前 言
中国快速的城市化建设以及对环境质量越来越高的要求，促进了城市燃气的飞速发展。据有关资料介绍，2010年我国天然气管道总长仅3.5万公里，但到2015年天然气管道总长将达到10万公里。 近几年PE燃气管材用量已超过30万吨/年，且其发展仍然处于黄金时期。根据设计要求，PE燃气管道必须保证50年的使用寿命，因此对原材料的选用、管材、管件、配套件的加工以及施工技术都有较高的要求。
一、 国内PE燃气管的市场情况
(1) 相对于其他塑料管道，国内PE燃气管的应用和管理相对比较规范。国家质检总局在《特种设备安全技术规范》中对PE燃气管材和管件的生产和应用都有明确要求，并实行认证制度。
(2) 国内燃气公司对生产PE燃气管材、管件和阀门等原材料牌号，一般都具体指定，比较大的燃气公司对加工企业还实行定点生产，甚至采用驻厂监造以保证产品质量。
(3) 近年来，国内石化企业开始加快PE燃气管材专用料的研究和开发步伐，但是满足燃气管材专用料要求的生产厂家相对较少，国内主要依赖进口。
(4) 除欧洲进口料之外，还有的企业采用亚洲国家的原料，特别是韩国的PE管材专用料生产燃气管。
(5) 我国国产PE管材专用料的发展也很快，其技术水准和质量不断提高。生产PE管材专用料的企业主要集中在中石化和中石油这两个超大型国有企业，采用的装置均为国外引进。
（6）国内外烯气专用料性能情况
（7）获得PE100+协会认证的燃气专用料牌号
二、PE燃气管工艺控制的几个要点
1）原料干燥
使用黑色原料或批号不同的原料时，必须烘干后才能使用，以避免因挤出量的波动和负载的波动，造成管材的壁厚波动。脱湿干燥机的原理是将热风中的水分经过分子筛置换后，再用干燥风吹走原料中的水分，利用这种方法可以将原料中的水分降至0.01%以下，干燥温度一般在80～100℃，干燥时间一般在2～3h，性能稳定的干燥机可以将干燥风的露点降至-30℃以下。对于管材需求方来说，管材生产厂家的干燥设备装备水平是判别能否生产出质量稳定的管材的重要因素。
（2）重力计量系统和在线壁厚测量装置
重力计量系统和在线壁厚测量装置对生产大口径厚壁管材具有重要意义。通过重力计量系统和在线壁厚测量装置可以在管材出真空槽后及时进行测量和调整。
重力计量系统主要是通过电子秤控制落料量来控制每米的单重，控制信号主要来源于螺杆转速和牵引速度，也可以在二者之间进行切换；建议通过控制螺杆转速来控制落料量，在生产厚壁管材时，会避免信号失真造成的系统误差。重力计量系统的控制精度可以达到0.2%。
如国内品牌全茂科技的超声波测量装置能够实现100%壁厚测量和缺陷检测，但测量的管材外径有限且较易受环境的影响。一方面，调整好壁厚偏差可以大大降低由于原料不稳定而生产壁厚不均匀产品的概率；另一方面，可使厂家在标准的范围内尽量节省原料。
注意;我们一般还会使用手持超声波测厚仪进行在线监测。
（3）工艺温度的选择
首先应该注意进入挤出机的料温。由于挤出机的设计越来越多地考虑产量因素，大量使用带有沟槽的强制进料段，这就要求进入挤出机的料温不要太高。根据生产经验，如果料温为80℃，设备达到同样的负载，产量要下降10%左右。建议在不影响产量的前提下，进入挤出机的料温能够降到50℃以下。机筒和模头的工艺温度必须能够连续、准确；这就要求控制系统具有精确的控制能力和较强的稳定性。
机筒和模头的加热通常是通过控制面板设定加热程序进行控制。加热一般分为两个阶段，第一阶段仅给模头加热，将温度升至160℃恒温t1时间；第二阶段再将机筒和模头同时加热:模头温度直接升至工艺温度并恒温t1时间；而机筒需要先加热到160℃，恒温约t2时间后再加热到工艺温度并恒温t2时间。鉴于加热时间不论长或短均会导致开机废品的增加，时间长会导致表面出现糊料，时间短会导致塑化不好；建议管材生产厂家根据实际生产情况制定工艺规程，对预热和恒温时间进行规范。
表9 管材加工机筒、机头各段（区）加热温度设置范围 ℃
（4）产量的设定
考虑到设备的综合输出能力以及管材产量之间的矛盾，为延长设备的使用寿命，建议经济产量设定为最高产量的70%～80%；在生产缩径比较大、壁薄以及靠近设备能力下限的产品时，建议经济产量为最高产量的50%～60%。
（5）表观尺寸的控制
管材的表观尺寸主要包括壁厚、平均外径、长度和不圆度四个指标。根据国家标准提供的数据，可以用下列公式估算聚乙烯压力管材的外径偏差和壁厚偏差。燃气管最大平均外径dem，max=dn×1.006；水管最大平均外径dem，max=dn×1.009；燃气管及水管的最大壁厚ey，max=en×1.12；管材单重估算公式M=ρ×π×e×(d-e)。生产时将壁厚、外径控制在下限和将壁厚、外径控制在上限，燃气管材的每米单重相差可达10%左右，水管的每米单重相差高达近20%。
一方面，在标准允许的范围内，管材生产厂家可以有较大的空间在产品的质量和生产成本之间寻求一种平衡，以期既能满足质量要求又能降低成本，这也就是为什么一些厂家在考虑工艺损耗后原料利用率又能超过100%的原因；但另一方面，也为生产厂家出了个难题，在保证质量的前提下，到底按什么范围进行生产才合适呢?按照标准的要求，管材尺寸的测量要在生产出管材24h后进行，且要求测试温度为(23±2)℃；但在实际生产中，厚壁管材的下线温度甚至能达到80℃，导致外径和长度等指标的测量失真，管材质量问题不能及时得到反馈，大量的废品会随之产生。
挤出管材牵引正常后，启动真空定型水箱上的真空泵，使通过定径铜套的管材在真空的环境中被吸附在定径筒套内壁上，根据管材的外径允许偏差调节真空度。真空度越高，管材外径越大，反之则小，一般定径真空度应控制在-0.03MPa~0.06MPa的范围内。定径后的合格管材在牵引机的牵引作用下脱离定径铜套进入冷却水箱，经过喷淋冷却或浸泡冷却后被牵引出真空定型水箱和冷却水箱，通过牵引机履带运行传动向印字机和切割机方向输送。应严格控制真空泵的进出水量，切忌将真空泵当做水泵使用。
A．生产线，口模最好按照管材直径一一对应，但在生产实践为了解决一些原料加工问题，如中沙049原料在直径160~250经常出现的鱼鳞状斑点会适当选用上一个直径的模头。原则上不会使用小一个规格的口模。
B．定径套的选择，设备厂家一般都配有SDR11以及SDR17两种规格定径套。如生产其他规格，我们一般用偏大的规格，如SDR13.6，选用SDR11。SDR21 、SDR26选用SDR17。使用偏大的定径套一般会造成外径变小。反之会造成外径超大。在生产SDR26选用SDR17时，还会造成壁厚随机波动。（也可能是模具原因）
理论上讲，为获得壁厚均匀的管材，要求芯模、口模和定径套的中心在同一条直线上且口模间隙应该调整得均匀、一致。但在生产实践中，外径315mm以上的管材，尤其是生产厚壁管材时，熔体粘度难以支撑重力的作用，会出现熔体流垂现象，导致管材的上、下壁厚不均。所以，管材生产厂家通常要通过调节口模压板螺栓来调整口模间隙，口模上间隙通常要大于下间隙。
壁厚偏差的调整主要通过手动方式进行。这需要生产人员具有一定的经验。包括调整口模间隙及定径套。
管材开机正常生产后，工艺责任工程师应随时用精度为0.02的游标卡尺对所生产管材的平均外径、不圆度、壁厚及平均壁厚偏差按GB15558.1-2003的规定进行生产控制检验，发现问题时及时调整真空度、牵引速度、冷却方式，牵引机履带卡紧程度、模具、密封橡胶垫、挤出速度等，直到管材产品合格为宜。同时还要用手触摸管材内壁是否光滑，察看管材色泽和色条是否符合要求，印字或喷字是否清晰，切割端面是否平整垂直，发现问题应及时调整主机真空度、温度、挤出速度、喷墨机、切割机等。要随时督促生产人员用标准长度的量杆检查管材的定尺长度，用吹尘枪将管材内壁残留的切屑吹净，并进行端面清理。
工艺责任工程师指定的过程检验人员负责对管材产品实现过程进行定期巡检、监视和测量，所有工序设立的质量监控点，均应严格履行“首检、巡检、完工检”的过程检验程序，过程检验人员按时作好过程监视和测量记录，由工艺责任工程师签名予以确认。
注：1、△ 关键过程；
2、● 检验点。
文章来源：博涵塑料加工圈
