用于各介質(zhì)輸送的管材主要有兩大類(lèi):一類(lèi)是金屬管,另一類(lèi)是塑料管。在金屬管材中,鋼管價(jià)格低,強(qiáng)度高,一直占主導(dǎo)地位。但由于鋼管有耐腐蝕性差、易磨損、不易聯(lián)接等缺點(diǎn),人們一直想開(kāi)發(fā)出新型管材將其取代。不銹鋼管及銅、鋁管等雖在一定場(chǎng)合下耐腐蝕性好,但長(zhǎng)距離輸送成本太高。塑料管材自從工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái),在各領(lǐng)域得到廣*應(yīng)用,特*是在排水管路施工中大量取代了傳統(tǒng)的鋼管。然而,單一的塑料管材也存在其致*缺點(diǎn);一是耐熱性差,長(zhǎng)期使用溫度不*過(guò)60℃;二是剛性不好、耐壓性差,因而不能廣*地取代傳統(tǒng)鋼管。為此眾多科研及企業(yè)單位*相開(kāi)發(fā)性能*加好、價(jià)格適中的新型管道。
一、
超高分子量聚乙烯管及鋼襯超高分子復(fù)合管
超高分子量聚乙烯是一種好的工程塑料,其耐磨性,沖擊強(qiáng)度,耐低溫性好,尤*是耐磨性及潤(rùn)滑性,均優(yōu)于其它塑料材料。但由于UHME—PE樹(shù)脂分子量大(約150—400萬(wàn)),熔體粘度高,流動(dòng)性差,因此,管材擠出速度慢,生產(chǎn)周期長(zhǎng)。管材的特點(diǎn)如下:
1、*沖擊性。 *環(huán)境應(yīng)力、開(kāi)裂能力、*刻劃能力強(qiáng),其中*沖擊強(qiáng)度常溫下是PE100的10倍以上,-30℃時(shí)是PE100的16倍以上;*開(kāi)裂能力是PE100的2倍左右,而且環(huán)境溫度越低,*沖擊能力越強(qiáng)。它的這種*凡的柔韌性,使得它無(wú)需復(fù)合鋼管,便可以抵御各外力沖擊、地殼變形,而且比鋼管*安*、*可*。
2、耐磨性是鋼的4~7倍,聚乙烯、聚*烯的10倍,是PE的2.3倍,輸送粉煤灰一類(lèi)小顆粒漿體效果*佳。
3、是一種飽和分子團(tuán)結(jié)構(gòu),化學(xué)性能很穩(wěn)定,能耐各腐蝕性介質(zhì)和有*溶劑的侵蝕,比聚乙烯、聚*烯、尼龍、ABS等塑料*耐腐蝕。
4、具有不粘著性,它的化學(xué)和物理*性低于普通塑料,例如聚乙烯*性為9,它*有1。比金屬材料當(dāng)然*低,所以普通粘接劑對(duì)其不起作用。同樣,結(jié)垢物質(zhì)也難以附著。只要漿體流速*到2.3~4.6米/秒,結(jié)垢就難以形成。即使長(zhǎng)期緩慢積累形成垢層,也不牢固,容易清除。而且酸洗無(wú)需加緩蝕劑,酸洗后表面光滑如初,管壁不受侵害。
5、理論使用時(shí)間可達(dá)幾*年,它的老化速度和脆化速度很緩慢,埋地使用50年,其機(jī)械性能僅降20%左右,管材防老化性能優(yōu)于PE100,聚乙烯管道*老性能高出PE100管材1/4左右,*紫外線(xiàn)性能與PE100相同。
6、摩擦系數(shù)僅為新鋼管的1/6,普通聚乙烯的1/5,橡膠的1/20,聚*烯的1/2。管道的流動(dòng)系數(shù)“C”為160。而新鋼管*有130,舊鋼管則下降到95,對(duì)于灰漿輸送這種惡劣工況,鋼管的“C”指數(shù)*有60~80。而且它的耐磨性和不粘性、耐腐蝕性又可使管壁*終保持光滑暢通,流通能力高出鋼管50%以上,使傳輸系統(tǒng)長(zhǎng)期保持低壓暢通狀態(tài)。
7、*拉屈服強(qiáng)度和*拉斷裂強(qiáng)度較高,熱變形溫度高出普通塑料十幾度,而冷脆溫度幾乎沒(méi)有下限,加之100*的延伸率,所以,可在較大溫度范圍內(nèi),承受較大的管子應(yīng)力,吸收沖擊載荷和關(guān)停出現(xiàn)的水壓波動(dòng)。
8、焊接工藝簡(jiǎn)便、直觀、效率高,焊縫強(qiáng)度*過(guò)管材本體,為長(zhǎng)距離管道,特*是中、高壓管道的安裝提供了方便。無(wú)需防腐,便于搬運(yùn)鋪設(shè),允許根據(jù)地形變化改變走向。它的安裝費(fèi)用一般僅為鋼管和鋼塑復(fù)合管的五分之一左右。
9、價(jià)格較為適中。中等直徑,中、低壓管道的工程總造價(jià)比無(wú)縫鋼管要低,*低于復(fù)合管和合金管道,而使用時(shí)間卻高于鋼管6倍以上、復(fù)合管4倍以上。
10、適用于原油集輸管線(xiàn),因原油集輸管線(xiàn)大部分在偏遠(yuǎn)地區(qū)敷設(shè),地況地貌復(fù)雜,氣候變化大等不利條件,所以其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕,安裝施工方便,耐低溫性強(qiáng),*老化,所以對(duì)原油集輸管線(xiàn)敷設(shè),其優(yōu)點(diǎn)*為突出。
11.保溫性能:導(dǎo)熱系數(shù)比鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)要小很多,因此,除有特*要求外,一般不需要采取保溫措施。
11.超高分子鋼管復(fù)合管解決了所有塑料管不耐高壓的缺點(diǎn),用鋼管和超高分子管復(fù)合,可承壓10Mpa以上,既耐高壓又耐磨。
二. 化學(xué)交聯(lián)聚乙烯管材
交聯(lián)聚乙烯管以高密度聚乙烯作為主要原料,通過(guò)高能射線(xiàn)或化學(xué)引發(fā)劑的作用,將線(xiàn)型大分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),生產(chǎn)出的交聯(lián)聚乙烯管材可以在-75℃—+110℃和0.6Mpa壓力下長(zhǎng)期使用。
交聯(lián)聚乙烯管材具有好的耐環(huán)鏡應(yīng)力開(kāi)裂性、耐熱性、耐蠕變性、較高的*撕裂性及*缺口開(kāi)裂性,并克服了普通聚乙烯對(duì)填料的敏感性,既使配混較多的改性填料如增*劑、導(dǎo)電填料、阻燃劑等。
無(wú)論是用化學(xué)方法還是用物理機(jī)械方法使聚乙烯交聯(lián),均可以改善聚乙烯的性能。聚乙烯交聯(lián)后,耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、電*緣性、阻燃性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、耐蠕變性等都得到較大的提*。缺點(diǎn)是耐磨、耐壓性差。
三、鋁塑復(fù)合管
在所有金屬——塑料復(fù)合管中,引人*目的是鋁塑復(fù)合管。這種管的外壁和內(nèi)壁各為一層高密度聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯,中間為一層薄鋁板焊管;鋁管與內(nèi)外壁層聚乙烯之間各右一層粘合劑牢固粘結(jié)。缺點(diǎn)是長(zhǎng)期使用內(nèi)壁塑料管與中間鋁管易剝離。
四、鋼骨架塑料復(fù)合管
塑料管如PVC管、PP(聚*烯)管、PE(聚乙烯)管等具有優(yōu)良的*腐蝕性能,但其耐壓強(qiáng)度較低,雖然交聯(lián)聚乙烯較好地解決了耐熱性和耐老化問(wèn)題,但該管材仍存在剛度和耐壓能力偏低,以及氣液阻隔性差的問(wèn)題,在一*程度上限制了其廣*應(yīng)用;玻璃鋼管成本較高,耐磨性較差;襯塑、鋁塑復(fù)合管則由于管壁內(nèi)外塑料被它們包覆的鋼管或鋁管完*隔離開(kāi)來(lái),此類(lèi)產(chǎn)品雖耐壓較高,但在使用的過(guò)程中因金屬和塑料的熱收縮相差太大(線(xiàn)膨脹系數(shù):PE/鋼=10),長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)因兩者間滑動(dòng)易產(chǎn)生剝離,仍會(huì)造成中間的金屬管和腐蝕性介質(zhì)接觸而被腐蝕以致管道的泄漏。鋼骨架塑料復(fù)合管則是結(jié)合塑料的耐腐蝕性與金屬鋼絲的高*度各自的優(yōu)勢(shì),即管壁的內(nèi)外層塑料通過(guò)管壁中間的金屬網(wǎng)孔連接為一體,解決了因雙方熱收縮差異較大易剝離的問(wèn)題。缺點(diǎn)是耐磨和耐壓不及超高分子管,電熔接頭不牢靠,法蘭接頭需經(jīng)常*換墊片。