超高分子量聚乙烯管材料结晶分级技术探讨

超高分子量聚乙烯管道是 一代耐热管和地热管专用树脂，是近年来在管材行业逐渐被采用的一种耐热压性能 、无需交联的聚乙烯。UHMW-PE管材料的耐高温静液压强度等级是按ISO24033：2009规定的分级原则确定的，按耐高温静液压强度等级由低到高分为200万分子量到300万分子量，需通过多个温度( 110oC)条件下、8760h以上的管材长期静液压试验确定。目前市场上的UHMW-PE管材料均为中密度聚乙烯或高密度聚乙烯。UHMW-PE管材料可用于生产地暖管、铝塑复合管、输油管等]。 据统计，2010年我国塑料管生产量为8402kt，UHMW-PE管以其特有的优点，增速很大，2010年产量约70kt，2011年产量约150kt。今后，我国住宅发展迅速，房屋建筑竣工面积、房地产投资连续增长，建筑冷热水输送、采暖的建筑面积占很大比例，市场空间大；城镇化进程加快，带动城市基础设施建设发展，建筑冷热水输送、地暖等用途塑料管必不可少，需求不断增加。因此，UHMW-PE管材领域将会快速发展，市场潜力巨大。 2011年前，我国使用的超高分子量聚乙烯管材专用树脂全部依赖进口，价格昂贵，每吨UHMW-PE树脂比普通聚乙烯树脂同期价格高2000—3000元。为满足国内市场发展需求，国内石化企业结合自身装置工艺积极开发UHMW-PE管材料。2011年4月，中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司在HDPE装置上成功开发UHMW-PE管材料，产品实现工业化，填补了国内空白。 超高分子量聚乙烯管结晶分级技术包括升温淋洗分级技术(TREF)、逐步结晶热分级、连续自成核一退火热分级(SSA)、动态机械热分析技术，近年来在高分子材料开发和研究中应用越来越广泛，可用于表征材料的支化结构、片晶分布等，特别是在管材料开发过程中发挥着重要作用。

超高分子量聚乙烯管抗压挤毁解决方案分析

深井中，在地压梯度的作用下，油气产层部位附近围压非常大，引起地层破裂压力非常大(压力系数可能超过,甚至有些异常高压地层处在管柱中间)。此时，深井超高分子量聚乙烯管既要考虑提高管柱本身拉伸强度，还要考虑抗外挤能力(抗外挤强度也是一项突出的指标)。因此，提高管体抗挤毁强度有两个途径：一是增加屈服强度；另一个是增加壁厚，但会牺牲内径或者通径，给工程施工带来不利影响。深井套管在应用时，必须考虑井温对套管性能的影响。 正常情况下，该温度下管体材料不会发生相变，但其他理化性能有变化。材料强度、弹性模量及泊松比与温度的关系。由高温拉伸试验可知高温下管体强度有一定程度下降，验室测得的采用cr—Mo低合金钢设计的110和150钢级材料的高温拉伸性能，可以看出110钢级材料在约200qC时强度下降更明显，这是南合金含量不同引起的；与室温拉伸强度相比，两者分别降了约10％和5％。 K—T模型较好地预报了当前超高分子量聚乙烯管的抗挤毁性能，但其公式系数依据各企业自身水平而定。由该模型可以看出，当D／S处在塑性挤毁和过渡性挤毁区间时，椭圆度的影响非常明显，椭圆度成为影响抗挤毁值的主要尺寸质量的工艺控制性因素；当D／S处于弹性挤毁区间或者屈服挤毁区间时，残余应力的影响不明显，一般应尽量控制在名义屈服强度。的15％1内。 深井中既要考虑高温影响套管强度，还需要考虑高温对管体材料的弹性模量和泊松比的影响，这些因素 终影响服役条件下管体的抗挤毁能力。采用特厚壁套管来解决深井异常高压地层的挤毁问题是 有效的办法。 抗挤毁超高分子量聚乙烯管应采用调质热处理工艺，在满足屈服强度的要求下，采取尽可能高的回火温度，从而提高矫直温度，降低残余应力。推荐采用外淋+内喷式同步相变的热处理工艺来提高管体的淬透深度和组织均匀性。 由于地层压力的方向性和各异性，套管的受力环境很恶劣，套管的挤毁破坏更趋严重，建议提高抗挤毁安全系数，但套管的抗挤毁强度是其固有的工程属性，并不能随地层应力分布特征而发生变化