CNS聚乙烯被覆鋼管規範探討
陳幸郎博士
新端實業有限公司 協理
中山大學化學研究所
近年來由於居住環境與生活品質要求提升，建築業界及相關產業於使用一般配管用壓接管與工業配管時，已大量使用聚乙烯材被覆所使用的鋼管，以增加使用美觀性及使用壽限，延緩建築物或設施的老化問題，並可提升用於氣體與油料走管的安全性，所以聚乙烯被覆鋼管相關產品已逐漸普及化，被覆技術並已拓展至相關金屬管的其它功能面。
聚乙烯被覆鋼管目前在市面上的應用，一般分成兩區塊，一種是以天然氣與油料為主的輸送，另一種是一般用水的輸送，現況檢討略述如后：
一、天然氣與油料的輸送
(一)目前引用標準以經濟部標準檢驗局民國85年3月28日公布的CNS 13638 G3260聚乙烯被覆鋼管為主，最新訂版本為92年11月18日，適用範圍為地下埋設之氣體、油及水等輸送用之外面被覆聚乙烯之鋼管(所謂地下係包括河底及海底等)，為「不發泡」的被覆層，分為三種：直管單層(P1H)與雙層(P2S)、管件(P1F)，被覆厚度及許可誤差如表一。
表一、聚乙烯被覆厚度及厚度許可誤差 單位：mm
PS：1. 詳細標稱管徑，請參閱CNS 13638 G3260
2. 被覆聚乙烯1層(P1H)時，使用接著劑；2層(P2S)時，使用黏著劑；
P1F是管件被覆，直接以粉末聚乙烯被覆，無底塗層。
3. 被覆厚度檢驗時，在被覆鋼管任一處，測定直交於圓周方向之四點被覆厚度。
(二)在P1H、P1F及P2S產品品質測試方面，包括針孔與剝離強度，說明如下：
1. 針孔測試：使用針孔探測器，以接觸方式試驗，施以10,000~12,000V電壓；以非接觸方式試驗，施以20,000~40,000V電壓`，不得有火花產生。
2. 剝離強度試驗：對被覆層割劃兩條間隔10mm，長度60mm以上，深度達原管表面的割縫，將一端剝起，以約50 mm/min之速度向90或180度方向剝離被覆層，測定其負載，強度須達35 N/10mm ( 3.6kgf/10mm寬 )以上。
(三)被覆材料，品質規範如下：
1. 聚乙烯：
(1) 以乙烯為主體的聚合物，包括添加微量的潤滑劑、抗氧化劑等。
(2) 為了改善耐候性，須調摻碳黑或其他顏料。
(3) 直管被覆使用粒狀聚乙烯，管件被覆使用粉狀聚乙烯。
(4) 物性要求如表二。
表二、聚乙烯物性要求
2. 底塗層用接著劑：
(1) 接著劑與鋼面及聚乙烯須具有良好接著性，物性要求包括密度、抗拉強度、伸長率、硬度、及軟化溫度，要求規範如表二。
(2) 材料以附加接著性的改質聚乙烯為主成分。
3. 底塗層用黏著劑：
(1) 黏著劑與鋼面及聚乙烯須具有良好接著性，物性要求包括軟化溫度60℃以上、稠度70以上、蒸發損失量2%以下。
(2) 材料為橡膠、地瀝青、樹脂，或以之為主成分。
二、一般用水的輸送
(一)以「發泡」保溫為主，目前沒有針對一般用水及冷、熱水輸送聚乙烯被覆鋼管的正式規範，所以針對眾多聚乙烯材料，沒有一定的要求。在發泡材上，一般以低密度聚乙烯(LDPE)為主，乃因該材質適合的發泡溫度範圍較大，易於掌控溫度，其它以高密度聚乙烯(HDPE)而言，可發泡溫度範圍僅約2度左右，溫控及機器設計均須較精確，所以業界較少使用。
(二)品質要求方面，產品物化性要求，目前以下列三項為主：
1. 導熱係數：業界目前大致僅依CNS 10487 A2165 聚乙烯泡沫塑膠隔熱材料之規範，限定導熱係數0.034 kcal/mh℃ (0.039 W/mK)以下(或日本工業標準JIS A9501絕熱工程標準規範，熱傳導係數0.065W/mK以下)，但適用範圍為聚乙烯泡沫塑膠板及塑膠筒，未納入被覆管，而且經詢問SGS，無法依成品檢驗，必須另作試片，而不同機器或不同條件的模外發泡產品，發泡程度均不同，所以試片與成品的檢驗結果，往往不盡相同。
2. 溶出試驗：依100年10月8日修訂版CNS 13392 G3258一般配管用不銹鋼鋼管規範，進行溶出性能測試，如表三，目前SGS可進行前4項檢驗。
表三、溶出性能
3. 無毒試驗：檢測多溴聯苯(polybrominated biphenyls, PBB)及多溴二苯醚(polybrominated diphenyl ether, PBDE)殘餘量，應無檢出，目前SGS乃參考RoHS 2011/65/EU Annex II進行測試。
(三)被覆功能方面
1. 單層不發泡被覆，以抗腐蝕保護鋼管為主，厚度一般都採用0.8mm。
2. 雙層發泡被覆，以保溫保冷為主，為模外發泡型，包括明管與暗管，厚度是外層0.8mm加上發泡內層，小中管徑從1/2”到4”，總厚度分別為6.0 ~ 10.0mm及2.4 ~ 4.5mm，可依業者需求開模被覆，而4”以上較大管徑的被覆，僅少部分廠商有較大型機器可依需求厚度進行包覆，一般這種管徑量很稀少。
3. 目前被覆厚度容忍誤差，由於機器包覆設計上不準度的限制，一般都定在±10%，雖然有些需求業者會質疑誤差範圍過大，但誤差如果縮小到5%或6%，除非使用更精密的機器，否則實際上很難做得到，屆時單價必定倍增，又造成成本增加的困擾，所以在不影響被覆功能，兼具成本考量原則下，10%的誤差應已足夠。
從上述檢討，可看出一般用水之聚乙烯被覆鋼管規格迄待建立，未來CNS如果能將著重安全的「天然氣與油料」輸送管與著重保護功能的「一般用水」輸送管被覆規格律定清楚，則製造者與需求者之間，有規範可依循，觀念易達成共識，在原料與產品品質要求的爭議，應可減至最小。也期盼經濟部標準檢驗局能儘速補強這部分規範的不足，則將是業界之福。
