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UHMW-PE超高分子量聚乙烯耐磨管的應用及檢測探索


作者:科標公司-張弛 來源:www.0656279.com 時間:2019-3-27 14:36:07 瀏覽次數:

超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道技術在我國日漸成熟,越來越多的工程采用了這種管道,成為一種價格適中性能優良的新型熱塑性工程塑料。

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超高分子量聚乙烯耐磨管

一、超高分子量聚乙烯耐磨管簡介:

    超高分子量聚乙烯耐磨管是采用特殊的擠出機和特殊設計的模具將超高分子量聚乙烯連續擠出成型的。這種管材綜合性能優越,耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自身潤滑、抗沖擊性能在所有塑料中為zui高值,耐磨性能優于聚四氟乙烯、尼龍、碳鋼等材料,可長期在-169至+80℃條件下工作,被稱為"令人驚異"的工程塑料!


 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE英文全稱是ultra-high molecular weight polyethylene pipe)是由乙烯、丁二烯單體在催化劑的作用下,聚合而成的平均分子量大于200萬的熱塑性工程塑料。該材料綜合性能可長期在-269至+80℃條件下工作,被稱為"令人驚異"的工程塑料,超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW---PE)管道技術在我國日漸成熟,越來越多的工程采用了這種管道,成為一種價格適中性能優良的新型熱塑性工程塑料。

二、超高分子量聚乙烯耐磨管的特點及優勢如下:

  1、超高分子量聚乙烯管具有極高的耐磨特性:  UHMW-PE管的獨特分子結構,使它具有極高的抗滑動摩擦能力。耐磨性高于一般的鋼管4-7倍,不銹鋼的27.3倍。是酚醛樹脂的17.9倍,尼龍六的6倍,聚乙烯的4倍,年磨損率平均值 0.58㎜ ,大幅度提高了管道的使用壽命。

  2、超高分子量聚乙烯管具有極高的耐沖擊性:

   在現有的工程塑料中本產品的沖擊韌性值zui高,許多材料在嚴重或反復爆炸的沖擊中會裂紋、破損、破碎或表面應力疲勞。超高分子量聚乙烯管按GB1843標準,進行懸臂梁沖擊實驗達到無破損。

   3、超高分子量聚乙烯管具有優良的化學穩定性:

   超高分子量聚乙烯管可以耐烈性化學物質的侵蝕,除對某些強酸在高溫下有輕微腐蝕外,在其它的堿液、酸液中不受腐蝕。可以在濃度小于80%的濃鹽酸中應用,在濃度小于75%的硫酸、濃度小于20%的硝酸中性能相當穩定。

   4、超高分子量聚乙烯管具有良好的自潤滑性:

   超高分子量聚乙烯gauntlet內含蠟狀物質,且自身潤滑很好。摩擦系數(196N,2小時)僅為0.219MN/m(GB3960)。自身滑動性能優于用油潤滑的鋼或黃銅。特別是在環境惡劣、粉塵、泥沙多的地方,本品的自身干潤滑性能更充分的顯示出來。不但能運動自如,且保護相關工件不磨損或拉傷。

   5、超高分子量聚乙烯管具有對生物無毒性:

   UHMW-PE無味、無毒、無臭,本身無腐蝕性,具有生理惰性和生理適應性。美國食品與藥品管理局(FDA)和美國農業部(USDA)允許它用于與食品和藥品接觸的場合。

   6、獨特的耐低溫性:

   超高分子量聚乙烯管耐低溫性能優異,其耐沖擊性、耐磨性在零下269攝氏度時基本不變。是目前*可在接近零度的溫度下工作的一種工程塑料。同時,本品的適溫性寬,可長期在-269℃到80℃的溫度下工作。

   7、表面非附著性:

   超高分子量聚乙烯管由于摩擦系數小和無極性,因此具有很好的表面非附著性。現 有的材料一般在PH值為9以上的介質中均結垢,本品則不結垢,這一特性對火電站用于排粉煤灰系統有重大意義。在原油、泥漿等輸送管道方面也非常適用。

   8、耐環境應力開裂性zui優:

   超高分子量聚乙烯管抗環境應力開裂>4000h ;彈性模量是PE100的1.5倍以上; 抗疲勞強度>50萬次。

   9、其他特性:

   超高分子量聚乙烯管還有吸能、吸噪音、抗靜電、對中子具有屏蔽能力、不吸水、比重輕。容易機械加工、可著色等突出特性。


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三、 超高分子量聚乙烯耐磨管的應用:

        超高分子量聚乙烯耐磨用于固體顆粒、粉體的輸送--耐磨、耐沖擊、自潤滑、抗粘附、衛生無毒、吸收沖擊、消聲效果佳、耐環境應力開裂性好、輕便等優點,可應用于各行業,如食品加工油脂原料加工、釀酒原料、醫藥、建材化工、石礦粉、原鹽等行業的固體顆粒、粉末的耐磨輸送等。

 

  超高分子量聚乙烯耐磨管用于漿體輸送--耐磨、耐沖擊、自潤滑、不結垢、耐環境應力開裂性好、抗內壓強度高、輕便等優點,取代鋼管和昂貴的合金鋼管、不銹鋼管,用于各行業的漿體狀固液混合物輸送,解決輸送過程中的管道磨損、腐損和結垢等問題,如煤炭、礦業礦漿輸送、水煤漿輸送、熱電廠粉煤灰輸送,江河湖泊疏浚、市政排污疏泥、制鹽化工漿體輸送等。

 

  超高分子量聚乙烯耐磨管用于液體輸送--利用耐腐蝕、耐沖擊、耐低溫、自潤滑、耐環境應力開裂性好、抗壓強度高、輕便等優點,可用于各行業的流體輸送,如:化工行業中各種腐蝕性介質輸送、石油行業原油、成品油輸送、沿海地區(含有大量含鹵空氣及海水對鋼管腐蝕嚴重)船舶、港口管道、海水利用、市政供排水等。

 

  超高分子量聚乙烯耐磨管用于氣體輸送--具有優良的耐沖擊性、耐腐蝕性、耐環境應力開裂性、抵抗快速開裂能力、柔性好、耐低溫性極優、可抵抗冷凍破壞,對于機械振動,地基沉降或發生地震,也能承受一定程度的沖擊各變形而不斷裂,因此具有較高的長期運行安全性,可在燃氣、天燃氣、液化氣或其它氣體的輸送中發揮重要作用。

(1)糧食、飼料加工業

國內外糧食加工行業的面粉廠、雜糧加工廠和大米廠以及儲糧庫等均采用氣力輸送糧食。然而用鋼管或鐵皮管在較高風速下輸送小麥、面粉、大米、谷物、大豆、玉米等糧食時不僅噪音大,而且存在嚴重的磨損問題,如面粉廠輸送小麥,使用鐵皮管4個月就磨損穿洞。儲糧庫內糧垛的轉移采用氣力管道輸送,通常完成一次轉移后,使用的鐵皮管就會磨損報廢。現在,北京、青島等地的面粉廠采用了以UHMWPE片材為內襯的鋼管或UHMWPE管,其耐磨性提高了7~10倍,降低噪音,改善了環境。全國有大型面粉廠2500多家,中小型面粉廠上萬家,應用UHMWPE管的潛力很大。

同樣,UHMWPE管也可在飼料加工業中應用。國內外現代化飼料廠均采用金屬管道輸送物料。比如,在預混料生產線的原料接收工序,礦物質和其它大組分粉狀原料經正壓輸送系統直接由風運送入生產線的配料倉;在成品包裝工序,成品預混料由風運送入濃縮飼料生產線的配料倉。截止到1994年底,全國共有飼料加工企業11000多家,即使部分企業采用UHMWPE管,其用量也相當可觀。

(2)油脂、釀酒工業

油脂廠輸料管彎頭處磨損現象嚴重,輸送菜籽及餅粕時更為突出。如某榨油廠送料車間使用6mm鋼板卷制管送料,在運送風速20m/s的條件下,使用10d左右彎頭處就出現磨穿現象;軋床車間清雜后菜籽的輸料彎頭采用厚度5mm的玻璃制成,經運送1400t菜籽后出現磨穿現象。

釀酒廠豆粕、麩皮等原料,以及熟料、成曲、脫脂酒渣等都采用氣力輸送。酒精廠的主要原料瓜干大部分為片狀,通常不得不采用大風速輸送,導致較小雜質(砂子等)也隨著氣流運動,不僅輸送噪音大,而且管路磨損嚴重。如果采用UHMWPE管,可以提高管道的使用壽命,且有良好的消音性,大幅度降低輸送噪音。

(3)食品、醫藥工業

食品工業中可以用氣力輸送的物料很多,如精鹽、奶粉、淀粉、薯粉、砂糖、可可、調味品、豆渣、茶葉、葵花籽等。某加碘精制鹽廠利用φ125mm管道通過氣力輸送原鹽,鹽粒在管道中心運動時,由于速度高,對管壁有較強的磨擦,尤其彎管處更為嚴重;干法調味奶粉生產線為半自動封閉式,采用風力輸送物料,由于有衛生性要求,所有與物料接觸的部位都有昂貴的不銹鋼制造。如果采用UHMWPE管就便宜得多。卷煙生產也涉及氣力輸送管道,國外50年代就已采用管道輸送煙葉、煙梗、煙絲等。

醫藥工業中對藥丸和藥片也采用氣力輸送,除了衛生性要求外,還需考慮破碎問題。UHMWPE管衛生無毒,在國外已符合日本衛生協會的標準,并得到美國食品及藥物行政管理局(FDA)和美國農業部(USDA)的同意,可用于接觸食品和藥物,因此在食品、醫藥輸送中,不僅可替代昂貴的不銹鋼管,而且因其能吸收沖擊能,可減少物料在輸送中的破碎。

(4)紡織、化纖工業

氣力輸送在紡織工業中已廣泛地用來輸送棉花、羊毛、廢棉、麻屑和其它纖維物料。現代化的混、開清棉是用氣流通過管道把原棉輸送給蓋板梳棉機,并連續地把纖維分配給各臺機器。滌綸長絲廠等化纖生產中的原料、半成品和產品也采用脈沖氣力輸送方式代替傳統的機械輸送,輸送的物料包括聚酰胺(PA)切片、聚酯切片、聚乙烯醇、短切纖維等。輸送過程中切片與管壁沖擊磨擦產生的粉末及絲條狀破屑甚多,直接影響到熔融紡絲的質量。如果采用UHMWPE管,由于該管材能吸收沖擊能,可以減弱切片與管壁的沖擊,降低粉末產生量。

(5)建材、散裝物料運輸

水泥、石灰、沙(砂)石、混凝土、耐火材料、陶瓷原料、焙燒礦、礬土、石膏等建材的輸送中,管道磨損較為嚴重。比如,某水泥公司的φ89mm×4.5mm窯灰輸送管,采用無縫鋼管只能使用3個月。水泥輸送管道彎曲部分雖采用了鑄鐵拱壁彎頭,也只使用2a就磨破了。在玻璃生產中已普遍地采用了氣力卸料系統,氣力輸送玻璃配合料的速度為10~15m/s,輸送過程中管道容易磨損[11]。

UHMWPE管具有耐磨損、自潤滑等優點,用于輸送流砂,其壽命比鋼管可提高18倍,成本降低24倍;與PA管相比,其壽命提高3倍,成本降低近7倍;輸送時管內阻力比金屬管小25%。

在散裝物料運輸中,各種散裝的水泥、谷物、食鹽、礬土、化肥、煤塊等物料需要采用氣力輸送裝置的卸料機來輸送。我國沿海接卸進口糧食的港口,在散糧泊位配置了吸糧機、裝卸機和圓筒倉,中小港口的多數糧食泊位都配備了固定式吸糧機,均需要相應的耐磨輸送管道。到2000年我國水泥散裝運量將達到1.7億t以上,糧食散裝運量將有6000萬噸。由此看來,UHMWPE管在散裝物料運輸中具有廣闊的應用前景。

(6)化工工業

化工廠經常會遇到向高壓反應器輸送物料的問題,如采用回轉供料高壓壓送方式輸送礬土、銅燒結礦石、硫胺、氯化鉀等,也采用氣力輸送粉狀原料如純堿、碳粉、粉狀涂料、顏料、染料、磷肥粉、洗滌劑、磷礦石、粉狀氧化鋁、催化劑、硫酸鋇、二氧化鈦等。在電石生產中,采用正壓式輸送焦粉、石灰粉等,風送管路為碳鋼管,由于磨損大,彎頭處需設置耐磨襯里。在塑料制品廠,不僅利用氣力輸送向單機供料,而且還用于集中供料系統,通過管網將各種原料送至各臺塑料加工機械。在合成樹脂生產中,氣力輸送裝置用來輸送PE,PS,PA粒料及PVC、聚丁二烯、酚醛等粉料。如齊魯石化公司年產6萬噸LLDPE裝置的氣力輸送包括粉料輸送和顆粒產品的輸送。輸送塑料顆粒存在的問題是,顆粒磨損產生的粉末會粘附在管壁上形成薄膜[2],如果采用具有自潤滑、不粘附特性的UHMWPE管就可減少這種現象。

(7)礦粉輸送

選礦廠采用干式自磨礦石時,需要用風力將磨好的產品排出。金屬礦山和煤礦近年來已開始采用風力填充的新工藝,即利用氣力將矸石、爐渣等充填材料拋擲到采空區。機械鑄造廠的鑄造用砂、煤粉、粘土、鐵屑、噴涂鐵丸等現在也采用氣力輸送。輸送這些礦粉時,由于磨損嚴重,普遍鋼彎管的使用壽命通常為6個月。煤礦、礦山輸送高密度介質也存在鋼管易磨損的問題。如某選廠采用鋼管輸送磁鐵粉,鋼管平均每4個月就需更換一次;某鐵礦使用的長度為300m的鐵精粉輸送管路為普通鋼管時,每年翻轉180°,2a即報廢。若采用UHMWPE管可顯著提高其使用壽命,并能減少維護工作量。

(8)電廠干除灰

我國火力發電廠的干除灰系統一般采用負壓、低正壓和正壓輸送等氣力輸送。由于輸送速度高達15~25m/s,輸灰管道磨損嚴重,使用壽命短。如某電廠6臺機組8條鋼灰管輸送干灰,其彎頭使用壽命僅3個月。在干灰溫度較低的情況下,采用UHMWPE管可大大提高使用壽命。

與HDPE管區別

超高分子量聚乙烯管與HDPE管(高密度聚乙烯管)習慣被稱作超高分子聚乙烯管道,其實兩者是有實質性區別的。

1、分子量不同:

超高分子聚乙烯管道的分子量在200萬以上,我國潤新材公司生產的超高分子量聚乙烯管的分子量在250萬—300萬之間。高密度聚乙烯管的分子量在150萬—200萬之間。因此超高分子量管就是指的分子量在250萬以上的超高分子聚乙烯管道。

2、外觀不同:

超高分子量聚乙烯管外觀烏黑發亮且手感光滑,韌性強,抗拉伸強度高。HDPE管黑色發暗沒有亮度,一般帶四條藍色條紋。

3、連接方式不同:

超高分子管可以直接翻邊法蘭連接,方便易裝卸;可與鋼管復合成超高分子量聚乙烯復合管。HDPE管常采用熱熔連接,法蘭連接需要帶法蘭跟,不可與鋼管做成復合鋼管。

4、應用領域不同:

超高分子聚乙烯管道主要用于尾礦、抽沙、疏浚、防腐設備等行業領域,集防腐、耐磨、抗沖擊、抗壓、自潤滑、不結垢等特性。HDPE管主要用于給水、排污、綠化帶灌溉、農田灌溉等領域。

5、耐溫程度不同:

超高分子聚乙烯管道耐溫范圍為-269℃— +80℃,在環境惡劣或較冷的地區性能不會受影響;HDPE管工作溫度為常溫至-60℃。

因此超高分子量聚乙烯管與HDPE管具有完全不同的性質和性能,認真選擇。



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