我国滴灌产品质量分析及对策研究

2016-03-24夏康平李建宇

节水灌溉 2016年6期

姚彬，夏康平，李建宇

(中国灌溉排水发展中心，北京 100054)

0 引言

随着“东北节水增粮”、“小型农田水利”和“全国规模化节水示范”等项目实施，区域化和规模化发展成为大陆节水灌溉发展的主要方向和模式，近几年来，西北、华北和南方节水灌溉规模化建设得到快速推动，全国农业节水灌溉发展进入跨越式阶段。截止2013年底，全国微灌面积已达482万hm2(主要为滴灌面积)，2012年和2013年分别新增微灌面积111和63万hm2。同时国家对节水灌溉产品质量高度关注，节水灌溉设备与材料生产企业也愈加重视。几年来农业节水灌溉产品质量整体水平不断提高，但仍有部分企业追求短期利益，粗制滥造、以次充好，扰乱市场秩序，损害公众利益，阻碍产品优化升级。

滴灌作为三大高效节水灌溉技术之一，在节水灌溉发展过程中占有较大比重。滴灌用材料设备是滴灌技术的载体，其质量优劣直接影响滴灌工程质量和效益。为确保工程质量、规范市场、从源头上保障项目顺利实施和长久效益发挥，2012年始连续3年对滴灌产品进行质量抽查，重点检测了全国41家企业92种产品，包括PE管材、PVC管材、滴灌带等3大类。通过对检测结果综合分析，结果显示抽样产品总体合格率在55%左右，抽样产品质量总体上还处于较低水平。

1 滴灌材料设备检测结果

1.1 内镶式滴灌带

共抽查10家企业生产的12个样品，样品公称直径16 mm、公称壁厚0.2 mm。检测结果：7个合格，5个不合格，合格率为58%。不合格项目依照不合格率大小依次为炭黑含量、拉伸性能和公称壁厚。影响内镶式滴灌带不合格的因素主要是炭黑含量低，占不合格项目的60%。公称壁厚不合格主要表现为壁厚偏小。内镶式滴灌带样品检测结果统计见表1。

表1 内镶式滴灌带样品检测结果统计表

1.2 单翼迷宫式滴灌带

共抽查20家企业生产的25个样品，样品公称直径16 mm、公称壁厚0.2 mm。检测结果：20个合格，5个不合格，合格率为80%。不合格项目依照不合格率大小依次为公称外径、流量均匀度、耐静水压、拉伸性能和爆破压力。公称外径不合格主要表现为外径偏大。单翼迷宫式滴灌带样品检测结果统计见表2。

1.3 PVC管

共抽查了11家企业生产的26个样品，公称管径从63～160 mm，公称压力0.25～0.63 MPa。检验结果： 1个合格，25个不合格，合格率为3.8%。各检测项目合格率分别为外观100%、外径尺寸23%、壁厚尺寸65%、密度81%、微卡软化温度88%、落锤冲击100%、静液压试验58%和环刚度100%。不合格项目依照不合格率大小依次为外径、静液压、壁厚、密度和微卡软化温度。

表2 单翼迷宫式滴灌带样品检测结果统计表

在管径不合格项目中，管径偏大的占95%，外径偏小的占5%；在壁厚不合格项目中，壁厚偏大的占44%，壁厚偏小的占55%；在管密度不合格项目中，密度偏大的占80%，密度偏小的占20%。PVC管样品检测结果统计见表3。

表3 PVC管样品检测结果统计表

1.4 PE管

共抽查了10家企业生产的24种样品，公称管径从63～110 mm，公称压力0.40～0.80 MPa。检验结果：6个样品合格，18个样品不合格，合格率为25%。各检测项目合格率分别为外观100%、管径尺寸63%、壁厚尺寸62%、静液压试验54%、断裂伸长率92%、纵向回缩率100%、氧化诱导时间79%。不合格项目依照不合格率大小依次为静液压试验、外径、壁厚、氧化诱导时间和断裂伸长率。在管径不合格项目中，外径偏大的占56%，外径偏小的占44%；在壁厚不合格项目中，壁厚偏大的占63%，壁厚偏小的占37%。PE管样品检测结果统计见表4。

表4 PE管样品检测结果统计表

1.5 滴灌用薄壁PE软管

共抽查了4家企业生产的5种样品(其中4个公称外径32 mm、一个公称外径63 mm)。对软管的外观、尺寸、拉伸强度、断裂伸长率、20 ℃水压试验(瞬时爆破压力)五项指标进行测试。因滴灌用薄壁PE软管没有相关的行业或国家产品标准，依据QB/T 3803-1999 (喷灌用低密度聚乙烯管材)规定，对外观、拉伸强度、断裂伸长率、20 ℃水压试验4项指标结果进行判定，全部合格。对管径和厚度未作判定。在4个公称直径32 mm的样品中、样品壁厚偏差较大，分别为1.02、0.91、0.87、0.81和0.78 mm。滴灌用薄壁PE软管样品检测结果统计见表5。

2 主要质量问题及原因分析

2.1 内镶式滴灌带主要质量问题及原因分析

2.1.1炭黑含量低

GB/T19812.3《内镶式滴灌管带》第7.8条规定：炭黑含量应为2.25%～0.25%。测试的不合格样品的炭黑含量较低，含量在0.63%～1.46%，远低于标准规定值。

滴灌带中炭黑主要是起到控制透光率、吸收一定数量紫外线达到抗老化作用。炭黑含量过多或偏少都会影响滴灌管带的质量。炭黑含量过高容易造成聚烯烃分子链产生断裂，发生热老化，降低材料强度，在产生脆性破坏的同时加速滴灌带老化破裂；炭黑含量过低造成产品无法屏蔽紫外线，老化时间缩短，同时影响产品透光率，造成藻类产生、堵塞流道；

造成炭黑含量偏低主要原因：一是企业使用再生料，难以控制炭黑确切含量；二是炭黑价格较高，按标准要求添加，增加滴灌管带生产成本。

2.1.2拉拔伸长率大

GB/T19812.3第7.6条规定：滴灌带试样应能承受130 N试验压力而不出现断裂现象，试验前后间距的变化量不应大于5%。测试的两个不合格样品在承受130 N试验压力下均未出现断裂现象，但是试验前后间距的变化量分别为23%和16.5%。

滴灌管带伸长率指标主要是防止伸长率过大，造成铺设过程中管带壁变薄，形成细孔、甚至断裂，影响使用。造成耐拉拔性能不合格的部分原因:一是部分企业生产技术不能满足生产要求；二是聚乙烯树脂原料不符合标准要求,或使用大量再生料。

2.2 单翼迷宫式滴灌带主要质量问题及原因分析

2.2.1管径偏大、壁厚偏小

GB/T19812.1-2005《单翼迷宫式滴灌带》第7.2条规定：公称直径16 mm单翼迷宫式滴灌带极限偏差为 0.3 mm、公称壁厚0.20 mm的极限偏差为-0.02 mm～+0.04mm。测试的不合格样品公称直径偏大，最大偏差值达到+0.5 mm；壁厚偏小，最大偏差值达到-0.03 mm。

与标准旁三通等管件连接时，管径偏大易折叠、难以锁紧，造成连接处漏水；壁厚偏小，致使滴灌带耐拉拔性能弱，伸长率大、耐水压性能不强，工作时易造成滴灌带爆裂。规格尺寸不合格的主要原因：一是原材料不符合要求或是使用再生料，从模口到冷却段收缩率比预期小；二是生产工艺控制不满足要求；三是生产设备或模具不符合要求，或是使用时间长，磨损严重。

2.2.2爆破压力偏低

GB/T19812.1第7.7条规定：试样的瞬时爆破压力不应小于额定工作压力的2倍。测试的一个不合格样品的爆破压力为额定工作压力的1.86倍。

滴灌带爆破压力反映了滴灌带所能承受的最大内压力，是指在充满压力水并不断加压情况下，滴灌带管壁所受应力逐渐超过材料屈服强度并发生塑性破坏时的极限荷载或失效压力。滴灌带爆破压力低主要原因是生产滴灌带的原料中添加其他材料过多，如添加次生料、再生料等。导致滴灌带塑料性能严重下降、强度不够，致使爆破压力低。

2.3 PVC管主要质量问题及原因分析

2.3.1管径偏大、壁厚偏小

抽样样品管径从63～160 mm，公称压力0.25～0.63 MPa。依据GB/T 23241-2009《灌溉用塑料管材和管件基本参数及技术条件》判定，样品公称尺寸主要表现为管径偏大，壁厚偏小。部分样品实测值超过管径极限上偏差一倍以上，如110 mm管径极限偏差上限值为0.4 mm，实测值达到0.8 mm。实测壁厚偏差常出现负值，壁厚极限偏差下限值为0，实测最小值达到-0.50 mm。

尺寸不合格会引起管和管件在装配时配合不好，影响正常使用，壁厚出现负偏差甚至会影响产品的力学性能，容易导致管道破裂等。不合格的主要原因：一是部分企业生产设备的精度本身就不能满足要求；二是部分企业故意减小壁厚、节省成本；三是碳酸钙用量过大或用重钙替代轻钙，以致从模口到冷却段收缩率比预期小。

2.3.2耐静液压能力低

耐静液压试验是确定PVC管恒定温度下，对恒定内液压力的抵抗能力。GB/T 23241-2009第5.2.4条规定：在恒温20 ℃时、规定的试验压力下，试样保压1 h，应无破裂、无渗漏。试验样品主要表现在耐压时间短或未到试验水压力已破裂。耐静液压压力低主要影响管道的安全性、可靠性和使用寿命。其主要原因：塑料原料不符合要求、生产工艺不规范、或管壁厚太薄。

2.3.3密度偏大

GB/T 23241-2009第5.2.4条规定：管密度应为1 350～1 550 kg/m3。测试样品主要表现为密度偏大，密度偏大会导致产品综合性能下降。密度偏大主要原因是部分企业为节省成本无机物填料多，或重钙代替轻钙。

2.4 PE管主要质量问题及原因分析

2.4.1耐静液压能力低

耐静液压试验是确定PE管恒定温度下，对恒定内液压力的抵抗能力。GB/T 13663-2000《给水用聚乙烯(PE)管材》第6.4条规定：在恒温20 ℃时、规定的试验压力下，试样保压100 h，应无破裂、无渗漏。试验样品主要表现在耐压时间短或未到试验水压力已破裂。耐静液压能力低主要影响管道的安全性、可靠性和使用寿命。其主要原因：一是聚乙烯原料不符合相对应的级别划分，低级别原料生产高级别管材；二是生产工艺不规范；三是二次料或多次料占比大。

2.4.2公称直径和壁厚偏差大

抽样样品公称管径从63～110 mm，公称压力0.40～0.80 MPa。依照GB/T 13663-2000第6.3条判定，样品主要表现为管径和壁厚偏差超过极限偏差上下限。尺寸不合格会引起管材和管件在装配时配合不好，影响正常使用，壁厚出现负偏差甚至会影响产品的力学性能，容易导致管道破裂等现象。其主要原因：一是部分企业生产设备精度本身就不能满足要求；二是部分企业故意减小尺寸节省成本；三是使用回收料，通过加大壁厚来增强耐压能力。

2.4.3氧化诱导时间偏小

氧化诱导时间是评价材料在成型加工、储存、焊接和使用中耐热降解能力的指标，用以评定塑料的防热老化性能。依照GB/T 13663-2000第6.5条规定：在200摄氏度氧气条件下开始发生自动催化氧化反应的时间应大于等于20 min。测试样品主要表现为氧化诱导时间偏小。氧化诱导时间偏小影响PE管道的使用寿命。其主要原因：一是塑料原料不符合要求；二是回用料不符合要求；三是生产工艺不符合相应级别原料工艺控制范围。

2.5 滴灌用薄壁PE软管主要质量问题及原因分析

滴灌用薄壁PE软管相关标准正在编制过程中，此次检测依据QB/T 3803-1999对样品的外观、拉伸强度、断裂伸长率、20 ℃水压试验(瞬时爆破压力)四项指标进行测试。因QB/T 3803-1999规范的产品规格不包含薄壁PE软管，故未对规格尺寸做出判定。但从检测结果看，同规格产品管径和壁厚差距都比较大，如公称直径32 mm软管，管径范围30.8～31.93 mm，壁厚范围0.78～1.02 mm。其主要原因是没有相关国家或行业产品标准予以规范。