超高分子量聚乙烯防腐管道
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐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,它幾乎集中了各種塑料的優點,耐磨抗沖擊,自潤滑,耐腐蝕、耐低溫、衛生無毒、不粘附、不吸水等綜合性能。是一種較為理想的管材,被國內冶金、電力、化工等企業廣泛應用。
一、管道特性
超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMWPE)防腐管道適應水質流體、固體顆粒、粉體、漿體等,傳統的金屬管道難以滿足的要求,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道都能替代,以的耐腐蝕、高耐磨、自潤滑、吸收沖擊等綜合性能,在各行業都有廣泛的應用;在固體顆粒、粉末、漿體、氣體輸送方面,有無二的*性。《塑料管磨損試驗研究成報告》指出:下列四種不同材料的管道,在相同管徑、流速、試驗物料、濃度條件下進行試驗,其結果為:玻璃纖維增強聚丙烯管平均年磨損厚度11.5424㎜/年;工程級聚丙烯管(PP)13.5828㎜/年;超高分子量聚乙烯防腐管(UHMWPE)5.0104㎜/年;鋼管(A3)36.2424㎜/年;試驗結果表明,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管道耐磨性是鋼管(A3)的七倍之多。超高分子量聚乙烯防腐(UHMWPE)管的分子結構,具有的抗滑動摩擦能力和質輕的優點,單位管長比重僅為鋼管重量的八分之一,使裝卸、運輸、安裝更為方便,且能減輕工人的勞動強度,UHMW-PE管道抗老化性,50年不易老化。不論地上架空,還是地下埋設均可。安裝時無論是焊接或者是法蘭連接均可,可靠安全、快捷方便、無需防腐、省工省力,充分體現出使用超高分子量聚乙烯防腐管道“節能、環保、經濟、高效”的*性。
二、應用效果
1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道在輸送高磨損礦漿中的應用。
礦業公司選礦廠年處理量90萬噸,礦石性質復雜,為提高精礦品位,三段閉路磨礦、三段平面、高頻振動細篩分級、八道磁、重聯合選別、最終精礦200目90%以上,工藝流程復雜,管道用量大,磨損嚴重。特別是礦石中含有高嶺土等礦泥易粘附堵塞管道。為確保正常生產減少因管道造成的開停車時間,工程技術人員一直進行著不間斷的探索與嘗試,對地上管道進行翻管轉向,延長使用壽命。特別是通廊內環境潮濕,鋼管腐蝕嚴重,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(UHMWPE)防腐管道,解決了生產當中磨損、腐蝕、堵礦等問題。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管質輕、柔性好。在作業環境狹窄,不便于使用吊車等其它起重設備的作業場地便于人工操作;在產量大、任務緊、停車檢修時間短、管道更換量大的情況下應用,大大縮短了工期,減少了人力物力,提高了工作效率。
2004年下半年礦業公司選礦廠高揚程輸送工程,安裝運行近兩年來,效果良好。工程雙線全長1950m×2,運行壓力為1.6Mpa。選用的是螺旋焊管和薄壁超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管道鋼塑復合管,內層為256×8㎜UHMW-PE管,利用了此管的耐磨性、摩擦阻力系數小、不粘附性好、耐沖擊、自潤滑、耐環境應力、開裂性好、抗內壓強度高等特點。外層采用了直徑273×6㎜的鋼卷板作為耐壓層,可將整條管線的耐壓等級提高到高壓力輸送。更適應于長距離野外輸送,防止外力破壞作用,拓展了應用領域。全線采用了法蘭連接方式,法蘭的焊接、管道復合全部采用了工廠化生產,使管線安裝又快又標準。2005年3月8日雙線一次性試車成功。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管,在礦業公司選礦廠水管道、漿體管道,采礦場的壓風管道、排水管道已普遍使用的有直徑325×15㎜、273×12㎜、219×10㎜、159×10㎜、110×10㎜,無縫鋼管、鑄鐵管等正在逐步淘汰。
2、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道在井下充填中的應用。
采礦后為了保證治水效果并確保地表不塌陷,必須用充填料填充空區以支撐采空區頂板。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生產。鋼管重量大,安裝不方便,一般只能用六個月左右。高密度耐磨鋼塑復合管價格昂貴,安裝極不方便。由于是鋼管與高密度塑料復合而成的,一旦內壁的高密質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,2004年4月選用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道,由于質輕,搬運、安裝方便。巷道轉彎不必專門制作彎頭,可任意隨巷道轉彎固定。10月份完成2.8萬立方米水泥河沙充填料漿。與超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道串聯并用的無縫鋼管已進行了一次更換。而超高分子量聚乙烯防腐管其磨損量僅4.85%,按磨損30%進行更換計算,使用壽命可達3年以上,相當于無縫鋼管6倍之多。新材料的應用產生了較好的經濟效益。
3、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道在熱電廠粉煤灰管內結垢條件下的應用。
我國電力行業粉煤灰排放方式以水力沖灰為主,熱電廠水力排灰系統中普遍存在著管內結垢問題。有些電廠僅一、兩年時間灰管內的結垢厚度就可達50-80㎜。數千米以上管線輸送到粉煤灰料場存放,鋼管一兩年結垢50-70㎜,管道每兩年酸洗一次(用30%濃度的鹽酸外加鐵緩蝕劑),除垢后的鋼管內表面銹蝕非常嚴重,表層剝落,底部更甚,入口處100m范圍內,結垢、銹蝕更為嚴重,2004年、2005年兩廠分別采用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管。利用此管耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、自潤滑、不結垢、耐環境應力開裂性好、抗內壓強度高等特點。解決了管道的磨損、結垢、腐蝕等問題,確保生產經濟運行。
4、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道在高磨損、高腐蝕條件下的應用。
有色金屬選礦廠在尾礦中回收鉬精礦原采用直徑150㎜普通鋼管,其使用壽命僅在四年左右,加之隨著鉬精系統改造完成后,尾礦礦漿量有所增加。為解決這一問題,經過充分論證、計算可采用方案:一是選擇高揚程泵;二是更換現有管道增大管徑。經過充分論證計算,選擇高揚程泵需配套大功率電機,經濟上不合算,要是更換現有管道,就必須選用耐磨、耐腐蝕的新型管道料,經過進行廣泛研究、對比、論證、實地考察,選擇了直徑(219㎜×10㎜)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管材,全長2600m。2001年12月18日—22日完成了安裝工作并投入使用,運行以來取得了預期效果。
經濟效益測算:根據超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管道的耐磨強度為普通鋼管的7倍,普通鋼管使用壽命按4年計算:
(1)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道(直徑219×10㎜)總投資48.92萬元,其中安裝費1.8萬元。
(2)普通鋼管(直徑219×5㎜)按現在價格計算總投資32萬元,其中安裝費2.45萬元,拆除這一部分鋼管費用為0.7萬元。為了穩妥,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道使用壽命為20年計算,普通鋼管需要更換5次,不考慮時間因素,采用靜態投資計算,總投資(32+0.7)×5=163.5萬元。
(3)產生經濟效益163.5萬元—48.9萬元=114.6萬元。
同時由于超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道的優異性能,減少了日常維護,降低了檢修人員工作強度,產生了較好的經濟效益和社會效益。
5、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管道在其他行業的應用
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道之所以在各行業有著廣泛的應用,其決定因素是其有著的性能和特點,使它在諸多管材中脫穎而出,倍受各行業青睞。除前述耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、自潤滑、衛生無毒、不吸水、不粘附、不結垢、噪聲小、輕便等優點外,還具有優異的抗內壓能力、耐環境應力開裂性極優,并具有優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(UHMWPE)防腐的分子質量高達500萬以上,其分子質量越高,分子鏈越長,晶片間的系帶分子數越多,耐環境開裂性愈好。同時由于分子鏈的運動困難,不易生成大的球晶和形成好的序態,表面能就越大,破裂強度也就越高。其較高的重均分子量也是保證較高的抵抗快速能力的關鍵因素。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道的這些性能,不僅使其在冶金、礦山、電力、化工等行業應用效果好,利用其優異的耐磨性、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揮著不可替代的作用。在原油、燃氣、天然氣、液化氣輸送上將有著良好的效果。利用其優良的耐沖擊性、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、可抵抗冷凍破壞具有的低溫沖擊韌性,在寒冷環境和意外沖擊力的作用下不會發生脆性破裂,因此在低溫環境下的西北、東北等寒冷地區應用該管道輸送各種物料的安全性是有利的。特別是在南方地區,地下水等其它腐蝕因素對鋼管的腐蝕嚴重,若使用鋼管既增加了防腐的費用,其使用壽命和管道的安全性又受到嚴重影響。而利用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防腐管道代替鋼管的壓力小于1.6Mpa以下的燃氣下游管網應用將發揮非常好的作用。
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