CN102767650B

CN102767650B - 一种管道及其制造工艺

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Publication number: CN102767650B
Application number: CN201210270121.9A
Authority: CN
Inventors: 叶丰慧; 叶进平
Original assignee: Shanghai R & F Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai R & F Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: CN102767650A

Abstract

本发明涉及一种管道，其包括：具有高阻隔性能的主要成份为聚偏二氯乙烯的内层；连接内层与外层的中间层胶：所述中间层胶主要成份为酸酐接枝聚乙烯，以及，防老化、抗静电、抗压程度高、防开裂的主要成份为改性聚乙烯的外层；与现有技术相比，本发明提供的新型管道具有以下特点：油品的低渗透；可控的结构以检测渗漏的便宜性高；尺寸稳定性高；30年以上的寿命；且管道具有良好的柔韧性。

Description

一种管道及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种管道及其制造工艺，特别涉及一种应用于加油站的地下管道及其制造方法。

背景技术

由于汽油、柴油的运输以及输送管道一直以金属为主，主要是考虑到其金属强度以及渗透能力等方面，当然，国外还有少部分的塑料管道及金属复合管，然而，由于金属管道的价格贵、重量大以及铺设运输不方便等方面的问题，甚至是金属屑进入油品中而带来油品的污染等；而少部分的塑料管道及金属复合管等目前常常不能满足强度和可连接性等其它方面性能的要求，因此，业界正在积极寻求一种更合适的替代品。

因受制于汽柴油本身特点，即：易挥发、易燃、易爆、渗透能力强而且具有较强的腐蚀性，所以一般的塑料（金属）管材不能应用于加油站地下管道。

在此情况下，一种新的可以有效替代用于汽柴油运输、输送以及加油站地下管道的新型管道及其生产方法应运而生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：汽油、柴油的运输、输送管道以及加油站地下管道一直以金属为主，重量大，价格高，且不时地会有金属屑污染油品。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种管道，其包括：具有高阻隔性能的主要成份为聚偏二氯乙烯的内层；连接内层与外层的中间层胶：所述中间层胶主要成份为酸酐接枝聚乙烯，以及，防老化、抗静电、抗压程度高、防开裂的主要成份为改性聚乙烯的外层。

所述外层的组份中还添加有炭黑辅助剂。

所述外层的组份中还添加稳定剂和防老化剂。

所述内层组份包括：10％-15％的氯乙烯和55％-60％的聚偏二氯乙烯，20％的聚二氟乙烯，并添加1.5％-2％的防氧化剂和2％-2.5％的稳定剂。

所述内层组份还包括由抗静电剂：该抗静电母粒包括40％-45％的羟乙基脂肪胺、30％-35％的脂肪族磺酸盐、20％-30％的季铵化合物。

所述抗静电剂的添加量为2％-3％，管材表面的电阻值固定在10⁸-10⁹Ω的范围。

一种管道制造工艺，其包括如下步骤：将上述三层的混配料进行烘干；烘干后，内、中、外层皆进入温控区等待温度稳定后的下一步的操作。将温控后的三层混配料共同挤出，并经过真空定径，之后是冷却和在线检测、测量尺寸、复检、切割、终检以及包装入库。

所述将温控后的三层混配料经由抗静电挤出机共同挤出。

所述在线检测采用非接触式的X射线测量技术与CCD阵列传感器的配套组合。

所述外层的组份中还添加有炭黑辅助剂、稳定剂和防老化剂；

所述内层组份还包括由抗静电剂：该抗静电母粒包括40％-45％的羟乙基脂肪胺、30％-35％的脂肪族磺酸盐、20％-30％的季铵化合物；所述抗静电剂的添加量为2％-3％，管材表面的电阻值固定在10⁸-10⁹Ω的范围。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的新型管道具有以下特点：油品的低渗透；与现在及未来燃油及其添加剂的相容性；可控的结构以检测渗漏的便宜性；尺寸稳定性；30年以上的寿命；且管道具有良好的柔韧性。

附图说明

图1为本发明管道的工艺生产流程示意图。

具体实施方式

本发明是应用在加油站的地下管道中，是对现有的加油站的地下管道及其制造方法在实际应用的基础上进行的改进，具有非常重要的实践意义。

西方国家的大多数加油站采用的是玻纤增强的复合材料或多层的塑料管道。金属管道已基本被取代，地下管道在欧美已被一些标准进行规范化，比如在美国由Underwriters Lab(Northbrook,1L)认证的L971，在欧洲EN14125或KIWA。这些标准既增加了管道运作的安全性，又鼓励使用更加环保的技术。如今，生物柴油和乙醇汽油在美国的市场正迅速扩张。因此，新标准力图在最大可能下保证未来的管道设计与新的油品（例如：生物柴油、富含醇的汽油）相容。还致力于使用更优质的管道和更准确的控制方法来降低油品通过管壁的渗漏。一个典型的美国加油站一般有500英尺（152m）长的2英寸外径（5.1cm）的管道。允许的油品最大渗透为18克/天；目前根据本发明研发的管道油品最大渗透为3g/天，管道性能比之世界现有的管道更加稳定、可靠。如下将详细描述本发明管道的具体组份、结构以及制造工艺。

本发明管道的组成结构主要包括三层，其分别是内层：主要成分是PVDC/F，其具有很高的阻隔性能用来阻隔汽柴油的挥发和渗漏，有抗静电成分能防爆；中间层胶：RF806是酸酐接枝聚乙烯，因为外层和内层是不能直接共同挤出的，需要粘合剂来让里外更好更稳定的发挥各自作用，让结构本身更稳定；外层(改性PE):改性PE--改性聚乙烯具有良好的塑性，防老化、抗静电、抗压程度高、防开裂，在应用方面：方便铺设、焊接、焊接接头少、焊接成本低。即，外层PE（改性聚乙烯）：--(--CH2-CH2-)—n；中间层热熔胶（RF806酸酐接枝聚乙烯）：C4H2O3--(--CH2-CH2-)；内层PVDC/F：-CH2-CCL2-CH2-CCL2-。

所述内层包括聚偏二氯乙烯共聚物，内层是管道最主要部分聚偏二氯乙烯和钢性共聚物拥有高度的阻隔作用，而且在防潮、防静电和加工性能方面优越。在耐油方面在68F下浸入各种溶剂和油中1年后，重量增加的百分数为：对环己烷、二甲苯、石油醚、苯和丙酮等溶剂为0%，对乙二醇为2.3%，对甲醇为10.2%，对色拉油为0.1%。乙烯和乙烯醇共聚物是所有商用强阻隔树脂中，热稳定性最高的树脂，利于共剂。

PVDC/F,聚偏二氯乙烯,化学分子式为：···-CH2-CCl2-CH2-CCl2-···，是一种高度耐油品的热塑性氯塑料，其优异的性能主要源于其C-H/F键------已知化学键中最强的一种。是一种优异的阻隔钢性材料，对各种油品有着很好的阻隔性和耐渗透性，主要基于以下两点原因：PVDC/F含氯、钢性量高达59%，其氯化的主链导致该材料与烷烃类化合物相排斥。60-70%的高结晶度一方面大大降低了PVDC/F在大部分有机溶剂中的溶解性，另一方面致密的结晶区排列也起到了对渗透阻隔的作用。PVDC/F在油管上的应用主要是因为它们对油品和包括氯与钢性在内的大多数化学品具有极佳的阻隔性能。新的PVDC/F技术可以和HDPE紧密的粘结起来以制造出多层的管子，使之可以融合卓越的耐化学性和HDPE优异的物理性能。PVDC/F输油管道方面的应用主要包括：PVDC/F管道用于钻井平台输油管、加油站柴汽油，及长输油气管道；PVDC/F与原油接触，寿命可达30年以上，长期耐温高达100℃，以上抗烷烃类化合物，硫化氢（酸性）和溶解的二氧化碳。PVDC/F用于加油站环保管：聚氯烃组成的多层管寿命可大于30年，VDC/F的阻隔层具有很低的渗透速率（<0.3克/米²/天）。PVDC/F加油站环保管以及在新油品中的应用：一个现代的加油站一般装备有150～750米长的高科技地下输油管。虽然消费者在加油时看不到这些管道，但这些地下管道系统已成为加油站的一个关键的组成部分，并一直在快速的发展以满足更加严格的性能要求，诸如油品的低渗透，与现在及未来燃油及其添加剂的相容性，可控的多层结构以检测渗漏，尺寸稳定性，30年的寿命。

本发明管道的外层以HDPE为基材，再添加各种辅助剂，让管材具备了PE管材的良好塑性（耐磨、拉伸性能好、抗压能力强、抗静电、铺设简单、焊接简易、成本低等特点）。具体陈述如下：

所述的PE改性料--基材为HDPE：

1添加了炭黑:炭黑质量分数为（2％—2.5％），炭黑分散≤3级。

2密度要求930KG/m³（基础树脂）

3熔体流动速率:0.2-1.4g/10min

4水份含量：≤300mg/kg

5氧化诱导时间大于20（200℃条件下）

6添加稳定剂和防老化剂（分别为2-2.5％和3-4％）

所述内层包括的主要成份：10％-15％的氯乙烯和55％-60％的聚偏二氯乙烯，聚二氟乙烯（20％），添加防氧化剂（1.5％-2％）和稳定剂（2％-2.5％）。

此外还包括由抗静电剂：该抗静电母粒是由羟乙基脂肪胺（40％-45％）、脂肪族磺酸盐（30％-35％）、季铵化合物（20％-30％）组成。添加量为2％-3％使管材表面的电阻值固定在10⁸-10⁹Ω这个范围。

所述中间层胶RF806是马来酸酐接枝聚乙烯，它是复合管专用的一类粘接性聚乙烯树脂。RF806在保持聚乙烯优良的耐化学溶剂性、耐候性，优良的加工性能及机械力学性能的同时，尚具有优异的粘接性能，与聚乙烯、EVOH和铝、钢、铅等金属均有极高粘接力。当然，复合管的专用粘接性树脂适用于共挤或涂覆工艺，也可用于钢管、铁管、铅管等的防腐涂装，建议挤出温度为：180℃、200℃、220℃，模头230℃-260℃。所述中间层胶RF806的建议使用方法是共挤涂覆。

在具体生产时，首先将上述各原料（由于组份复杂也称为混配料）进行烘干，因为原料含水份过高会引起一系列的不良的反应（主要焊接方面的），所以加工前需要烘干作业，而外层的PE有炭黑具有一定的吸水能力，所以必须进行2次烘干。烘干后材料的水份标准要求为≤300mg/kg.即，主要是PE混配料的第一次烘干，（大约4小时，温度控制在80度左右）；和上架进行的第二次烘干（大约2小时，温度控制在70度左右）；内层所有成分混配料的第一次烘干，（风冷烘干，大约2小时，温度控制在零下20度左右）；和上架进行的第二次烘干（大约2小时，温度控制在80度左右）；并同时对中间层胶进行烘干（风冷烘干，大约2小时，温度控制在零下20度左右）。

烘干后，内、中、外层皆进入温控区等待温度稳定后的下一步的操作。各温控区温度：（跟据现场情况，适当的微调），主要情况是：

PE温控区温度分别为：160℃170℃180℃190℃200℃190℃180℃178℃。

RF806热熔胶温控区温度分别为:150℃160℃165℃168℃175℃160℃。

PVDC/F温控区温度分别为：160℃180℃200℃210℃205℃200℃220℃215℃。

将温控后的三层原料经由抗静电挤出机共同挤出，并经过真空定径，根据预定的尺寸进行安全生产，之后是冷却和在线检测、测量尺寸、复检、切割、终检以及包装入库。

本发明所术的在线监测技术主要采用的是：非接触式的X射线测量技术与CCD阵列传感器的配套技术，具有高度的精确性，能够为管材生产提供精确可靠的在线检测和反馈控制，实现对壁厚、偏心量、外径和椭圆度的准确测量，并将管壁厚度控制在允许的最小值上，从而有效缩小了壁厚公差，提高了产品质量，同时也最大限度地减少了材料浪费。

综上所述，本发明管道具有以下特点：油品的低渗透，与现在及未来燃油及其添加剂的相容性，可控的结构以及精确的检测渗漏，尺寸的稳定性以及30年以上的高寿命，且生产的管道具有良好的柔韧性，如：在国外柔性或是半柔性的管道占去了大部分市场份额，这是因为它们安装简易以及不断提高的性能。这种技术基于热塑性树脂，因而不会腐蚀。它很快取代了金属管道并占去了硬管（钢管）的部分市场。自从这些管进入市场，管道技术日益发展，并开始使用一些更好油品相容性和更好阻隔性的高端塑料材料。这也代表了当前管道的一个发展趋势，与其他基材的管材相比更具优势！

汽柴油属于易燃易爆品对管材要求一定的抗静电性能，聚偏二氯乙烯与钢性共聚物具有强抗电性完全符合了这个要求。聚偏二氯乙烯与钢性共聚物树脂具有不亲水性和吸湿性。为此本发明使用了复合管专用的聚乙烯树脂，促使管材变成一个多层结构，且让管材起到了很稳定的结构。发挥了内外层的优势！

本发明的管道与金属管道相比的优势见下表1：

上述优先实施的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这里定义的一般原理可以被应用于其他实施例中而不背离本发明的精神范围。因此，本发明并不限于这里示出的实施，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims

1.一种管道，其特征在于，其包括：具有高阻隔性能的主要成份为聚偏二氯乙烯的内层，所述内层组份包括：10％-15％的氯乙烯和55％-60％的聚偏二氯乙烯，20％的聚二氟乙烯，并添加1.5％-2％的防氧化剂和2％-2.5％的稳定剂；连接内层与外层的中间层胶：所述中间层胶主要成份为酸酐接枝聚乙烯，以及，防老化、抗静电、抗压程度高、防开裂的主要成份为改性聚乙烯的外层，所述外层的组份中还添加稳定剂、炭黑辅助剂和防老化剂。

2.如权利要求1所述的管道，其特征在于：所述内层组份还包括由抗静电剂：该抗静电母粒包括40％-45％的羟乙基脂肪胺、30％-35％的脂肪族磺酸盐、20％-30％的季铵化合物。

3.如权利要求2所述的管道，其特征在于：所述抗静电剂的添加量为2％-3％，管材表面的电阻值固定在10⁸-10⁹Ω的范围。

4.如权利要求1所述的管道的制造工艺，其特征在于，其包括如下步骤：将上述三层的混配料进行烘干；烘干后，内、中、外层皆进入温控区等待温度稳定后的下一步的操作；将温控后的三层混配料共同挤出，并经过真空定径，之后是冷却和在线检测、测量尺寸、复检、切割、终检以及包装入库；所述外层的组份中还添加有炭黑辅助剂、稳定剂和防老化剂；所述内层组份包括：10％-15％的氯乙烯和55％-60％的聚偏二氯乙烯，20％的聚二氟乙烯，并添加1.5％-2％的防氧化剂和2％-2.5％的稳定剂。

5.如权利要求4所述的管道的制造工艺，其特征在于：所述将温控后的三层混配料经由抗静电挤出机共同挤出。

6.如权利要求4所述的管道的制造工艺，其特征在于：所述在线检测采用非接触式的X射线测量技术与CCD阵列传感器的配套组合。

7.如权利要求4所述的管道的制造工艺，其特征在于，所述内层组份还包括由抗静电剂：该抗静电母粒包括40％-45％的羟乙基脂肪胺、30％-35％的脂肪族磺酸盐、20％-30％的季铵化合物；所述抗静电剂的添加量为2％-3％，管材表面的电阻值固定在10⁸-10⁹Ω的范围。