CNS聚乙烯被覆鋼管規範探討(中華水電冷凍空調雜誌104年2月號)

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
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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
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    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
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    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。


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