超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)管在工程中的應(yīng)用

超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道技術(shù)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(yōu)良的新型熱塑性工程塑料，它幾乎集中了各種塑料的優(yōu)點，耐磨抗沖擊，自潤滑，耐腐蝕、耐低溫、衛(wèi)生無毒、不粘附、不吸水等綜合性能。是一種較為理想的管材，被國內(nèi)冶金、電力、化工等企業(yè)廣泛采用。

二、管道特性

超高分子量聚乙烯工程塑料（UHMW-PE）管道適應(yīng)水質(zhì)流體、固體顆粒、粉體、漿體等，傳統(tǒng)的金屬管道難以滿足的要求，超高分子量聚乙烯 （UHMW-PE）管道都能替代，以*的耐腐蝕、高耐磨、自潤滑吸收沖擊等綜合性能，在各行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用；在固體顆粒、粉末、漿體、氣體輸送方面，有*的*性?！端芰瞎苣p試驗研究成報告》指出：下列四種不同材料的管道，在相同管徑、流速、試驗物料、濃度條件下進(jìn)行試驗，其結(jié)果為：玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯管平均年磨損厚度11.5424mm/年；工程級聚丙烯管(PP)13.5828mm/年；超高分子量聚乙烯管(UHMW-PE)5.0104mm/年；鋼管(A3)36.2424mm/年；試驗結(jié)果表明，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道耐磨性是鋼管(A3)的七倍之多。超高分子量聚乙烯塑料（UHMW-PE）管的*分子結(jié)構(gòu)，具有*的抗滑動磨擦能力和質(zhì)輕的優(yōu)點，單位管長比重僅為鋼管重量的八分之一，使裝卸、運(yùn)輸、安裝更為方便，且能減輕工人的勞動強(qiáng)度，UHMW-PE管道抗老化性*，50年不易老化。不論地上架空，還是地下埋設(shè)均可。安裝時無論是焊接或者是法蘭連接均可，安全可靠、快捷方便、無需防腐、省工省力，充分體現(xiàn)出使用超高分子量聚乙烯管道“節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、”的*性。

三、應(yīng)用效果

1、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道在輸送高磨損礦漿中的應(yīng)用。魯南礦業(yè)公司選礦廠年處理量90萬噸，礦石性質(zhì)復(fù)雜，為提高精礦品位，三段閉路磨礦、三段平面、高頻振動細(xì)篩分級、八道磁、重聯(lián)合選別、zui終精礦-200目90%以上，工藝流程復(fù)雜，管道用量大，磨損嚴(yán)重。特別是礦石中含有高嶺土等礦泥易粘附堵塞管道。為確保正常減少因管道造成的開停車時間，該公司工程技術(shù)人員一直進(jìn)行著不間斷的探索與嘗試，對地上管道進(jìn)行翻管轉(zhuǎn)向，延長使用壽命。特別是通廊內(nèi)環(huán)境潮濕，鋼管腐蝕嚴(yán)重，采用普通高密度塑管代替鋼管解決了耐腐蝕，但管道又不耐磨，使用效果一直不夠理想。自1999年底采用了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道，解決了當(dāng)中磨損、腐蝕、堵礦等問題。超高分子量聚乙烯（UAMW—PE）管質(zhì)輕、柔性好。在作業(yè)環(huán)境狹窄，不便于使用吊車等其它起重設(shè)備的作業(yè)場地便于人工操作；在產(chǎn)量大、任務(wù)緊、停車檢修時間短、管道更換量大的情況下應(yīng)用，大大縮短了工期，減少了人力物力，提高了工作效率。

2001年下半年魯南礦業(yè)公司選礦廠高揚(yáng)程雙線尾礦輸送工程，安裝運(yùn)行近兩年來，效果良好。工程雙線全長為1950m×2，運(yùn)行壓力為1.6MPa。選用的是螺旋焊管和薄壁超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道鋼塑復(fù)合管，內(nèi)層為256×8mmUHMW-PE管，利用了此管的耐磨性、摩擦阻力系數(shù)小、不粘附性好、耐沖擊、自潤滑、耐環(huán)境應(yīng)力、開裂性好、抗內(nèi)壓強(qiáng)度高等特點。外層采用了直徑273×6mm的鋼卷板管作為耐壓層，可將整條管線的耐壓等級提高到高壓力輸送。更適應(yīng)于長距離野外輸送，防止外力破壞作用，拓展了應(yīng)用領(lǐng)域。全線采用了法蘭連接方式，法蘭的焊接、管道復(fù)合全部采用了工廠化，使管線安裝又快又標(biāo)準(zhǔn)。2002年3月8日雙線一次性試車成功。超高分子量聚乙烯（UHMW—PE）管，在魯南礦業(yè)公司選礦廠水管道、漿體管道，采礦場的壓風(fēng)管道、排水管道已普遍使用的有直徑325×15mm、273×12mm、219×10mm、159×10mm、110×10mm，無縫鋼管、鑄鐵管等正在逐步淘汰。

2、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道在井下充填中的應(yīng)用。萊蕪礦業(yè)有限公司業(yè)莊鐵礦、谷家臺鐵礦是山東省內(nèi)有名的大水礦山，采礦后為了保證治水效果并確保地表不塌陷，必須用充填料充填采空區(qū)以支撐采空區(qū)頂板。兩礦區(qū)多年來就充填管道嘗試了多種材料，普料鋼絲管易安裝不耐磨，一般用不了三個月就磨透跑漿影響正常。鋼管重量大安裝不方便，一般只能用六個月左右。高密質(zhì)耐磨鋼塑復(fù)合管價格昂貴，安裝極不方便。由于是鋼管與高密質(zhì)塑料復(fù)合而成的，一旦內(nèi)壁的高密質(zhì)塑料管磨壞就會起皮造成堵管。為了*解決這幾種管道的缺陷，2001年4月選用了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道，由于質(zhì)輕搬運(yùn)、安裝方便，巷道轉(zhuǎn)彎不必專門制作彎頭，可任意隨巷道轉(zhuǎn)彎固定。10月份業(yè)莊礦完成2.8萬立方米水泥河沙充填料漿。與超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道串聯(lián)并用的無縫鋼管已進(jìn)行了一次更換。而超高分子量聚乙烯管其磨損量僅4.85%，按磨損30%進(jìn)行更換計算，使用壽命可達(dá)3年以上，相當(dāng)于無縫鋼管6倍之多。新材料的應(yīng)用產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道在熱電廠粉煤灰管內(nèi)結(jié)垢條件下的應(yīng)用。我國電力行業(yè)粉煤灰排放方式以水力沖灰為主，熱電廠水力排灰系統(tǒng)中普遍存在著管內(nèi)結(jié)垢的問題。有些電廠僅一、兩年時間灰管內(nèi)的結(jié)垢厚度就可達(dá)50-80mm。茌平電廠、廣西維尼綸廠等，灰漿經(jīng)數(shù)千米以上管線輸送到粉煤灰料場存放，鋼管一兩年結(jié)垢50-70mm，管道每兩年酸洗一次（用30%濃度的鹽酸外加鐵緩蝕劑），除垢后的鋼管內(nèi)表面銹蝕非常嚴(yán)重，表層剝落，底部更甚，入口處100m范圍內(nèi)，結(jié)垢、銹蝕更為嚴(yán)重，2001年、2002年兩廠分別采用了超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管。利用此管耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、自潤滑、不結(jié)垢、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性好、抗內(nèi)壓強(qiáng)度高等特點。解決了管道的磨損、結(jié)垢、腐蝕等問題，確保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道在高磨損、高腐蝕條件下的應(yīng)用。金堆城化光實業(yè)總公司有色金屬選礦廠在尾礦中回收鉬精礦原采用直徑150mm普通鋼管，其使用壽命僅在四年左右，加之隨著鉬精選系統(tǒng)改造完成后，尾礦礦漿量有所增加。為解決這一問題，經(jīng)過充分論證、計算可采用方案：一是選擇高揚(yáng)程泵；二是更換現(xiàn)有管道增大管徑。經(jīng)過充分論證計算，選擇高揚(yáng)程泵需配套大功率電機(jī)，經(jīng)濟(jì)上不合算，要更換現(xiàn)在管道，就必需選用耐磨、耐腐蝕的新型管道料，經(jīng)過進(jìn)行廣泛研究、對比、論證、實地考察，選擇了直徑(219mm×10mm)超高分子量聚乙烯 （UHMW-PE） 管材，全長2600m。2001年12月18日—22日完成了安裝工作并投入使用，運(yùn)行以來取得了預(yù)期效果。

經(jīng)濟(jì)效益測算：根據(jù)超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道的耐磨強(qiáng)度為普通鋼管的7倍，普通鋼管使用壽命按4年計算:

（1）超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道(直徑219×10mm)總投資48.92萬元，其中安裝費(fèi)1.8萬元。

（2）普通鋼管(直徑219×5mm)按現(xiàn)在價格計算總投資32萬元，其中安裝費(fèi)2.45萬元，拆除這一部分鋼管費(fèi)用為0.7萬元。為了穩(wěn)妥，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道使用壽命為20年計算，普通鋼管需要更換5次，不考慮時間因素采用靜態(tài)投資計算，總投資(32+0.7)×5＝163.5萬元。

（3）產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益163.5萬元－48.9萬元＝114.6萬元。

同時由于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道的優(yōu)異性能，減少了日常維護(hù)，降低了檢修人員工作強(qiáng)度，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

四、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道在其他行業(yè)的應(yīng)用

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道之所以在各行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，其決定因素是有著*的性能和特點，使它在諸多管材中脫穎而出，倍受各行業(yè)青睞。除前述耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤滑、衛(wèi)生無毒、不吸水、不粘附、不結(jié)垢、噪聲小、輕便等優(yōu)點外，還具有優(yōu)異的抗內(nèi)壓能力、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性極優(yōu)，并具有優(yōu)異的抵抗快速開裂能力，同時具有*的耐低溫、沖擊韌性，其原因在于超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）的分子質(zhì)量高達(dá)200萬以上，其分子質(zhì)量越高，分子鏈越長，晶片間的系帶分子數(shù)越多，耐環(huán)境開裂性愈好。同時由于分子鏈的運(yùn)動困難，不易生成大的球晶和形成好的序態(tài)，表面能就越大，破裂強(qiáng)度也就越高。其較高的重均分子量也是保證較高的抵抗快速能力的關(guān)鍵因素。超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道的這些*性能，不僅使其在冶金、礦山、電力、化工等行業(yè)應(yīng)用效果好，利用其優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性和不粘附性，在熱電廠的粉煤灰輸送、氧化鋁廠的赤泥輸送發(fā)揮著不可替代的作用。在原油、燃?xì)?、天然氣、液化氣輸送上將有著良好的效果。利用其?yōu)良的耐沖擊性、耐腐蝕性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、抵抗快速開裂能力、柔性好對于機(jī)械振動、地基沉降或發(fā)生地震，也能承受一定程度的沖擊和變形而不致斷裂，因此具有較高的長期安全性。耐低溫性極優(yōu)、可抵抗冷凍破壞具有*的低溫沖擊韌性，在寒冷環(huán)境和意外沖擊力的作用下不會發(fā)生脆性破裂，因此在低溫環(huán)境下的西北、東北等寒冷地區(qū)應(yīng)用該管道輸送各種物料的安全性是zui為有利的。特別是在南方地區(qū)，地下水等其它腐蝕因素對鋼管的腐蝕嚴(yán)重，若使用鋼管既增加了防腐的費(fèi)用，其使用壽命和管道的安全性又受到嚴(yán)重影響。而利用超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）管道代替鋼管在壓力小于1.6MPa以下的燃?xì)庀掠喂芫W(wǎng)應(yīng)用將發(fā)揮出非常好的作用。