第二十届国际塑料管道会议论文摘要（一）

2021年9月6-8日，第二十届国际塑料管道会议（PP XX）在荷兰阿姆斯特丹大坂酒店举办。本次会议由由国际塑料管道会议协会（PPCA）以及美国塑料管道协会（PPI）、欧洲塑料管材管件协会（TEPPFA）和欧洲PE100+协会（PE100+）共同主办。

本次会议为期3天，共有来自19个国家49个发言报告。交流内容分为11个专题，涵盖塑料管道行业创新、可持续发展；管道在燃气、供水、排水等系统中的应用；新型塑料管道设计和测试方法；塑料管道产品的标准与规范；塑料管道未来发展趋势等。会议还设有展览展示区，来自世界各地的10余家管材、管件、原料、助剂、设备等生产企业设立了展台。会议重点突出了未来塑料管道行业的发展方向、塑料管道的创新、可持续发展等主题，值得国内塑料管道行业参考借鉴。

为使行业充分了解会议信息，秘书处组织了本次国际塑料管道会议论文摘要的翻译工作，并于专委会官方网站及《中国塑料管道资讯》上分别发布相关摘要内容，供大家参考。秘书处对所有参与摘要翻译工作的单位及个人表示感谢！

A组-能源（氢气）

一种使用聚乙烯管道输送氢气燃料的证实可行方法

Derek Muckle Radius Systems Limited, Innovation, South Normanton, United Kingdom

许多国家将氢气视为未来能源结构的关键部分，它既可以为我们的房屋供暖，也可以为我们的汽车提供动力。聚乙烯管道系统是一种可用于输送该气体的基础设施。

英国许多重大项目正在开发将氢气、或氢气与甲烷的混合气体引入现有的燃气系统中，以作为现有天然气系统的替换方案，或是建设一个全新的燃气供应系统。对于后者，在该系统建设之前，联合与国家安全监管机构一起进行定量风险评估（QRA）是项目的一个重要工作。QRA需要以实验数据和/或模拟为基础的证据组合，以支持可能存在风险的系统各个方面。作为我们这个行业，可以相信这并不是问题，但想通过已发表的文献来获得，还是存在显著的差距。

为了填补这一差距，我们设计了一个技术课题，旨在提供进一步的证据证明聚乙烯管道系统适用性。我们创建了一个能够使用氢气作为测试介质进行ISO 9080样式测试的设施，将展示在多个温度下管道测试第一年的结果。试验对32个SDR 11 PE80管道进行测试的同时，也会评估在极端条件下（最小功率、最低温度状态）电熔承插接管件的焊接以及热熔对接。此外，还将报告长期接触氢气后管道的修复或连接能力。

除了管道系统的粘弹性特性外，还探索了与断裂韧性和快速裂纹扩展(RCP)相关的瞬时失效模式。在RCP的情况下，与甲烷相比，氢气风险可能更低。

从广义上讲，聚乙烯管道是氢气输送管道的有力候选者。本文旨在提供支持该技术课题的证据，以加强这一结果。虽然我们认为这不是问题，但在涉及安全的重要基础设施时，能够证明聚乙烯管道系统各方面属性是必不可少的。 ID 132

使用天然气聚合物管道输送氢气-十年经验

Stephan Kneck Borealis Polymers Oy, Porvoof Finland

Henrik Iskov Danish Gas technology Centre, Horsholm, Denmark

由于不可再生化石燃料使用受到限制，未来天然气作为能源的重要性将会降低，这一点毋庸置疑。为未来做准备，天然气行业正在寻找替代燃料气体，其中一种燃料气体是氢气，它可以从风电场产生并输送到天然气网络中。

为将氢气作为未来备用燃料气体，我们需要了解更多详细的信息。但目前关于现有和新的PE燃气管道长期暴露于氢气中和运输氢气的兼容性相关信息非常少。因此，我们在小规模电网试点中进行了一个试验来进行研究。

该研究的重点是管道材料的长期氢气兼容性，并监测连接件、阀门和燃气表的泄漏和功能。

该试验从丹麦和瑞典的天然气分配网中选取了125mm SDR17 PE80和PE100管道，这些管道已使用长达20年。将这些管道与未使用过的聚乙烯管道进行了比较。该试验每年都会挖出一部分管道并进行分析，这样就可以检测到对聚乙烯管完整性的任何形式的影响。

设计聚乙烯管材的分析测试程序是为了检测添加剂对聚乙烯管材的影响，因为这会影响抗氧化性，并检查已经可能由于挤压造成的降解。在力学性能检测方面，拉伸强度和模量以及管道最重要的性能——慢速裂纹扩展。测试和分析工作的结果和主要结论表明氢气不会加速聚乙烯管材的降解。

通过试验观察到，与输送天然气相比，输送氢气使聚乙烯管道间的连接、管件、阀门等泄漏/渗透略有增加，必须定期检查氢气泄漏阻力。还应研究氢气对聚乙烯管壁的渗透，因为与天然气相比，氢气的渗透要高得多，并与管道尺寸、SDR、压力和温度具有直接关系。 ID139

测试用于高压氢气传输的缠绕型柔韧性增强管道及

其内衬材料

Sjoerd Jansma, Ernst van der Stok

Kiwa Technology, Piping Systems and Materials, Apeldoorn, Netherlands

Peter Cloos Pipelife Nederland, SoluForce, Enkhuizen, Netherlands

氢气通常被认为是当前能源转型的关键组成部分，它实现了工业过程原料和能源使用的可再生。对氢气需求的不断增加，给氢气的运输和分配带来了新的机遇。

由于施工和维护成本较低，内衬聚合物钢塑复合管更受青睐。输送高压气体和流体时，可缠绕增韧性或增强热塑性管道(RTP)是一种成熟的产品。

使用 RTP 管道输送氢气需要重新考虑和确定与氢气相关的材料特性，例如管道材料的渗透性和耐化学性。当用于输送高压氢气时，确定这些特性变得更加困难。

本文讨论了在42 bar(g)氢气压力和环境温度下确定HDPE 内衬增强热塑性管道系统的耐化学性和渗透率的测试。结合理论和实验方法对管道系统（包括外径为150mm管道、内联接头和端部配件）的测试进行了解释和讨论。

上述测试的结果与现有的认证相结合，例如AP115S，就是认证公司和生产商之间的所谓契约。基于该契约，RTP将应用于荷兰北部氢气网络的干管。

本文对氢渗透和耐化学性测试提供了宝贵的见解，以确认现有的带有HDPE内衬的RTP管道系统对高压氢传输的适用性。 ID277

美国塑料气体输配系统法规的更新

Randall Knapp Plastics Pipe Institute, Energy Piping Systems, Irving, United States

美国交通部(DOT)通过管道和危险材料安全管理局(PHMSA)颁布联邦法规(CFR)第49条。第192部分确立了美国通过管道运输天然气或其他气体的最低联邦安全标准。2018年11月20日，PHMSA 发布了与使用塑料气体管道系统有关的最终所谓“塑料”规则。修订后的规范的生效日期为2019年1月22日，强制性合规日期为2019年12月31日。更新后的CFR发生了很大的变化，影响塑料管道在能源应用中的设计和使用方式。

该规则制定旨在提高管道安全性，采用更新的技术和最佳实践，反映来自行业利益相关者的诉求。最终规则包括新的和更新的法规新标准、标记要求、系统设计、热熔连接以及许多塑料气体配件和组件。由于业界致力于实施代码更改，围绕修改后的代码在该领域的解释和应用问题已经出现，并将影响正在进行的代码更改。

PHMSA使用复杂的流程通过反复制定拟议规则和公众意见来修改CFR，然后是咨询委员会审查和最终规则发布。许多贸易组织和行业成员参与了这一过程。这有助于制定负责任的法规，通过诉求、评论和公开会议来提高燃气系统的安全性。

本文将回顾相关的法规变更，讨论美国联邦法规的制定过程，并强调实施与塑料管道相关的更新后的PHMSA要求所面临的挑战。此外，该文件将讨论未来可能影响塑料管道的监管变化。

ID243

2A组-使用寿命

HDPE压力管道-在奥西亚赫湖（奥地利卡林西亚）应用

47 年后的剩余寿命的测定

Herbert Terwyen

LyondellBasell, Product Development and Application Development Pipe, Frankfurt, Germany

Ulrich Schulte, Joachim Hessel Hessel IngenieurtechnikGmbH, Roetgen, Germany

为了有效保护奥地利湖泊免受废水排放的污染，早在1971年，奥西亚赫湖底部就铺设了一条 13km长的HDPE压力管道，口径范围DN200-355，第一代 HDPE管道，等级分类接近于“PE63”。

该管道用于输送废水到附近的污水处理厂，泵送体积平均约11000 m³/年，最大压力为4 bar，湖水的最高温度为15°C。

在1970年设计阶段，这种管道的计划寿命设定为50年。虽然这条管道仍在运营，令所有利益相关者都满意，但它现在已达到计划运营时间的终点。作为奥地利湖泊压力管道一般风险评估的一部分，我们对1971 年安装的管道样本的剩余寿命进行了研究，以便运营商决定是否需要修复管道或继续运营。这些研究是基于瑞典物理学家Arrhenius在19世纪的研究，在升高的温度下进行加速测试并推断环境温度下的寿命。我们取出DN355 SDR17管道样品，分析了其抗慢速裂纹扩展性以及热老化性能。

使用Arrhenius方法，可以得出结论，就抗应力开裂性和热老化性而言，由Ziegler HDPE 制成的管道至少可以再运行50年。这些调查的结果与以前对其他管道的调查一样证实了1970年的预测寿命非常保守，并可以延长运行时间。 ID116

用于燃气输配的老化聚乙烯管的机械性能和

长期耐久性的评估

Shuhei Nishida, Shintaro Iwasaki, Hidefumi Yamanaka

Osaka Gas CO. LTD., Energy Technology Laboratories, Osaka, Japan

Takahiro Kasatani Osaka Gas CO. LTD., Pipline & Facilities Engineering Dept., Osaka, Japan

聚乙烯管因其重量轻、柔韧性好、抗震性好、无腐蚀等优点，在日本被广泛用作天然气供应网络已有40年或更长时间。天然气管道是最重要的基础设施之一。为了保持稳定地供气，评估安装后老化的聚乙烯管道是否保持了预期的性能和稳定的质量，是非常重要的。

本文展示了几种老化的聚乙烯管道（长时间埋地）的力学性能和FNCT测试结果。日本制造商生产的聚乙烯树脂有两个等级，我们对每个树脂等级各个时期的埋地聚乙烯管道进行取样，最长的埋地时间约为30年，研究了其机械性能和剩余寿命的变化。

调查结果显示，管道的Charpy冲击强度降低，似乎是由于树脂的结晶度增加导致。虽然变化发生在安装后的前几十年，但我们发现树脂结晶度增加后没有变化并且稳定。老化聚乙烯管的剩余长期耐久性也通过FNCT测试进行了评估。 ID192

英国水务行业的研究揭示了塑料管道的长期老化性能

David Chrystie-Lowe ControlPoint,Technical, Chesterfield, United Kingdom

Patrick Campbell Affinity Water, London, United Kingdom

Joanne Claronino Severn Trent Water, Innovation, Coventry, United Kingdom

Shana Meeus Artesia Consulting Limited, Bristol United Kingdom

设计使用寿命为50年的聚乙烯(PE)饮用水干管已在英国供水行业应用了30多年。与其他管道材料相比，PE管道重量轻、韧性好且可靠，英国水务行业已投入巨资，用这种相对较新的塑料材料替代老化的铸铁管道。30多年前，Severn Trent Water采取了一种有远见的方法，在英格兰西北部的泵站铺设了两个塑料供水管道试验台。如今，挖掘出部分管道样品，为研究并建立“实际寿命/使用条件”的长期老化关系提供了一个独特的机会。以前基于加速试验的研究证明，PE管道材料的设计使用寿命超过50年，而该项目提供了证明的机会。本次研究对象是实际运营30多年的供水管道，而不是实验室加速条件下的管道或天然气管道。该项目将对在设计寿命之后继续使用PE管的风险进行评估，为下一步投资做出适当的决策。

在英国发生故障的调查中，数据表明，PE管的性能可能会受到接头性能的影响，尤其是电熔(EF)接头。通过分析接头故障相关信息，再结合30年前接头性能水平，可以得出未来故障风险信息。这可用于验证现在EF连接的有效性。该研究项目于2020年完成，由英国水工业研究(UKWIR)领导和资助，Control Point分析，Artesia提供分析和统计支持。Control Point将利用管道材料和接头方面的专业知识来确定原始安装的工艺，并进行实验室测试，以与之前使用加速测试开发的性能模型进行比较。利用对Severn Trent Water试验台挖掘出的管道的分析结果，Artesia将为水行业的PE管道和接头的潜在故障提供风险评估。未来管道运营中，如发现管道寿命受接头的影响，那么除了改进接头以确保不会影响管道性能外，还可以制定修复或更换接头的策略，而不是对管道进行大规模更新。

ID218

通过常规烘箱测试和现代高压设备测试

确定高温下PE管材的长期使用寿命

Helmut Zanzinger，Anja Armani SKZ - German Plastics Center, Wurzburg, Germany

PE管道应用于较高温度、使用时间长的领域，如垃圾填埋场基底衬砌系统中的排水管，高覆盖高度隧道中的排水管，地热、发电厂、采矿、地下电缆保护管，可再生能源的电力管和炎热气候区的地下管道。对于这样的要求，PE管必须提供高耐热氧化性的证据。

通过广泛的测试，对比了烘箱测试和高压设备测试 (HPAT)两种方法关于PE 管道使用寿命评估的差别。烘箱测试，设备是带进气口的实验室烘箱，在85-100°C之间的四个温度下进行了四年多。三年后，氧化诱导时间（OIT）显着减少。OIT描述了熔融聚合物在测量温度下的热氧化稳定性。OIT显著降低表明稳定剂被消耗。然而，即使在四年多之后，管道机械性能也只发生了轻微的变化。

HPAT测试是将样品浸入氧气相压力容器的水性介质中，并在测试过程中升高氧气压力和温度，并搅拌介质。HPAT测试已在60-90°C的测试温度和165-5100kPa 的氧气压力下进行。此外，HPAT还考虑了在碱性溶液中的浸出。在40°C的使用温度和大气压下的寿命估计>200年，发现活化能约为92kJ/mol。这些HPAT测试结果可在一年内取得。对于现代PE材料，烘箱老化方法已达到其实用性的极限，因为这些PE材料的性能通常很高，无法在可接受的时间内取得任何结果，而HPAT方法可以回答PE管道的寿命问题，甚至是在最高性能下。 ID223

2B组-排水

可流动填充物回填塑料管道

Amster Howard Civil Engineering Consultant, Lake wood, United States

可流动填充物的用途非常广泛，但主要还是应用于管沟的埋置和回填。可流动填充物的环保性主要体现在3个方面。一是因为流动性填充物是自流平的，且比天然土壤具有更大的强度，所以可以最小化沟槽横截面。这意味着更少的开挖，用于开挖沟渠、处理废弃土堆和回填沟渠的能源更少。在城市地区，管道安装可以更快地进行，减少交通延误、交通绕行、交通阻塞、业务中断以及对社区的影响。二是可流动的填充物可以由许多废品或回收材料制成。

流动填充物基本上是凝胶材料、主料和水的混合物。 特殊情况可用添加剂，但不是必需的。通常，可流动填充物被认为是波特兰（硅酸盐）水泥、混凝土沙子和饮用水的混合物。通常在预混工厂进行配料，并通过运输搅拌机运输到现场。然而，由于低强度是可流动填充物的理想特性，因此可以不用混凝土材料。可用C级粉煤灰、水泥窑粉尘和燃煤电厂的废物副产品已被用来代替波特兰水泥。再生混凝土、F级粉煤灰、铸造砂和主料厂副产品已用作主料。在可流动填充物中使用这些回收产品和废料可防止它们进入垃圾填埋场。

三是将沟渠中挖出来的原生土壤作为流动性填充物的主料，使用沟边混合设备或随管道移动的便携式搅拌设备直接生产流动性填充物。这样可以降低废弃土堆浪费、处理，主料及搅拌车的运输成本。还可以减少挖掘时间、对从沟渠中挖掘土壤的处理、减少材料（往返建筑工地）的运输以及再利用和回收成本。这一切都意味着更少的能源消耗：在许多情况下，这些重复使用和最小化方法生产的可流动填充物可以与压实土填充物竞争。 ID124

排水手册结构设计程序

Joe Babcanec Advanced Drainage Systems, Hilliard, United States

Dan Currence Plastics Pipe Institute, Irving, United States

新发布的排水手册中包含了聚烯烃波纹管的完整指南。也许这本新手册对塑料波纹管的进步做出的最大贡献是介绍了其设计程序，其中包括了业界推荐的使用荷载和阻力系数设计(LRFD)第12节方法，该方法目前由美国交通部(DOT)用于桥梁设计。结构设计章节由美国交通部经常合作的开发和发布LRFD第12节设计方法的同一家结构工程公司撰写。

在评估各种极限状态时，LRFD程序在设计过程中利用大量负载和阻力因素来评估埋地管道的性能，得出一个非常全面的设计分析，并包含很多保守因素。在这本排水手册结构设计章节的配套文件中，行业应用了能最准确反映北美塑料波纹管安装方式的LRFD设计方法；排水设计指南向工程师介绍了两种独特管道设计方案的详细计算程序。

本文将讨论排水手册中关于聚烯烃波纹管结构设计的关键细节，并将介绍设计指南中的一个示例。 ID225

用于铁路和高速公路隧道排水的塑料管道-主要挑战

Florian Arbeiter, Gisbert RieB, Gerald Pinter

Montanuniversitaet Leoben, Polymer Engineering and Science, Leoben, Austria

Tobias Schachingery Florian Saliger OeBB Infastruktur AG,Vienna, Austria

Stefanie Eichinger, Ronny Boch, Martin Dietzel Graz University ofTechnology, Graz Austria

Andreas Hausberger Polymer Competence Center Leoben GmbH, Leoben, Austria

Elmar Strobl Engineering Consultant Strobl, Kumberg, Austria

Robert Wenighofevy Robert Galler Montanuniversitaet Leoben, Subsurface Engineering, Leoben, Austria

Michael Stur University of Natural Resources and Life Sciences, Department of Civil Engineering and Natural Hazards, Vienna, Austria

Michael Steiner ASFINAG, Vienna, Austria

塑料管道在饮用水和工业用水、石油和天然气输送以及排污和废水处理方面的应用非常广泛。此外，塑料管也用于许多其他领域，尤其是在多山的欧洲国家，如奥地利、瑞士、意大利和德国南部，铁路和高速公路隧道是国家基础设施的重要组成部分，其效率是重中之重。对排水管道进行维护必须暂时关闭车道、轨道或整个隧道。为避免进水或损坏整体结构，必须定期对排水管进行机械或化学清洁。由于不利的水文/地质条件或使用水泥/混凝土基支撑材料，排水管中碳酸钙沉淀物的形成会大大增加维护工作。虽然在大多数情况下，碳酸盐沉淀物可以通过水射流来清洗，但在某些情况下，管道中可能会形成非常坚硬和致密的碳酸盐沉淀物。这需要更慢的液压机械清洁，在最坏的情况下可能会局部损坏位于隧道和山脉深处数公里的管道结构。为解决这个关键问题，需对聚合物管道材料设计、配方研究并进行测试，减少排水管中的碳酸钙沉淀物。为此，小规模生产了相同的样品，将板状样品暴露在隧道中的模拟和真实排水中，以表征材料配方对碳酸钙沉淀的影响。一些配制的聚合物材料在其流体与固体（碳酸盐沉淀）行为方面表现良好。目前正在研究适用的材料，以减少碳酸钙沉淀的长期性。然而，在将这些材料实际应用之前，必须考虑一些隧道的特定要求，例如特殊的机械性能曲线和极长的使用寿命需求。 ID230

关于混凝土管道环境性能的见解

Peter Sejersen TEPPFA aisbL Brussels, Belgium

环保产品声明在很大程度上是强制性的，如建筑产品。我们看到欧盟以及个别成员国正在实施新法规以确保新建筑的可持续性。欧盟委员会的“产品环境足迹”是一个例子，绿色采购倡议是另一个例子。

在过去几年中，根据 ISO 14040和EN 15804开发了大量用于塑料管道系统的EPD。除了发布自身系统的EPD之外，塑料管道系统也与传统材料进行了比较：用于输送气体和水的球墨铸铁压力管道，用于冷热水应用的铜管以及用于重力管道的混凝土管道。与球墨铸铁管和铜管相比，塑料管道的性能非常好，而与混凝土管道的比较则非常接近：大多数比较表明，由塑料和混凝土生产的管道对环境的影响在正负30%之内。所以混凝土行业通常声称混凝土是市场竞争材料中的赢家也就不足为奇了。

但必须注意的是：例如GaBi和Ecolnvent等公共数据库关于混凝土显示的结果不同，这取决于所选择的子数据库和混凝土的质量。制造混凝土管需要更高的水泥含量，相对于大多数其他混凝土应用领域，其环境影响更大。高强度混凝土的数据直到最近才可使用，使用旧的数据比较为混凝土管道提供了不合理和不公平的优势。

我们研究了各种数据库中的差异，并记录了这些年来的发展变化。因此，我们可以对混凝土管与常用塑料管系统（如 PVC 实壁管、PP双壁管和具有回收中间层的共挤三层管）的环境性能进行更新和公正的比较。接下来，我们还将深入了解混凝土管道企业如何营销其产品的环保性能。

ID263

3A-世界范围内应用

HDPE管道在摩洛哥农村供水中的应用

Leanne Pichay, Donald Swen, Nicholas Vallin, Alice Wu

Columbia University Engineers Without Borders, Morocco Program, New York, United States

Jim Johnston McElroy Manufacturing, Inc, Chief Innovation Officer,Tulsa, United States

居住在llguiloda 和Izgouaren，摩洛哥Ait Bayoud农村公社最偏远的两个村庄的人们一直生活在缺水之中。为满足用水需求，妇女和儿童通常一天多次步行数公里到最近的水源取水，这导致孩子们无法正常上学。2015年，两个村庄的居民们联系了哥伦比亚大学无国界工程师分会，在该分会帮助下设计和敷设了可持续供水系统。由于路基中的高岩石含量和极端环境温度，学生们花了3年安装了1.4km的63mm镀锌管道，然而，管道发生了大面积泄漏，使成本变得高昂。随后人们分析了替代方案，将高密度聚乙烯管道 (HDPE) 作为首选材料，因为它具有整体式接头、抗腐蚀性、经济实惠且使用寿命长的优点。学生们设计了一条由3km泵送段和3km重力输送段组成的地面管道。使用90mm、63mm和50mm HDPE 控制水流。

在六周的时间里，学生们铺设了一条长度4km功能齐全的管道，其中包括一个38,000升的钢筋混凝土罐、5.4千瓦的太阳能泵系统和四个水龙头。该系统目前为370人供水，预计人口增长将达600人。在2020年夏季进行第二次施工，完成到第二个村庄的最后两公里。施工是与社区密切合作完成的，从打开卷管到对接熔接。他们渴望理解该工程建设的许多方面。HDPE管道是一种简单而有效的管道，可用于解决农村地区的饮水安全问题。 ID162

PE100的优势：全球案例研究

Rainer Kloth, Youssef Taha PE100+ Association, Apeldoorn, Netherlands

自50年代初问世以来，HDPE 管道因其可靠且成本效益高的优势，应用已遍布全球。为了更好宣传PE100的性能和优势，1999年，几家公司专门成立了PE100协会。与金属等传统材料相比，PE100已成为全球许多基础设施项目的首选材料。

PE100管材的突出优势之一无疑是使用寿命长。通过压力测试结果的外推，在压力下的预期寿命为50年。然而，实践经验表明，PE100管材的预期使用寿命要长得多，或可无故障运行100年。相关行业组织发布的文件进一步阐述了PE 压力管道系统的设计和使用寿命。

PE100是一种非常坚固的材料，但在运输和安装过程中可能会受到粗暴的对待，从而在外部造成划痕。对慢速裂纹扩展的高抵抗能力使得 PE100管道系统预计使用寿命延长。与传统管道材料相比，该材料的低密度使得管道重量轻，便于安装，无需重型机械或起重机的帮助。PE100的主要特点之一是它不会影响饮用水的气味和味道，这使其成为该介质的首选输送材料。由于管道自然漂浮在水面上，该材料的低密度使其成为海洋领域应用的理想材料。此外，PE100管道耐海水腐蚀特性，也有助于在海上长期应用。

与传统材料不同，PE100不会受到腐蚀。无需在腐蚀保护方面付出额外的成本，为管道系统运营商提供了一种在管道系统生命周期内监控和运营成本几乎为零的选择。

通过对全球范围内的安装项目案例研究，PE100与钢铁、球墨铸铁和混凝土等传统材料相比具有许多优势。其中一个典型的无需任何额外措施即可运输饮用水的案例是安装在印度尼西亚雅加达的一条供水管道。

台湾一家行业公认的树脂制造商在自己的地面上安装了一条新的消防管道，用 PE 代替铸铁管道，原因是其不泄漏和耐腐蚀。德国最大的饮用水供应商之一，Gelsenwasser展示了一种在安装过程中节省成本的模型，它可以用于内衬等非常规安装。在泰国，PE100管道用于建造鱼舍以吸引鱼类，帮助当地渔民，为丰富沿海海洋生物种类做贡献。 ID261

印度采用创新的超低垂度PE 材料制造超厚和超大口径管道

Prashant D.Nikhade Borouge Pte Ltd, Infrastructure, Mumbai, India

Farraj Tashman Borouge Pte. Ltd., Infrastructure, Abu Dhabi, United Arab Emirates

在印度，PE管道在供水、工业废水、腐蚀性化学品输送，泥浆输送，城市燃气分配网络和农业灌溉等方面的应用已超过球墨铸铁管、铸铁管等。在与钢、金属橡胶衬里和GRP/FRP管道等材料的竞争中，PE管道已成为给排水和工业领域的最优选建筑材料。PE管道的成功应用，尤其是工业应用方面，如用于海水淡化、火电、工业化学品/废水输送，印度等国家加大了对PE压力管道口径和厚壁的要求。

印度PE 管道制造取得了新进展，以往管道口径通常小于630mm，最近已达到2000-2500mm。考虑到更高温度、压力和安全系数要求，增设了SDR小于11的管道。印度管道行业面临的最大挑战仍然是大口径和超厚管道的制造。解决壁厚均匀分布、优化生产损失、现场连接不均匀管道也都是大问题。在许多情况下，容易生产的大口径管道并不能满足相关要求。但PE 100材料可以满足，该材料通过改进，提高粘度特性以减少熔垂。

使用双峰技术生产的超低垂度预混料已成功用于2500mm X 105mm厚度的大口径管材以及1200mm X SDR 11厚壁管材的制造。本文将介绍2000mm X SDR 27管道制造，展示改进材料如何轻松地生产壁厚均匀的管道。本文将介绍开发新的超低垂度PEI 00材料所面临的挑战，讨论原材料特性的描述方法。本文还将通过案例研究展示与低垂度材料相比，超低垂度材料通过对大口径和厚壁压力管道的反复试验，优化生产成本的优势。以及在印度研发超低垂度材料以及大口径管道所做的努力。还将重点介绍聚乙烯管道的标准IS：4884-2016。 ID273

在中东地区开发和生产大口径和厚壁HDPE管道-3个案例

Grigorios Vigellis Union Pipes Industry LLC, Commercial Director, Abu Dhabi, United Arab Emirates

Mohamed Hageb Union Pipes Industry LLC, Management, Abu Dhabi, United Arab Emirates

由于不断发展和创新，如今我们已经可以成功生产超大口径管道，取得成绩斐然已远超之前的想象。生产这种大型塑料管道的动力由以下三个方面支撑：原料不断创新且具有更高性能、挤出装备创新和其他设备的开发，研发水平的提升。这意味着塑料管道已成为工业、市政和基础设施工程的首选管道，如供水、雨水管理和污水处理。

尤其是在中东地区持续投资了很多项目，政府和行业相信塑料管道的低人工、原料成本优势将确保它们保持竞争力。此外，许多大型供水和污水处理项目也在继续进行，无论是海水淡化、废水处理或水循环利用，以便为不断增长的人口提供安全的水和卫生设施。所有这些项目都需要大口径管道，并且在其中许多国家，他们有信心打破传统，选择热塑性管道材料而不是传统材料：钢和混凝土。

聚烯烃管材现已拥有70年的成功应用历史，原材料、制造设备和工艺的不断创新意味着可以生产直径达3500mm的PE压力管和直径达5000mm的PE或PP非压力管，并已赢得设计顾问的信任。本文将介绍阿联酋生产的特殊 HDPE 管道的3 个研究案例：

一种特殊的纯橙色PE100+管道，1600mmx76 mm SDR21（世界上最大的橙色 PE 管），使用一种“成品颗粒”生产，该材料具有特殊的耐慢速裂纹扩展性能，将水（高速）输送至美国阿拉斯加的一个水电站。

同样是1600mm口径的管道，标准黑色，但壁厚更大，117.6mm（SDR13.6），用于阿联酋一家 PO 工厂的“高压-循环冷却水”设施，生产先进的PP原材料。

一条3000mm SDR 30和100mm厚的大口径HDPE管道，用于连接已建成的地下混凝土隧道（内径3m-内衬HDPE）与沙特阿拉伯利雅得市主要的Al Haer污水处理厂的出口。这条3m口径的 HDPE 管道铺设到11m深的开挖沟渠中，单根焊接管线长500m。这是第一次使用27台平行起重机将一根直径为3m的500m塑料管单根吊起，然后向下安装11m。 ID278

世界纪录-54英寸HDPE管道水平定向安装挽救了迈阿密

海滩市管道系统

David Mancini President - David Mancini & Sons Inc., Pompano Beach, FL, United States

Bruce Mowry Former City of Miami Beach Engineer, Miami Beach, FL, United States

Roger Williams Engineer - AECOM Water, Coral Gables, FL, United States

Brian Dowart Brierley Associates, Syracuse, NX United States

迈阿密海滩拥有并运营着一条5200 LF 54英寸的主力干管，将迈阿密海滩24 MGD未处理污水全部输送到处理厂。与沿海社区的许多基础设施一样，这条建于1977年的主力干管正在老化。作为污水输送的唯一方式，如果这一主力管道故障将导致数百万加仑的未处理污水沿着世界上最受欢迎的旅游目的地之一的城市化走廊排放。它将污染原始和生态敏感的水道和海滩。为了减轻此类风险，纽约市及其设计标准专家发布了一份RFP，预算为1000万美元，用于设计和建造一条新的54英寸FM管道。由于旅游业的重要性，且避免交通拥堵，采用4600 LF非开挖安装，该设计方案的最低预算超过1400万美元。冒着推迟项目的风险，纽约市和设计标准专家咨询了最低投标的建筑公司，进行评估并在预算范围内交付项目。使用 HDD技术，可以实现超过4,300 LF的创纪录拉管长度。在道路中心试验双串方法有效缓解了交通拥堵和居民出入限制。HDD经过精心规划和设计。在选择管道材料时，压力等级、使用寿命、弯曲半径、回拉力、覆盖深度、土壤条件、成本和腐蚀都被考虑在内。相比钢铁和球墨铸铁管道，HDPE减少了400万美元成本。然而节省成本不是HDPE管道成功的亮点。迈阿密海滩恶劣的盐水环境是现有管道内部和外部腐蚀的原因。HDPE 管道不受这两者的影响，得到该市工程专业人士认可。除直接减少400万美元成本外，未来的泵送成本还将随着HDPE 管道投入使用而节省。本文将详细讨论选择合适管道材料的过程，并将讨论54" HDPE管道系统的安装、规划、挑战和成功。 ID285

3B组-创新

新一代高性能聚乙烯压力管道

AjayTaraiya, Peter Degen hart, Maria Soliman, Ralph Handstanger,Mark Boerakker

Sabie, Geleen, Netherlands

自用于压力管道以来，聚烯烃已不断改进创新以满足对其性能提出的更高要求，并凭借新的树脂配方，进一步扩大了应用范围。今天，我们继续挑战极限，提供更好的解决方案。本文将重点介绍使用我们开发的专用料生产双向拉伸聚乙烯和聚丙烯管道，以及设计制造的连续直列双轴管生产线。管道的耐内压、耐慢速裂纹扩展和耐二氧化氯性已分别根据ISO 1167-1、ISO 13479和ASTM F2023进行确定。

我们通过使用32mm和63mm外径的管道获得的这些结果。新一代聚烯烃管材在整个性能范围内都显示出很大进步，从耐内压到耐二氧化氯性能提高了两倍，耐慢速裂纹扩展性能提高了十倍。该解决方案旨在满足当今和未来的需求，为聚烯烃管道开辟新的应用领域提供了可能。 ID172

再加工PVC的耐慢速裂纹扩展性

Andreas Frank, Mario Messiha Polymer Competence Center Leoben GmbH, Leoben, Austria

Gunter Dreiling Borealis AG, Vienna, Austria

Norbert Schuler

Frankische Rohrwerke Gebr. Kirchner GmbH &Co. KG, Germany, Konigsberg in Bayern, Germany

Jens-Martin Storheil Pipelife International GmbH, Vienna, Austria

Erwin Mayrbaurl Poloplast GmbH & Co KG, Leonding, Austria

Stuart Ramella Polypipe Civils Ltd., Loughborough,United Kingdom

Frank Krause Rehau, AG & Co. KG, Rehau, Germany

Rudi Berning DYKA, Steen wijk, Netherlands

Philippe Gabriels Vynova Group,"fessenderlo, Belgium

Alpay Aydemir WavinT&L Dedemsvaart, Netherlands

Thomas Koch University of Technology Vienna, Vienna, Austria

Florian Arbeitevy Gerald Pinter Montanuniversitaet Leoben, Leoben, Austria

几年来，欧洲塑料管道行业一直在支持减少塑料管道碳足迹的活动。按照现有标准，到2017年，已有超过240,000吨回收聚烯烃和超过110,000吨回收 PVC 用于非压力管道应用。

为了满足非压力管道100年甚至更长的预期寿命，材料对裂纹产生和缓慢裂纹扩展 (SCG) 的长期抵抗力是一个重要的材料参数。特别是在再生塑料的情况下，必须特别注意仔细评估抗长期机械断裂失效性能。虽然对于PE和PP有几项关于对再生材料抗裂性影响的代表性研究，但几乎没有再生PVC的科研报告。因此，本文重点研究重复再加工对PVC抗SCG性能的影响。

为快速表征SCG阻力，已针对PE压力管道等级开发了CRB测试。对于目前的研究，最初的重点放在了CRB测试对PVC的一般适用性和敏感性，以及对材料重复再加工后耐 SCG 性能变化的调查研究。因此，制造并表征了具有三种不同 K 值的PVC-U管道混配料，验证K值对材料的耐SCG性能的影响。此外，这些混配料反复切碎和再生产多达10次，并在每次再加工步骤后进行测试。SCG失效曲线表明，即使经过10个再加工步骤，SCG抗性也没有受到显著影响，证实了PVC-U抗开裂性能对重复加工不敏感。 ID197

智能二氧化钛优化塑料管道配方，实现经济和环境可持续发展

Andrew White FP-Pigments Oy, Bromsg rove, United Kingdom

使用新型初级遮光颜料作为二氧化钛的部分替代品，为塑料配方设计师提供显著提高产品性能，降低成本的机会。“固定色散”7 新一代 TiO2可保持最佳光学效率，从而使管道混配料中所有的二氧化钛颗粒使用效率最大化，同时保持经济上的可持续性优势。此外，为了保持产品质量和性能，与传统 TiO2相比，新一代 TiO2的碳足迹显著降低，提供了更可持续的技术解决方案。替换PVC管材配方中10-35wt%的TiO2时，独特的颗粒形态和功能使管材制造商能够更好地优化其配方并提高PVC管道系统的整体性能。

本文将综述这项技术，介绍使用智能二氧化钛改进的可持续PVC混配料的最新实验室结果以及碳足迹的减少。 ID250

PVC-U 管道纳米添加剂的测试和评估

Enrico Boccaleri

Universita del Piemonte Orientale, Dipartimento di Scienze e Innovazione Tecnologica, Alessandria, Italy

在过去的几十年中，纳米结构材料作为塑料添加剂的研究涉及几种聚合物材料，但只有有限的研究和出版物涉及PVC。为了测试和评估不同纳米添加剂对材料最终结构和功能作用，本项目以U-PVC管道应用为研究背景。该研究的目标集中在工业需求上，并在一项为期3年的研究中涉及意大利七家相关PVC管道生产商。为了满足生产商和混配商的需求，两种用于给水和污水处理的传统硬质PVC-U配方（见表1）用0.31-5份不同量的纳米材料进行了改性。选择纳米添加剂是考虑到的商业可用性，且材料加工完全符合生产工厂设备的中试规模。

表1 PVC-U配方-纳米添加剂选自层状无机材料、混合纳米粒子(POSS)和碳纳米管

该研究强调了纳米结构添加剂在添加量低于2.5份时即可显著改变聚合物材料性能的能力。机械性能方面的改进最为显著，在刚性增强的同时，增强拉伸强度和伸长率（即纳米增强）。此外，还进行了与组合物相关的热稳定性、凝胶化和内应力相关的测试。 ID251

4A组-设计

HDPE管道基本安装和工程安装

Amster Howard Civil Engineering Consultant, Lakewood, United states

最新版AWWA M55的亮点是管道埋地更深、回填成本更低且环保、承包商和检查员统一语言、更小管道安装简化以及允许在恶劣土壤条件下施工，这些均使 HDPE 压力管道用户受益。美国自来水厂协会（AWWA）手册于2020年出版，M55 PE管道-设计和安装第二版中的设计和安装建议有重大更新。设计方面的更新，包括更高的土壤反应模量（Ez）、复合 E'值使用、统一土壤等级的使用、土工布的使用和术语。安装方面的更新是关于沟槽宽度、流动性填充、检查和土壤测试以及压实要求的修订信息。

这些更新反映了ASTM D2774热塑性压力管道地下安装标准实践的最新修订。

第二版M55鼓励对埋地压力PE管道使用基本安装和工程安装。基本安装是用于足够坚硬的 HDPE 管道，不需要特殊的垫层和嵌入，用于没有活荷载的浅埋，以及稳定的沟槽壁支撑。在这种情况下，可以将HDPE管铺设在沟槽底部，并用开挖的压实土回填。这涵盖了大多数HDPE压力管道安装。对于其他条件，工程安装意味着选择 HDPE 管和相应的安装细节，以满足挠度、抗压强度和屈曲要求。工程安装方法建议在管道顶部使用未压实的垫层和未压实的填充区。 ID125

大口径埋地管道的安装

Peter Sejersen TEPPFA aisbl, Brussels, Belgium

在九十年代后期，对埋地热塑性塑料管道的行为进行了一项研究。该项目的参与者来自塑料管道行业以及外部组织。作为顾问，六位管道设计领域的领先专家，不一定是塑料管道设计专家，参与了实验项目，研究内容包括一些不太理想的安装环境，以充分了解安全安装的边界线。

该研究发布了一份实验工作总结报告，其中包括对研究期间监测的管道土壤相互作用过程的分析，附有一个简单的设计图，解释了作为管道刚度等级和安装质量函数的短期和长期挠度。结果已在塑料管道会议上公布，并被用于标准化工作，例如制定中的CEN TS 15223地埋热塑性塑料管道系统的验证设计参数：尽管物理规则保持不变，但世界已经改变。大口径下水管道对防水的需求使塑料管道解决方案在欧洲的市场份额显著增加，这得益于EN 13476标准的引入，该标准描述了设计和生产结构壁管的多种不同方法。因此，研究人员决定通过增加对大口径结构壁管道的现场测试和测量来扩展埋地管道研究，以扩大应用范围。

丹麦试验场在“良好”、“中等”和“差”条件下安装了符合EN 13476的SN2和SN4 PE管道。使用的土壤是允许管道简易安装的磨碎的沙子和淤泥混合物，覆盖层深度为1m。在组装后回填之前、回填至顶部后、完成后以及3周、3个月和18个月后测量了挠度。芬兰和瑞典的其他测试项目中，安装受到流量负载的严重影响。

研究结果验证了该方法在大口径管道（直径高达3000mm）上的有效性。此外，还推出了一种新的计算工具。当安装参数超出既定参数范围时，可以使用该工具。

ID143

用于穿越地震断层的HDPE输水管道的分布式应变监测

系统的设计

Peter Hubbard

Department of Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley, CA, United States

Linqing Luo, Ph.D Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, United States

Andrew Yeskoo, RE.

Department of Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley, CA, United States

Kenichi Soga, FREng

Department of Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley, CA, United States

Gus Cicala, Krista Moita Araica, Marshall McLeod, P.E

East Bay Municipal Utility District, Oakland, United States

地震活动断层对地下输水管道构成风险，其量化可能非常复杂。管道和土的相互作用应把包含故障类型、滑移率、管道几何形变和土壤条件等所有因素。对于跨越断层的关键管道，HDPE已成为一种有吸引力的选择材料，因为它可以适应大的变形。使用HDPE可提高这些管道的稳健性，但它无法告知公用事业单位有关管道的实际变形状况。

当断层位移足以使管道破裂时，可以简单地视未来会出现大的破裂。在HDPE管道安装分布式监控系统，该解决方案既提高了供水系统的稳定性，又提供了可用于在未来做出资产管理决策的信息源，例如在因断层滑移而严重变形的管道中减少压力积聚的干预措施。

我们设计了一个分布式监控系统来监控两条穿过加利福尼亚州奥克兰海沃德断层的 HDPE 输水管道。该系统基于光纤分布式应变传感 (DSS)。本文介绍了监测系统的设计过程，以及实验室测试和经验教训。 ID311

4B组-可持续发展

PVC管道回收的成本效益分析

Alessandro Marangoni Althesys Strategic Consultants, Milano, Italy

基础设施的质量是关键驱动因素，可以最大限度发挥公用事业管网的性能， 也可以最大限度降低管网运营对相关环境的影响。给水和排污管道是为市民提供满意服务的关键要素。它们的报废管理是可持续发展的重要驱动力。

根据循环经济的原则，管道拆除后的回收利用是减少整体环境影响的重要手段。PVC管道能够多次机械回收，而不会对其长期性能产生任何影响，在回收和回收利用时会带来许多好处。

本研究的目的是使用成本效益分析方法以货币形式估计PVC管道回收的效益。财务分析考虑了德国、法国和意大利公用事业公司在供水和排污管网中使用的PVC管道。一方面，该分析考虑了每个国家在PVC管道使用寿命结束时的回收、分离和处理成本。另一方面，该研究考虑了管道废物处理节省、回收管道材料的价值、碳排放节省、回收业务对经济和就业的积极影响。最初的结果对成本平衡产生了积极的影响；回收带来的好处超过了它的成本。更多调查结果将突出不同国家的具体特征。

几十年来，PVC行业已实现了回收目标。本研究通过使PVC管道回收的货币价值可见，鼓励公用事业公司及其承包商进一步加强其拆除管道的回收。

这项工作的重点是PVC管材的回收利用以及它给整个环境和经济系统带来的净效益。 ID154

欧洲塑料管道行业的回收承诺

Ludo Debever; Peter Sejersen TEPPFA aisbL Brussels, Belgium

欧洲塑料战略是欧盟的优先事项。加大塑料回收(PCRs) 至关重要，这也是循环塑料联盟成立的原因。该联盟将聚集塑料价值链中的公共和私人利益相关者，以促进更多回收塑料的自愿行动和承诺，并确保到2025年欧洲有1000万吨回收塑料用于新产品。

欧洲塑料管道和管件行业已签署了循环塑料联盟宣言，正在启动和实施活动以履行承诺。本文描述了支持再生材料在管道应用中增长的背景和举措，并概述了迄今为止取得的一些成就和摆在我们面前的挑战。挑战是如何使来自许多不同废品的回收材料保持产品性能和耐用性。业界认为，回收目标不应以牺牲产品的适用性或预期寿命为代价，这一点至关重要。

目前，大多数欧洲产品标准都限制使用回收材料，因此需要对这些标准进行修改，同时需要研究以证明耐用性。因此，标准中材料条款的更改是优先事项之一。其他重要的活动是在行业合作伙伴的支持下，以CEN/TC155 WG28为首，开发新的、更快的测试方法，以及作为CEN/TC155 WG25的工作的第一步，正在进行的术语协调工作。此外，还需继续开放在允许使用再生材料方面过于严格的国家产品标准。最后，但并非最不重要的一点是，强调再生成分第三方认证的市场重要性。本文还将介绍一些认证计划（例如 VinylPlus® 产品标签）。

本文将描述挑战和采取的行动以及取得的成果。 ID193

PVC可持续稳定剂系统-30年钙基稳定剂

Stefan Fokken BaerlocherGmbH, R&D, Unterschleissheim, Germany

30多年前，来自欧盟非政府组织压力以及PVC制品报废处理引发了关于PVC及其添加剂可持续使用的激烈讨论。基于铅和镉基稳定剂的PVC稳定剂生产商和下游用户已开发出最终实现完全替代的解决方案。

30年后，欧洲已在所有PVC（包括几乎专门使用铅的管道和配件）稳定剂使用中完全消除了铅的使用。这种替代技术（称为钙/锌或有机钙）主要基于有机化学及钙和锌的羧酸盐。在过去十年左右的时间里，已经以非常高的接受率扩展到世界几乎所有角落，而且不需要强制监管或立法。谁选择了哪个系统，为什么选择？本文将介绍当前现状。

目前选择PVC稳定剂的主要驱动因素（除非产品性能不符合产品标准）仍然是其总成本，考虑到在允许使用化学物质的区域性化学法规框架内的所有运营成本和材料成本（如欧盟REACH）。

此外，配方设计师还考虑了整个系统的可持续性，包括未来的物质监管风险、成品寿命周期结束后的再回收性以及负责任和可持续的原料采购。

展望未来，新的产品管理框架正在开发，以改善PVC添加剂的可持续性，正如Vinyl及其“添加剂可持续性足迹”所推动的，为配方设计师带来了新的挑战和机遇。

欧洲有机锡稳定剂生殖毒性分类的变化，以及其他地区的审查，正在促使下游用户寻找类似的解决方案来替代锡稳定剂的使用。

本文将介绍PVC管材和管件用稳定剂的现状和未来发展趋势。 ID289