详谈超高分子量聚乙烯管道外压问题与国内外技术分析

由于超高分子量聚乙烯管道复合管每层紧密结合无滑移，通过“partion”命令将管道分为四层(内层、外层及两复合层)。由于管道受均匀对称外压，属平面应变问题，同时为了和理论做比较，取管道长度20mm。有限元模型中内层外层和基体层单元类型为C3D8I，该单元很适用于严重扭曲现象，位移计算结果较为精确并且计算成本较小。螺旋线钢丝使用ts单元，单元类型T3D2H，采用“Embedde．mand”命令将钢丝线嵌入基体层内以保证钢丝无滑移。用耦合约束命令将模型左端面与定义的参考点耦合；同时在右端面施加对称边界约束，以实现外压作用下的正确边界条件。对于径厚比较小的复合管道，在外压作用下往往会发生椭圆形失稳变形，因此在管道一端的上下两点约束其水平位移，左右两点约束其竖向位移，以保证管道产生纯椭圆变形。模型中的材料性能与理论相同。 超高分子量聚乙烯管道PSP内外层为高密度聚乙烯，加强层为以一定角度正反错绕成型的钢丝网状骨架与由热塑性材料构成的基体紧密结合构成的复合结构。由于材质原因，PSP管在外压作用下更容易出现屈曲失稳问题。朱彦聪等?依据Donnell的扁壳理论求解PSP管在外压下的弹性屈曲荷载。Adomandi等对管中管结构在静水压力作用下的弹性屈曲进行了理论和有限元研究，在有限元模型中设定层与层的接触为 粘结无滑移，而对于有滑移的非粘结层通过两点约束来实现。他们又通过大量的有限元计算来分析复合管外压的承载能力，并在此基础上提出了适合于复合管在外压作用下的简化公式。BaiYong等基于二维环理论，并考虑剪切变形的影响，研究纤维增强管道管道初始椭圆化对外压失稳的影响。龚顺风等基于非线性环理论，研究了深水管道在外压作用下的失稳屈曲理论。 基于BaiYong等的二维壳模型，考虑超高分子量聚乙烯管道受外压时的剪切变形，并结合Halpin—Tsai模型对加强层进行简化，对管道进行外压力学性能分析，采用ABA建立有限元模型，将计算结果与理论进行分析对比。 通过试验得到压力峰值，并与理论，有限元对比，发现三者吻合良好。

尾矿管道就选超高分子量聚乙烯管

尾矿管道就选超高分子量聚乙烯管。选矿厂领导班子都会做出这样的英明选择。因为超高分子量聚乙烯管在尾矿上的应用，已经是非常成熟的技术了。超高分子量聚乙烯管具有其它任何管道所不具备的综合性能。具体表现在以下几个方面: 1、耐腐蚀性：在碱液中不受腐蚀，可以在80℃的浓盐酸中应用，在75%的浓硫酸、20%的硝酸中性能稳定，它对海水、液体洗涤剂也很稳定。 2、耐磨性：为目前所有的工程塑料中优，为钢材的7倍。 3、表面光滑，摩擦系数小（静摩擦系数为0.07），具有良好的自润滑性能。 4、抗冲击性：抗冲击性为目前已知工程塑料的高，是尼龙66的10倍，聚氟乙烯的20倍，聚四氟乙烯的8倍。而且能在极低温条件下使用。 5、抗老化性：抗老化性好，50年不老化。按ASTM方法测定（负荷4.6kg/cm2），热变形温度为85℃，使用温度可达90℃，特殊情况下，允许在更高的温度下使用。耐低温性能非常优异，在-269℃低温下，仍具有一定的机械强度，而没有脆裂迹象。 6、电性能：体积电阻大，达到1018Ω-cm，击穿电压达50KV/mm，介电常数为2.3。 7、卫生性：无味、无毒、无臭，本身无腐蚀性，具有生理惰性和生理适应性。 8、经济性：比重是钢的1/7，给装卸、运输、安装和使用带来了很大的方便。安装可以采用螺栓、法兰固定，或电热熔焊连接，快捷简便。