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号称超高分子量聚乙烯(UHMW-PE,UHMWPE,UPE)管在工程中的应用

(编辑:admin 日期:2016年02月27日 浏览: 加入收藏 )

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管在工程中的应用


一、超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道技术在我国日渐成熟,越来越多的工程采用了这种管道,成为一种价格适中性能优良的新型热塑性工程塑料,它几乎集中了各种塑料的优点,耐磨抗冲击,自润滑,耐腐蚀、耐低温、卫生无毒、不粘附、不吸水等综合性能。是一种较为理想的管材,被国内冶金、电力、化工等企业广泛采用。


二、管道特性
超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道适应水质流体、固体颗粒、粉体、浆体等,传统的金属管道难以满足的要求,超高分子量聚乙烯 (UHMW-PE)管道都能替代,以极高的耐腐蚀、高耐磨、自润滑吸收冲击等综合性能,在各行业都有广泛的应用;在固体颗粒、粉末、浆体、气体输送方面,有独一无二的优越性。《塑料管磨损试验研究成报告》指出:下列四种不同材料的管道,在相同管径、流速、试验物料、浓度条件下进行试验,其结果为:玻璃纤维增强聚丙烯管平均年磨损厚度11.5424mm/年;工程级聚丙烯管(PP)13.5828mm/年;超高分子量聚乙烯管(UHMW-PE)5.0104mm/年;钢管(A3)36.2424mm/年;试验结果表明,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道耐磨性是钢管(A3)的七倍之多。超高分子量聚乙烯塑料(UHMW-PE)管的独特分子结构,具有极高的抗滑动磨擦能力和质轻的优点,单位管长比重仅为钢管重量的八分之一,使装卸、运输、安装更为方便,且能减轻工人的劳动强度,UHMW-PE管道抗老化性极强,50年不易老化。不论地上架空,还是地下埋设均可。安装时无论是焊接或者是法兰连接均可,安全可靠、快捷方便、无需防腐、省工省力,充分体现出使用超高分子量聚乙烯管道"节能、环保、经济、高效"的优越性。


三、应用效果
1、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道在输送高磨损矿浆中的应用。某矿业公司选矿厂年处理量90万吨,矿石性质复杂,为提高精矿品位,三段闭路磨矿、三段平面、高频振动细筛分级、八道磁、重联合选别、最终精矿-200目90%以上,工艺流程复杂,管道用量大,磨损严重。特别是矿石中含有高岭土等矿泥易粘附堵塞管道。为确保正常生产减少因管道造成的开停车时间,该公司工程技术人员一直进行着不间断的探索与尝试,对地上管道进行翻管转向,延长使用寿命。特别是通廊内环境潮湿,钢管腐蚀严重,采用普通高密度塑管代替钢管解决了耐腐蚀,但管道又不耐磨,使用效果一直不够理想。自1999年底采用了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道,解决了生产当中磨损、腐蚀、堵矿等问题。超高分子量聚乙烯(UAMW—PE)管质轻、柔性好。在作业环境狭窄,不便于使用吊车等其它起重设备的作业场地便于人工操作;在产量大、任务紧、停车检修时间短、管道更换量大的情况下应用,大大缩短了工期,减少了人力物力,提高了工作效率。


2001年下半年该矿业公司选矿厂高扬程双线尾矿输送工程,安装运行近两年来,效果良好。工程双线全长为1950m×2,运行压力为1.6MPa。选用的是螺旋焊管和薄壁超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道钢塑复合管,内层为256×8mmUHMW-PE管,利用了此管的耐磨性、摩擦阻力系数小、不粘附性好、耐冲击、自润滑、耐环境应力、开裂性好、抗内压强度高等特点。外层采用了直径273×6mm的钢卷板管作为耐压层,可将整条管线的耐压等级提高到高压力输送。更适应于长距离野外输送,防止外力破坏作用,拓展了应用领域。全线采用了法兰连接方式,法兰的焊接、管道复合全部采用了工厂化生产,使管线安装又快又标准。2002年3月8日双线一次性试车成功。超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)管,该公司选矿厂水管道、浆体管道,采矿场的压风管道、排水管道已普遍使用的有直径325×15mm、273×12mm、219×10mm、159×10mm、110×10mm,无缝钢管、铸铁管等正在逐步淘汰。


2、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道在井下充填中的应用。某矿业有限公司采矿后为了保证治水效果并确保地表不塌陷,必须用充填料充填采空区以支撑采空区顶板。两矿区多年来就充填管道尝试了多种材料,普料钢丝管易安装不耐磨,一般用不了三个月就磨透跑浆影响正常生产。钢管重量大安装不方便,一般只能用六个月左右。高密质耐磨钢塑复合管价格昂贵,安装极不方便。由于是钢管与高密质塑料复合而成的,一旦内壁的高密质塑料管磨坏就会起皮造成堵管。为了彻底解决这几种管道的缺陷,2001年4月选用了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道,由于质轻搬运、安装方便,巷道转弯不必专门制作弯头,可任意随巷道转弯固定。10月份业庄矿完成2.8万立方米水泥河沙充填料浆。与超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道串联并用的无缝钢管已进行了一次更换。而超高分子量聚乙烯管其磨损量仅4.85%,按磨损30%进行更换计算,使用寿命可达3年以上,相当于无缝钢管6倍之多。新材料的应用产生了较好的经济效益。


3、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道在热电厂粉煤灰管内结垢条件下的应用。我国电力行业粉煤灰排放方式以水力冲灰为主,热电厂水力排灰系统中普遍存在着管内结垢的问题。有些电厂仅一、两年时间灰管内的结垢厚度就可达50-80mm。茌平电厂、广西维尼纶厂等,灰浆经数千米以上管线输送到粉煤灰料场存放,钢管一两年结垢50-70mm,管道每两年酸洗一次(用30%浓度的盐酸外加铁缓蚀剂),除垢后的钢管内表面锈蚀非常严重,表层剥落,底部更甚,入口处100m范围内,结垢、锈蚀更为严重,2001年、2002年两厂分别采用了超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管。利用此管耐磨、耐腐蚀、耐冲击、自润滑、不结垢、耐环境应力开裂性好、抗内压强度高等特点。解决了管道的磨损、结垢、腐蚀等问题,确保生产经济运行。


4、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道在高磨损、高腐蚀条件下的应用。某公司有色金属选矿厂在尾矿中回收钼精矿原采用直径150mm普通钢管,其使用寿命仅在四年左右,加之随着钼精选系统改造完成后,尾矿矿浆量有所增加。为解决这一问题,经过充分论证、计算可采用方案:一是选择高扬程泵;二是更换现有管道增大管径。经过充分论证计算,选择高扬程泵需配套大功率电机,经济上不合算,要更换现在管道,就必需选用耐磨、耐腐蚀的新型管道料,经过进行广泛研究、对比、论证、实地考察,选择了直径(219mm×10mm)超高分子量聚乙烯 (UHMW-PE) 管材,全长2600m。2001年12月18日—22日完成了安装工作并投入使用,运行以来取得了预期效果。


经济效益测算:根据超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道的耐磨强度为普通钢管的7倍,普通钢管使用寿命按4年计算:
(1)超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道(直径219×10mm)总投资48.92万元,其中安装费1.8万元。
(2)普通钢管(直径219×5mm)按现在价格计算总投资32万元,其中安装费2.45万元,拆除这一部分钢管费用为0.7万元。为了稳妥,超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道使用寿命为20年计算,普通钢管需要更换5次,不考虑时间因素采用静态投资计算,总投资(32+0.7)×5=163.5万元。
(3)产生经济效益163.5万元-48.9万元=114.6万元。
同时由于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道的优异性能,减少了日常维护,降低了检修人员工作强度,产生了较好的经济效益和社会效益。


四、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道在其他行业的应用
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道之所以在各行业有着广泛的应用,其决定因素是有着独特的性能和特点,使它在诸多管材中脱颖而出,倍受各行业青睐。除前述耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、卫生无毒、不吸水、不粘附、不结垢、噪声小、轻便等优点外,还具有优异的抗内压能力、耐环境应力开裂性极优,并具有优异的抵抗快速开裂能力,同时具有独特的耐低温、冲击韧性,其原因在于超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)的分子质量高达200万以上,其分子质量越高,分子链越长,晶片间的系带分子数越多,耐环境开裂性愈好。同时由于分子链的运动困难,不易生成大的球晶和形成好的序态,表面能就越大,破裂强度也就越高。其较高的重均分子量也是保证较高的抵抗快速能力的关键因素。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道的这些独特性能,不仅使其在冶金、矿山、电力、化工等行业应用效果好,利用其优异的耐磨性、耐腐蚀性和不粘附性,在热电厂的粉煤灰输送、氧化铝厂的赤泥输送发挥着不可替代的作用。在原油、燃气、天然气、液化气输送上将有着良好的效果。利用其优良的耐冲击性、耐腐蚀性、耐环境应力开裂性、抵抗快速开裂能力、柔性好对于机械振动、地基沉降或发生地震,也能承受一定程度的冲击和变形而不致断裂,因此具有较高的长期安全性。耐低温性极优、可抵抗冷冻破坏具有独特的低温冲击韧性,在寒冷环境和意外冲击力的作用下不会发生脆性破裂,因此在低温环境下的西北、东北等寒冷地区应用该管道输送各种物料的安全性是最为有利的。特别是在南方地区,地下水等其它腐蚀因素对钢管的腐蚀严重,若使用钢管既增加了防腐的费用,其使用寿命和管道的安全性又受到严重影响。而利用超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管道代替钢管在压力小于1.6MPa以下的燃气下游管网应用将发挥出非常好的作用。


注:超高分子量聚乙烯(UHMWPE,UPE)具有小压力下不可焊接性,即UHMWPE通常是不可焊接的,事实上超高管都是骗局,是类似PE100原料的管道,常用的PE100给水管即是,也只有中国才能出现所谓UHMWPE管道的大规模应用。

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