认识聚丙烯（PP）双壁波纹管

快速的城市化和工业化进展，增加了污水对环境的威胁；固体废物污染、垃圾掩埋、工业废水、下水道泄露都可能污染地下水，相关的清理工作需要付出很长的时间和昂贵的费用。传统使用的地下排水管主要有混凝土、陶土和塑料（PE、PVC）等管道，但传统的硬质管道存在易碎的问题，在装卸、地质运动和腐蚀后易破损而失效，致更多的资源的耗费；PVC、PE塑料管道由于材料特性，在口径和环刚度上又存在很大局限性。如何解决和完善地下排水系统面临的问题，聚丙烯排水管道给出了全新的解决方案。

本文主要是围绕聚丙烯（PP）双壁波纹管的市场发展与应用及生产情况进行介绍，并结合国内厂家的试验数据与聚乙烯（PE）双壁波纹管进行对比。

一、聚丙烯（PP）双壁波纹管产品简介

1.1 产品结构及常见规格

PP双壁波纹管结构与常见PE双壁波纹管一致，是以改性聚丙烯为原料，分别由内、外挤出机共同挤出，一次成型，内壁平滑，外壁呈正弦波纹状，内外壁为中空且紧密熔接的环状结构的管材。

产品规格：国外口径可达到DN1800mm，目前国内生产可达DN1200mm，但基本都在DN200mm-800mm之间。

产品系列：有数据显示PP双壁波纹管环刚度可达SN14，国内有SN4、SN8、SN10、SN12.5四个系列。

1.2 产品发展历程

在欧洲，PP管道用于排水排污已超过25年，并取得良好应用实践效果。美国、澳大利亚也相继开发了PP双壁波纹管；在国内PP双壁波纹管的加工、应用在近几年才刚刚起步，2010年4月27日，由中国塑料加工工业协会塑料管道委员会、中国城镇供水排水协会排水委员会共同主办的“埋地排水排污用聚丙烯(PP)管道研讨会”在北京举行。更多的设备生产企业及管道生产企业开始关注，推动了PP双壁波纹管在国内的发展。

1.3产品材质选择

目前在国内PP埋地排水排污管道专用料的供应商有：利安德巴塞尔工业公司（巴塞尔Hostalen PP H2483用于外层结构壁；Hostalen PP H2464用于内层实壁）、博禄香港有限公司（PP-B HM）和扬子石化（J340）。

博禄公司合成的的PP-B HM原料是以均居聚丙烯（PP-H）为基体，少量聚乙烯为共聚单体制成的高模量聚丙烯产品，乙烯链端引入到PP基体当中形成橡胶相，从而使该材料不仅可以获得更高的模量，而且能够保持优异的抗冲性能。PP-B HM可以生产更大口径的管道，并且可以减少壁厚，长期的耐用性能更优异。

1.4产品应用情况

1）市政工程：用作排水、排污管。

2）建筑工程：用作建筑物雨水管、地下排水管、排污管，通风管等。

3）铁路、公路通讯：用作通讯电缆、光缆的保护管。

4）工业：广泛用于化工、医院、环保等行业的排污水管。

5）农业、园地工程：用于农田、果茶园、以及林带排灌。

6）道路工程：用作铁路、高速公路的渗、排水管。

7）矿场：用作矿井通风、送风、排水管。

8）开孔的双壁波纹管：可作盐碱地高速公路的渗水管。

9）高尔夫球场，足球场工程：用作高尔夫球场、足球场的渗水排水管。

1.5 产品应用优点

传统的硬质管道存在易碎的问题；PVC-U双壁波纹管，低温脆性差，由于材料流动性差，大口径加工困难；PE双壁波纹管，刚度低、易变形，回填工程量大，容易造成道路塌陷；聚丙烯（PP）双壁波纹管具有高环刚性、重量轻、柔韧性好等特点，同时该产品还具有优良的耐腐蚀性、耐化学性、抗开裂性、延展性、使用寿命长、易于安装等优点。

1.6 产品装配方式——承插胶圈连接

1.7 产品标准及性能指标

聚丙烯（PP）管道在欧洲用于排水排污系统时间较早，有着规范化的相关标准；在澳大利亚、新西兰已经有了实壁和结构壁管道相关标准；在美国关于埋地排水排污用聚丙烯（PP）管道的相关标准2010年开始实施； 相关的标准有：欧洲标准EN 13476-1:2007、EN 13476-2:2007、EN 13476-3:2007和BS EN 1852-1:2009；美国标准ASTM F2376-10、ASTM F2881-11。

国内目前尚无PP排污波纹管的相应技术规范及标准，巴塞尔公司称2012国家标准协会已经同意起草PP排污波纹管国家标准，但至今没有正式批文，因此标准立项工作一直没有启动。

目前国内生产企业借鉴PE双壁波纹管国家标准《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第一部分：聚乙烯双壁波纹管材》（GBT19472.1）作为生产依据，广东XX在企业网站公布的PP双壁波纹管指标情况如下：

1.8 产品应用案例  海南东方市应用

海南省东方市地理条件比较恶劣，经常发生土壤沉降等情况，管道需要埋设比较深，同时需要管道具有足够的刚性和韧性来抵抗土壤施加的力，环刚度SN8的HDPE双壁波纹管无法达到要求。上海XX管道采用PE波纹管成型机生产PP-B HM波纹管，环刚度达到了SN12的要求（实际结果达到SN14），并且管道重量下降了11%，可以很好的抵御埋地深或者沉降引起的变形，而且重量轻，便于安装。

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国外应用案例相对较多，芬兰赫尔辛基东部污水输送项目、德国机场跑道改造项目、德国工业废水输送项目中应用。

1.9产品生产、应用中存在问题

1. 目前国内还没有PP波纹管相关的国家标准或行业标准，没有太多的厂家愿意投资进行设备改造以专用于PP波纹管的生产；

2. 指定口径的PP波纹管在PE波纹管生产设备上可以正常生产，但如果需要大口径管道，并节省更多的材料，还是需要专用PP波纹管成型机生产；

3. 目前采用PE波纹管设备生产大口径PP波纹管（800mm以上）加工比较困难，主要是PP-HM模量高，生产过程中熔体压强低于PE熔体压强，如果熔体均质性没有达到，加工过程中会出现熔体破裂现象。

4.市场前景不清晰：PP双壁波纹管还处在发展期，市场接纳情况还不是很清晰；

二、行业背景情况

2.1 国外应用情况

在欧洲，PP管道用于排水排污已超过25年，并取得良好应用实践效果。美国、澳大利亚也相继开发了PP双壁波纹管。

2.2 国内应用情况

北欧化工公司专门开发了多种牌号的无压排水管用的高刚度PP材料，模量在1300MPa-1900MPa不等。国内的石化企业及生产设备厂家也相继开发了高刚度PP材料和生产加工生产线：扬子石化公司开发成功大口径聚丙烯PP波纹管专用料，并试验取得成功；潍坊中云科研有限公司开发新式水冷PP双壁波纹管生产线，与普通冷却方式的机型相比，产量提高可达3倍之多，耗电量降低达50%以上；大连三垒在2004年开始研究聚丙烯（PP）双壁波纹管的制造技术，2005年第一条生产线出口至欧洲，目前已有几十条PP双壁波纹管生产线相继出口到世界各地。

2012年中国塑料加工工业协会塑料管道委员会年会上顾地科技股份有限公司发表《聚丙烯双壁波纹管发展状况及应用优势》一文里对聚丙烯双壁波纹管在国内外的发展状况及工业化优势进行了分析；2012年第14届全国塑料管道生产和应用技术推广交流会上海公元公司和博禄公司发表《新型PP-B HM材料在中国应用于生产双壁波纹管》文章对PP-B HM材料进行介绍，并对PP波纹管与HDPE波纹管生产工艺和产品性能进行比较。

2.3 替代产品对比分析

2.3.1 PP波纹管与HDPE波纹管结构比较

环刚度是塑料埋地排水管道抵抗外负载能力的重要参数，根据环刚度定义公式：

同一口径管材需要达到同样的环刚度，如果材料具备更高的模量，那么惯性矩的值可以更小，则波形的设计可以更小更薄、更矮，也就节省了材料；同样，采用同样的波形设计，材料具有更高的弹性模量，环刚度也就有了较大提高；而需要达到同样的环刚度，材料具有更高的弹性模量，管材口径可以做得更大。

2.3.2 聚丙烯（PP）双壁波纹管与聚乙烯（PE）双壁波纹管对比情况

采用PE的波形设计，由于材料不一样，生产工艺上也相应有所区别。据了解，上海公元公司通过工艺调节在PE双壁波纹管成型机上生产PP-B HM双壁波纹管，并比较了HDPE和PP-B HM双壁波纹管的性能。

表中可以看到HDPE弹性模量1100MPa，PP-B HM弹性模量1700MPa；HDPE管材密度为0.95g/cm³，PP-B HM管材的密度仅为0.90g/cm³；加工温度稍高，生产速度相对HDPE波纹管要快。

A组，具有相同的环刚度比较米重的不同：对300mm管道，在相同环刚度SN8下，PP-HM可以节省10%的材料；对800mm管道，PP-HM可以节省21%的材料，而且环刚度到SN10。

B组，在相同秘重条件下，进行不同环刚度的比较，对300mm管道，PP-HM环刚度增加25%，800mm管道增加了75%。

2.3.2 不同材料波纹管重量比较

根据CORMA设计资料，聚烯烃材料容易成型较高波纹可以弥补弹性模量较小的情况，但聚烯烃材料重量比PVC轻很多，在合理设计波纹情况下达到同等环刚度，聚烯烃材料米重节约较多，PP波纹管节省材料。口径越大，PP双壁波纹管节省材料也就越多。

聚丙烯（PP）双壁波纹管与PE及PVC-U波纹管相比，具有环刚度高、重量轻、磨擦系数小、耐化学腐蚀、耐冲击等诸多优点，可完全替代现有的市政管道，实现其在市政排水排污工程上的优势；

但是聚丙烯（PP）双壁波纹管在国内还处在发展期，生产设备、工艺技术、标准尚在规范，且聚烯烃波纹管市场较为混乱，产品质量参差不齐，影响PP双壁波纹管的市场占有量；