大口径超高分子量聚乙烯压力增强管道发展的意义

大直径无压力塑料管发展初期都是没有增强的全塑料缠绕熔接结构壁管。用缠绕熔接成型方法不难制造出直径大到3000mm的无压力塑料管，但由于塑料的弹性模量较低，为了达到埋地铺设所必须的环刚度不得不采用具有很大惯性矩结构壁，造成过大的材料消耗和成本。为了避免成本过高常常不得不采用较低的环刚度或采用家填充剂的原材料，结果造成质量不可靠。因此不少国家先后开发了把金属与塑料复合的大直径无压塑料管。利用钢的高弹性模量（是聚乙烯的200多倍）比较容易地达到环刚度，大幅度地减少了材料消耗和成本。目前在我国大直径无压塑料管市场上钢带增强聚乙烯波纹管已经成为主流产品。 是否可以吸收大直径无压塑料管的经验突破发展大直径塑料压力管的难点呢？本文提出以下分析供讨论。 1采用缠绕熔接工艺制造大直径塑料压力管的可行性 众所周知，采用缠绕熔接成型制造大直径无压塑料管已经普及。实践知名按照标准制造的缠绕熔接结构壁管应用于埋地排水管等无内压领域是可靠的。不同的是，采用缠绕熔接成型制造大直径塑料压力管刚起步，目前国际中只有少量产品进入市场。原因在压力管管壁要承受较高的压力，对于熔接的强度有更高的要求，而且大直径塑料压力管通常应用于干管，一旦破坏后果严重，所以各国都很谨慎。关键的问题是采用缠绕熔接能不能达到压力管要求的强度。 虽然现在还缺乏大量和长期使用缠绕熔接大直径压力塑料管的测试数据和实际经验，但是从理论上分析，如果熔接的条件合适，塑料熔接的强度可能达到等同塑料本体的强度。 在直接挤出成型塑料实壁管时，在挤出机头中都有一个塑料熔体留在支架处被分成几股，流过支架后再熔合。如果熔接不佳就会成型容易破坏的熔接缝，反之熔接良好熔接处就可以达到同等强度。 超高分子量聚乙烯管的对接熔焊也是一个熔接的过程。众所周知，按照标准规范完成的对接熔焊接头处地强度可以达到和管材本体相同的强度。这也证明采用缠绕熔接成型压力管壁是可行的，关键是熔接的条件（温度，压力，时间等）必须合适。 理论的分析需要时间来证明。国际上进入市场的缠绕熔接压力管还不多，但是已经证明采用缠绕熔接成型制造塑料压力管是有可能的。 2 采用增强减少大直径塑料压力管消耗和成本的可能性 如前所述，发展大直径塑料压力管的难点之一是消耗的成本问题。很明显，解决的方法是增强。在较小直径的高压管道领域增强热塑性塑料管已经有大量成功的经验（虽然这些管道的塑料层没有采用缠绕熔接成型）。例如：建筑内冷水热水用的铝塑复合管，石油开采和天然气长途输送用的各种增强热塑性塑料管RTP，深海石油开采用的多层缠绕管…都是通过在管道结构中结合增强材料来提高和保证耐压等性能。实际上在高压管道领域根本没有可能采用不增强的塑料管。 增强的材料有很多种，通常采用的是和塑料本体不同的高强度材料，包括金属复合层（铝，钢），金属带或丝，合成纤维，玻璃纤维，碳纤维…等。近年来还开发出采用“同质增强”，即采用经过拉伸取向的塑料带增强。目前的产品用拉伸取向的聚乙烯。因为三层的原材料都是聚乙烯所以可以和超高分子量聚乙烯管一样熔接而且容易回收再循环利用，所以又称为“可循环利用的增强”。 由于增强的塑料管起步晚于不增强的塑料管，对于发展增强的可行性和必要性一直有些争议。发展到今天应该可以确认增强不仅是可行的而且在有些领域是必要的，但是增强的方法必须科学合理。通常把一种管道有没有国际标准作为技术是否成熟的标志，近年国际标准组织不仅相继发布了铝塑复合管，增强热塑性塑料管RTP等ISO标准，并且已经在起草下文中介绍的玻纤增强聚乙烯大直径压力管的ISO标准，可以看到国际上对于发展增强塑料管是认可和支持的。 3国内外开发缠绕熔接增强大直径塑料压力管的探索动向 国际上发展缠绕熔接增强大直径塑料压力管比较晚也比较慢，但是探索一直在进行。根据目前了解的信息已经有产品进入市场的是德国KRAH（克拉）公司开发的PE-GF大直径压力管。 KRAH公司早期是制造缠绕熔接成型结构壁管生产线的，这种生产线在2000年就被引进中国，生产的埋地排水管通常被称为“克拉管”类似的缠绕熔接成型，增强材料时玻纤。产品是三层结构，内外曾说hi标准的PE100，中间层是混合玻纤（短纤维）的玻纤增强聚乙烯PE-GF。 国内近年也有企业在开发增强大直径塑料压力管。各企业采用的技术方案不同，研究的材料也不同，例如东莞东方管业有限公司利用其在超高分子量聚乙烯800mm口径管材挤出行业的 地位，率先进入开发增强大直径超高分子量聚乙烯压力管的实验中。 4对开发大直径塑料压力管的建议 相信大直径塑料压力管不仅有广阔前景，而且国内具有自主创新开发的条件，通常以下建议仅供参考：1）建议国内塑料行业顺应环境保护的大趋势抢先开发大直径塑料压力管。 2） 建议探索采用缠绕熔接型和增强的技术路线开发大直径塑料压力管，与发展挤出成型大直径塑料压力管互补。 3） 建议优先考虑采用国内条件比较成熟的钢塑增强法。 4） 建议特比注意大直径塑料压力管连接的方便性。 5） 建议 的超高分子量聚乙烯管生产企业和设备制造企业密切合作开发。

超高分子量聚乙烯管在流、气体输送中的应用

1、流体，气体输送 利用超高分子聚乙烯管道的耐腐蚀、耐冲击、耐低温、自润滑、耐环境应力开裂性好、抗内压强度高、轻便等优点，可用于下列业流体和气体的输送，取代铁管钢管、不锈钢管、合金钢管等。 2、化工 化工厂各种酸碱盐的输送腐蚀性强，通常采用价格昂贵的氟塑料管或聚四氟乙烯内衬钢管，对于硫酸、硝酸、盐酸和各种强碱，要用钛钢管输送，而它的价格比氟材料高一倍。 3、石油 中国原油的生产分布决定了长距离的北油南运，东油西运的局面，石油加工厂的分布决定了成品油的流向和原油流向基本相似，即自北向南男，自东向西故原油，成品油输送管线形成较大网络系统。我国油田开发已有几十年历史，随着部分油田开发进入中后期，特别是一些油田井液含水增加及盐碱严重，加速了管道腐蚀速度，油田每年需要更换大量的油田管道。 4、船舶 船舶上的管路很多，如空气通风管、测深管系、冷水管、冲洗用管路，炮台冷却水系统，污水管、过去都用钢铁金属制成，搬运时不但重，劳动力强，而且抗腐蚀性能差，使用寿命短。 5、海水利用 由于海水腐蚀比淡水严重必须取事宜的防腐措施保证系统安全运行，目前所采用的管道材料循环水干管选用一般铸铁内衬水泥砂浆，支管为钢管加环氧树脂内衬。 6、水井工程 国内水井工程市场，主要是国内地质系统和水力系统，每年水井钻探工作量的百分之八十五，工程用井管、滤水管由金属管向塑料管过度，这是总趋势。 7、市政供排水 盐化车间内的室外排水管，大都采用排水铸铁管，流经管道的多为卤水，或含有酸碱的污水，再加上地下水的侵蚀使用寿命通常只有三四年。沿海地区气候潮湿，带着大量含卤湿空气使得居民住宅的铸铁排水管锈蚀斑斑。 超高分子聚乙烯管道具有优良的抗内压强度卫生性，耐锈蚀性，不结垢性，且耐环境应力开裂性很好，具有独特的低温冲击韧性，在寒冷环境和意外冲击力的作用下不会发生脆裂。因此安全性好。 8、燃气工业 超高分子聚乙烯管道具有优良的耐冲击性，耐腐蚀性，耐环境应力开裂性，抵抗快速开裂能力，柔性好，耐低温性很好可抵抗冷冻破坏，对于机械震动或发生地震，也能承一定的冲击。具有长期安全性，可望在燃气、天然气、液化气等各种可燃体运输中发挥重大的作用。 9、其他 厚度在10mm以下的超高分子聚乙烯管道，国外已用于皮带输送机和抄纸机棍子的包覆管。由于电绝缘性能良好，尤其是介电损耗角的正切值低，故超高分子量聚乙烯可制造在高频和超高频区间工作的电缆管道；可制作汽车用电缆套管；然整工业中燃料液的输送也是其重要市场。超高管切制为短管和超高管滑动轴承配合，可制造皮带输送线的塑料托辊。 利用超高分子聚乙烯管道的优异的耐低温，在制冷技术、低温工程方面开拓应用领域。