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PE-RT相關生產技術
1.
1.1.
耐熱聚乙烯是上世紀80年代由Dow Chemical公司開發的一種不需要交聯即可用作熱水管原料的中密度聚乙烯，在原料分級上來講它仍屬于PE80級管材用中密度聚乙烯，其MDS為8MPa。它使用辛烯作為乙烯的共聚單體，采用茂金屬催化劑在聚合反應過程中對聚乙烯分子鏈上的辛烯支鏈數目和分布進行適度控制，與使用丁烯和已烯為共聚單體的聚乙烯來比較，用辛烯為共聚單體使聚乙烯分子鏈上生成的支鏈長度為6個碳原子，由于支鏈較長，它在片晶間的無定型區域中不僅可以起連接鏈的作用，還能產生鏈纏結，起到類似于交聯的作用，從而使其具有可在80℃以上高溫下長期工作的耐熱能力。與一般的雙峰分布MDPE和HDPE管材用料不同，PE-RT的分子量分布較窄，因此它的加工性能比一般的PE管材料差，工藝參數方面的控制要求比一般的PE管材要求高，這一點在供應商提供的加工指南中得到了證實。從地暖用管材的要求角度看，PE-RT有以下優點：柔韌性好，管材可以按盤卷方式供應；施工時可以用熱熔或電熔方式連接；熱傳導性較高。
PE-RT管材料前期僅美國Dow Chemical和韓國SK二家公司正式公司生產，牌號分別為DOWLEX 2344、2388和DX800。據zui近有報道稱，BASELL公司已經推出了牌號為4731B的PE-RT管材料；而揚子石化的PE1802在性能上可替代進口料，目前已有部分管材廠家在使用。
1.2.
由于PE-RT是PE80級材料，所以它對加工設備的適應性較強，除對加工溫度范圍的要求稍嚴格一些外，一般加工聚乙烯管材的生產設備都能用于生產PE-RT管材。
1.2.1.擠出機/：擠出機是管材生產線的核心，與普通HDPE管材一樣，PE-RT多用單螺桿擠出機來生產。塑化的均勻性和熔體輸送的穩定性對zui終產品質量和設備生產效率的影響是決定性的。所以PE-RT管材擠出機/應該配置30:1以上長徑比的屏障型螺桿以使物料的塑化質量得到保證，同時原料供應商提供的PE-RT原料加工指南中提出螺桿的壓縮比應在2.2 – 2.5之間。螺筒應該是在進料段開溝槽的螺筒以獲得較高且穩定的擠出量。在這樣的螺桿螺筒搭配中應注意到一點，那就是要把螺桿螺筒的磨損降到zui低限度，尤其應關注螺筒開槽段的壓力，因為此處的壓力大則整條螺桿流道內的壓力都會大，這會直接加大這兩個關鍵零件的磨損。有效的設計是將螺桿在喂料區的螺距減小或將螺桿擠出區的螺距加大或二個措施同時實施（但螺桿的加工難度加大）。這種設計在國內擠出機中還不多見。
1.2.2.機頭：用于PE管材生產/的zui傳統的機頭是支架式機頭，但現在它僅在PE-Xa生產設備中被使用了，原因是雖然這種機頭需要有較大的壓縮比以消除管材的熔接痕，但在結構上它會使管材制品存在密度和力學上的薄弱部分。一些新的機頭結構可以改善這方面的缺陷，如篩板式機頭、籃式機頭、螺旋機頭等。其中螺旋機頭和藍式機頭以及將這兩種結構結合起來使用的機頭已經普遍地用來生產PE管材，其優點在于能更好地焊合熔體，明顯地降低機頭壓力，管坯在機頭的流動過程中所的流動取向很低，從而能在較低的熔體溫度和小管徑下實現很高的生產速度。需要引起注意的是，在原料供應商提供的PE-RT管材加工指南中提到：口模間隔應等于管材壁厚的1.7倍。
1.2.3.定徑套：定徑套的設計是否合理對于管材的尺寸精度、管壁應力以及生產效率都有重要影響，由于生產速度較高，現在絕大多數PE管材生產線/都采用雙腔真空箱定徑。原料供應商提供的PE-RT管材七條加工指南中有提到：口模到定徑段間隔應為2 – 10cm；為防止粘連，管材通過定徑段前需要對管材進行預噴淋，可見定徑套在PE-RT管材加工設備中有一定的特殊要求，所以PE-RT管材生產線應配置帶預冷裝置的真空定徑套。有資料介紹在引進設備中已經使用了一種*的水潤滑式定徑套，采用這種定徑套時，管材的外表面并不與定徑套內表面直接接觸，其間有一層“水膜”，它在保證了定徑準確的同時提高了冷卻效率，因此可以提高生產速度。
1.2.4.冷卻槽：PE管材的冷卻有水浴冷卻和噴淋冷卻兩種，一般是小直徑管材用水浴，大直徑管材用噴淋。原料供應商提供的PE-RT管材加工指南中提到：管材冷卻應采用浸泡式冷卻（即水浴冷卻）方式。在高速PE管材生產線中使用多段冷卻槽對于控制冷卻速度，進而降低管材的內應力是有利的。
1.2.5.壁厚和直徑檢測裝置：現在*的PE管材生產線/上都配備了壁厚和外徑的在線檢測裝置，并且將檢測結果反饋到控制中心，對相關參數進行自動調整。生產線上用的壁厚檢測裝置主要有紅外線和超聲波兩種類型，超聲波測厚儀使用較多。外徑的在線自動檢測一般用激光測徑裝置。
1.2.6.標識打印機：PE管材生產線都配有在線標識打印機，一般為噴碼打印機。
1.2.7.牽引機：在管材生產線中，帶狀牽引裝置用于薄壁及小直徑管材，履帶牽引裝置用于厚壁和中大直徑管材。有資料介紹，的高速管材生產線配置了多組帶狀牽引裝置，以適應高速度生產的需要。
1.2.8.切割機：徑向鋸在PE管材生產線中使用較多，尤其是中小口徑管材生產線，而且一般都配有強力吸屑裝置。
1.2.9.卷繞機：生產速度較高（一般是線速度大于5m/min）的中小口徑PE管材生產線一般配有雙工位卷繞機，而大口徑管材生產線則是配置成品存儲槽。
1.2.10.
1.3.
PE-RT管材的加工工藝與一般PE管材的加工工藝類似，除應按原料供應商提供的加工指南進行適當調整外，沒有什么特別之處。
1.3.1.工藝過程：自動上料 → 原料熔融擠出管坯成型 → 真空定徑 → 水浴或噴淋冷卻 → 在線壁厚和直徑檢測 → 在線標識打印 → 帶狀或履帶牽引 → 管材切割 → 成管卷取或堆放 → 成品質量檢測 → 包裝
1.3.2.溫度控制：原料供應商提供的加工指南中提到：熔體溫度250℃；擠出機溫度設定：180 - 230℃。另有資料報道，由于溫度過高會引起PE-RT熔體強度的明顯降低進而影響其成型的穩定性，故PE-RT的熔體溫度一般應控制在190℃左右，且溫度控制精度應不超過±
1.1.
耐熱聚乙烯是上世紀80年代由Dow Chemical公司開發的一種不需要交聯即可用作熱水管原料的中密度聚乙烯，在原料分級上來講它仍屬于PE80級管材用中密度聚乙烯，其MDS為8MPa。它使用辛烯作為乙烯的共聚單體，采用茂金屬催化劑在聚合反應過程中對聚乙烯分子鏈上的辛烯支鏈數目和分布進行適度控制，與使用丁烯和已烯為共聚單體的聚乙烯來比較，用辛烯為共聚單體使聚乙烯分子鏈上生成的支鏈長度為6個碳原子，由于支鏈較長，它在片晶間的無定型區域中不僅可以起連接鏈的作用，還能產生鏈纏結，起到類似于交聯的作用，從而使其具有可在80℃以上高溫下長期工作的耐熱能力。與一般的雙峰分布MDPE和HDPE管材用料不同，PE-RT的分子量分布較窄，因此它的加工性能比一般的PE管材料差，工藝參數方面的控制要求比一般的PE管材要求高，這一點在供應商提供的加工指南中得到了證實。從地暖用管材的要求角度看，PE-RT有以下優點：柔韌性好，管材可以按盤卷方式供應；施工時可以用熱熔或電熔方式連接；熱傳導性較高。
PE-RT管材料前期僅美國Dow Chemical和韓國SK二家公司正式公司生產，牌號分別為DOWLEX 2344、2388和DX800。據zui近有報道稱，BASELL公司已經推出了牌號為4731B的PE-RT管材料；而揚子石化的PE1802在性能上可替代進口料，目前已有部分管材廠家在使用。
1.2.
由于PE-RT是PE80級材料，所以它對加工設備的適應性較強，除對加工溫度范圍的要求稍嚴格一些外，一般加工聚乙烯管材的生產設備都能用于生產PE-RT管材。
1.2.1.擠出機/：擠出機是管材生產線的核心，與普通HDPE管材一樣，PE-RT多用單螺桿擠出機來生產。塑化的均勻性和熔體輸送的穩定性對zui終產品質量和設備生產效率的影響是決定性的。所以PE-RT管材擠出機/應該配置30:1以上長徑比的屏障型螺桿以使物料的塑化質量得到保證，同時原料供應商提供的PE-RT原料加工指南中提出螺桿的壓縮比應在2.2 – 2.5之間。螺筒應該是在進料段開溝槽的螺筒以獲得較高且穩定的擠出量。在這樣的螺桿螺筒搭配中應注意到一點，那就是要把螺桿螺筒的磨損降到zui低限度，尤其應關注螺筒開槽段的壓力，因為此處的壓力大則整條螺桿流道內的壓力都會大，這會直接加大這兩個關鍵零件的磨損。有效的設計是將螺桿在喂料區的螺距減小或將螺桿擠出區的螺距加大或二個措施同時實施（但螺桿的加工難度加大）。這種設計在國內擠出機中還不多見。
1.2.2.機頭：用于PE管材生產/的zui傳統的機頭是支架式機頭，但現在它僅在PE-Xa生產設備中被使用了，原因是雖然這種機頭需要有較大的壓縮比以消除管材的熔接痕，但在結構上它會使管材制品存在密度和力學上的薄弱部分。一些新的機頭結構可以改善這方面的缺陷，如篩板式機頭、籃式機頭、螺旋機頭等。其中螺旋機頭和藍式機頭以及將這兩種結構結合起來使用的機頭已經普遍地用來生產PE管材，其優點在于能更好地焊合熔體，明顯地降低機頭壓力，管坯在機頭的流動過程中所的流動取向很低，從而能在較低的熔體溫度和小管徑下實現很高的生產速度。需要引起注意的是，在原料供應商提供的PE-RT管材加工指南中提到：口模間隔應等于管材壁厚的1.7倍。
1.2.3.定徑套：定徑套的設計是否合理對于管材的尺寸精度、管壁應力以及生產效率都有重要影響，由于生產速度較高，現在絕大多數PE管材生產線/都采用雙腔真空箱定徑。原料供應商提供的PE-RT管材七條加工指南中有提到：口模到定徑段間隔應為2 – 10cm；為防止粘連，管材通過定徑段前需要對管材進行預噴淋，可見定徑套在PE-RT管材加工設備中有一定的特殊要求，所以PE-RT管材生產線應配置帶預冷裝置的真空定徑套。有資料介紹在引進設備中已經使用了一種*的水潤滑式定徑套，采用這種定徑套時，管材的外表面并不與定徑套內表面直接接觸，其間有一層“水膜”，它在保證了定徑準確的同時提高了冷卻效率，因此可以提高生產速度。
1.2.4.冷卻槽：PE管材的冷卻有水浴冷卻和噴淋冷卻兩種，一般是小直徑管材用水浴，大直徑管材用噴淋。原料供應商提供的PE-RT管材加工指南中提到：管材冷卻應采用浸泡式冷卻（即水浴冷卻）方式。在高速PE管材生產線中使用多段冷卻槽對于控制冷卻速度，進而降低管材的內應力是有利的。
1.2.5.壁厚和直徑檢測裝置：現在*的PE管材生產線/上都配備了壁厚和外徑的在線檢測裝置，并且將檢測結果反饋到控制中心，對相關參數進行自動調整。生產線上用的壁厚檢測裝置主要有紅外線和超聲波兩種類型，超聲波測厚儀使用較多。外徑的在線自動檢測一般用激光測徑裝置。
1.2.6.標識打印機：PE管材生產線都配有在線標識打印機，一般為噴碼打印機。
1.2.7.牽引機：在管材生產線中，帶狀牽引裝置用于薄壁及小直徑管材，履帶牽引裝置用于厚壁和中大直徑管材。有資料介紹，的高速管材生產線配置了多組帶狀牽引裝置，以適應高速度生產的需要。
1.2.8.切割機：徑向鋸在PE管材生產線中使用較多，尤其是中小口徑管材生產線，而且一般都配有強力吸屑裝置。
1.2.9.卷繞機：生產速度較高（一般是線速度大于5m/min）的中小口徑PE管材生產線一般配有雙工位卷繞機，而大口徑管材生產線則是配置成品存儲槽。
1.2.10.
1.3.
PE-RT管材的加工工藝與一般PE管材的加工工藝類似，除應按原料供應商提供的加工指南進行適當調整外，沒有什么特別之處。
1.3.1.工藝過程：自動上料 → 原料熔融擠出管坯成型 → 真空定徑 → 水浴或噴淋冷卻 → 在線壁厚和直徑檢測 → 在線標識打印 → 帶狀或履帶牽引 → 管材切割 → 成管卷取或堆放 → 成品質量檢測 → 包裝
1.3.2.溫度控制：原料供應商提供的加工指南中提到：熔體溫度250℃；擠出機溫度設定：180 - 230℃。另有資料報道，由于溫度過高會引起PE-RT熔體強度的明顯降低進而影響其成型的穩定性，故PE-RT的熔體溫度一般應控制在190℃左右，且溫度控制精度應不超過±
溫控區段
螺筒 1 螺筒2 螺筒3 螺筒4 螺筒5 連接頸
機頭1 機頭2 機頭3 機頭4
機頭1 機頭2 機頭3 機頭4
設置溫度 ℃
160 170 180 185 185 185 180 180 180 200
1.3.3.熔體壓力控制：PE-RT管材生產過程中的熔體壓力應該控制在15 – 20MPa范圍內，且波動幅度不大于0.5%。
1.3.4.冷卻水溫的控制：冷卻水溫的控制手段主要是根據管材的規格和生產速度控制進水量，在使用多段冷卻槽時，應保持各段冷卻槽的水溫有一定的梯度，以三段式冷卻水槽為例，生產PE-RT管材時的冷卻水溫控制點應分別在40℃，35℃，30℃左右。
1.3.5.生產速度控制：管材生產過程中的速度控制主要是要掌握好擠出速度、冷卻速度與牽引速度之間的關系，在實際生產過程中螺桿螺筒結構、定徑冷卻能力和牽引速度范圍是限制生產速度的重要因素，這需要在實際生產實踐中不斷總結、摸索和改進。
1.4.
隨著塑料管道系統在國民經濟中應用的不斷擴大，多年來人們從應用角度對塑料管道系統的總結和認識的不斷深化，接受了塑料管材的優點，也發現了塑料管材出現的各種問題，因此對塑料管材的質量要求也從過去的針對制品的物理機械性能方面轉向了針對使用過程中的力學破壞問題的關鍵指標。對地暖用塑料管材來講，zui主要的是管材的長期靜液壓強度性能，這是由于塑料管材在應用中的失效大多是由于長期靜液壓載荷對塑料管材造成蠕變破壞，而塑料管材蠕變破壞的特點是破壞壓力隨時間增加而降低。不僅如此，地暖管的用途是采暖，因此它的工作環境溫度一定是超過常溫的，而塑料管材的蠕變破壞壓力還隨溫度的升高而降低。而其它兩種塑料管材的重要性能，抵抗快速裂紋增長的性能和抵抗慢速裂紋增長的性能，前者主要是針對大口徑管材，而后者主要是針對施工過程可能對管材造成明顯損傷的情況，它們在地暖用管材中發生的幾率是非常非常低的。
1.4.1.PE-RT地暖用管材現在執行的是2003年開始實施的，由建設部發布的城鎮建設行業標準，CJ/T 175-2002 《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統》。
1.4.2.該標準從使用溫度范圍和時間方面規定了PE-RT的4個使用條件級別，和4個設計壓力。管材可以帶阻隔層，也可以不帶阻隔層。有5個管系列S。規定的公稱外徑為12 – 160mm，壁厚偏差不允許下差，同時也規定了相應的熱熔承插和電熔連接管件的承口尺寸系列。
1.4.3.在管材的物理力學性能方面，有縱向回縮率，10.00MPa/20℃/1h，3.55MPa/95℃/165h和3.50MPa/95℃/1000h靜液壓試驗，靜液壓狀態下熱穩定性試驗和熔體質量流動速率等幾方面的要求。
1.4.4.在系統適用性方面，有系統靜液壓試驗，耐拉拔試驗，熱循環試驗，循環壓力沖擊試驗和耐彎曲試驗等方面的要求。
1.4.5.檢驗規則中將PE-RT管材的檢驗分為出廠檢驗、型式檢驗和定型檢驗三種，其中出廠檢驗要求的項目有：外觀要求，尺寸，縱向回縮率，20℃/1h和95℃/165h靜液壓試驗和熔體質量流動速率；型式檢驗項目增加了：95℃/1000h靜液壓試驗，透氧率，衛生性能，系統靜液壓試驗，耐拉拔試驗和耐彎曲試驗。
1.4.6.生產過程中質量控制關鍵點：首先是必須堅持只使用經機構檢驗認可的原材料牌號的原則，把好原料關；其次，必須針對每個規格的產品和不同的生產設備制定標準工藝參數，并總結和制定各工藝參數的允許偏差范圍，使管材在穩定的工藝狀態下產出從而保證產品質量的可靠性，特別注意控制因冷卻速度過高而導致管材應力過大、擠出波動和擠出與牽引速度匹配不良導致的管材壁厚不均這兩類常見的管材質量缺陷；第三，由于PE-RT是熱塑性的，標準允許在生產中使用自己生產過程中產生的符合標準要求的不超過10%的回用料，因此在提高成品率的同時，對不可避免產生的開機料、殘次品進行標準化管理并執行標準的回收再用程序，以防止因使用回用料而影響產品質量；zui后，應制定并執行合理的設備保養程序，以保證生產過程的可控性，這是穩定生產的基礎和前提。
1.3.4.冷卻水溫的控制：冷卻水溫的控制手段主要是根據管材的規格和生產速度控制進水量，在使用多段冷卻槽時，應保持各段冷卻槽的水溫有一定的梯度，以三段式冷卻水槽為例，生產PE-RT管材時的冷卻水溫控制點應分別在40℃，35℃，30℃左右。
1.3.5.生產速度控制：管材生產過程中的速度控制主要是要掌握好擠出速度、冷卻速度與牽引速度之間的關系，在實際生產過程中螺桿螺筒結構、定徑冷卻能力和牽引速度范圍是限制生產速度的重要因素，這需要在實際生產實踐中不斷總結、摸索和改進。
1.4.
隨著塑料管道系統在國民經濟中應用的不斷擴大，多年來人們從應用角度對塑料管道系統的總結和認識的不斷深化，接受了塑料管材的優點，也發現了塑料管材出現的各種問題，因此對塑料管材的質量要求也從過去的針對制品的物理機械性能方面轉向了針對使用過程中的力學破壞問題的關鍵指標。對地暖用塑料管材來講，zui主要的是管材的長期靜液壓強度性能，這是由于塑料管材在應用中的失效大多是由于長期靜液壓載荷對塑料管材造成蠕變破壞，而塑料管材蠕變破壞的特點是破壞壓力隨時間增加而降低。不僅如此，地暖管的用途是采暖，因此它的工作環境溫度一定是超過常溫的，而塑料管材的蠕變破壞壓力還隨溫度的升高而降低。而其它兩種塑料管材的重要性能，抵抗快速裂紋增長的性能和抵抗慢速裂紋增長的性能，前者主要是針對大口徑管材，而后者主要是針對施工過程可能對管材造成明顯損傷的情況，它們在地暖用管材中發生的幾率是非常非常低的。
1.4.1.PE-RT地暖用管材現在執行的是2003年開始實施的，由建設部發布的城鎮建設行業標準，CJ/T 175-2002 《冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統》。
1.4.2.該標準從使用溫度范圍和時間方面規定了PE-RT的4個使用條件級別，和4個設計壓力。管材可以帶阻隔層，也可以不帶阻隔層。有5個管系列S。規定的公稱外徑為12 – 160mm，壁厚偏差不允許下差，同時也規定了相應的熱熔承插和電熔連接管件的承口尺寸系列。
1.4.3.在管材的物理力學性能方面，有縱向回縮率，10.00MPa/20℃/1h，3.55MPa/95℃/165h和3.50MPa/95℃/1000h靜液壓試驗，靜液壓狀態下熱穩定性試驗和熔體質量流動速率等幾方面的要求。
1.4.4.在系統適用性方面，有系統靜液壓試驗，耐拉拔試驗，熱循環試驗，循環壓力沖擊試驗和耐彎曲試驗等方面的要求。
1.4.5.檢驗規則中將PE-RT管材的檢驗分為出廠檢驗、型式檢驗和定型檢驗三種，其中出廠檢驗要求的項目有：外觀要求，尺寸，縱向回縮率，20℃/1h和95℃/165h靜液壓試驗和熔體質量流動速率；型式檢驗項目增加了：95℃/1000h靜液壓試驗，透氧率，衛生性能，系統靜液壓試驗，耐拉拔試驗和耐彎曲試驗。
1.4.6.生產過程中質量控制關鍵點：首先是必須堅持只使用經機構檢驗認可的原材料牌號的原則，把好原料關；其次，必須針對每個規格的產品和不同的生產設備制定標準工藝參數，并總結和制定各工藝參數的允許偏差范圍，使管材在穩定的工藝狀態下產出從而保證產品質量的可靠性，特別注意控制因冷卻速度過高而導致管材應力過大、擠出波動和擠出與牽引速度匹配不良導致的管材壁厚不均這兩類常見的管材質量缺陷；第三，由于PE-RT是熱塑性的，標準允許在生產中使用自己生產過程中產生的符合標準要求的不超過10%的回用料，因此在提高成品率的同時，對不可避免產生的開機料、殘次品進行標準化管理并執行標準的回收再用程序，以防止因使用回用料而影響產品質量；zui后，應制定并執行合理的設備保養程序，以保證生產過程的可控性，這是穩定生產的基礎和前提。
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