duì)于PE100-RC管材料，雖然一些廠家已經(jīng)小批量生產(chǎn)和完成相關(guān)認(rèn)證工作，但是在市場(chǎng)的培育方面還需要一定時(shí)間，需要加大市場(chǎng)開(kāi)發(fā)力度。

(3)逐步建立完善的產(chǎn)銷研一體化技術(shù)服務(wù)體系，提高技術(shù)支持水平。面對(duì)日益加劇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，如何提供高水平的技術(shù)服務(wù)，穩(wěn)定用戶群顯得格外重要。國(guó)內(nèi)各大石化企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立產(chǎn)銷研一體化的工作思路，從材料的生產(chǎn)、聚合物結(jié)構(gòu)分析表征、管材的加工以及施工質(zhì)量等方面入手，為客戶提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

(4)統(tǒng)籌規(guī)劃合理布局產(chǎn)業(yè)發(fā)展。各石化企業(yè)應(yīng)建立部門協(xié)調(diào)工作機(jī)制，做好頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃統(tǒng)籌，從原料來(lái)源、技術(shù)選擇、產(chǎn)能布局等多方面進(jìn)行科學(xué)論證，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，避免同質(zhì)化產(chǎn)品無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)。

(關(guān)鍵字：聚乙烯 管材)