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1、超高分子量聚乙烯管道,管道技术研发部,目录,前言 材料特性 管材特性 管材的加工 管材的应用,前 言,超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下，聚合而成的平均分子量大于150万的热塑性工程塑料 自六十年代末问世以来，由于其多种优异性能，而受到广泛的关注，但是由于其特殊的难加工性，而限制了它的开发应用。,七十年代末，发达国家如日本、美国、德国等的研究机构和大公司开始实现产业化。从而揭开了超高分子量聚乙烯大规模应用的序幕。随着各国不断加大研究力度，逐渐发展出了烧结、柱塞挤出、螺杆挤出以及注塑等成型方法，为大规模应用超高分子量聚乙烯奠定了基础。 我国于六十年代末也相继有上
2、海高桥、广州塑料厂和北京助剂二厂投入生产。,一、简 介,超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料，其耐磨性能超群、摩擦系数极低、耐腐蚀性突出，可与“塑料王”聚四氟乙烯媲美，应用范围广泛。但由于其熔体粘度很高（高达109Pa*s），流动性极差（熔融指数为零）加热时处于高粘弹态，加工性能的超高难度极大的限制了它的应用。,二、材 料 特 性,材料特性,同众多的聚合物材料相比，UHMWPE具有磨擦系数小，磨耗低、耐化学药品性优良、耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、卫生性等优良特性。 完全卫生无毒，可用于接触食品和药物 密度在所有工程塑料中最
3、小，比聚四氟乙烯轻56%。,材料特性,磨擦系数为0.07-0.11，相当于冰-冰之间的磨擦，用于管材表现出极高的自润滑性和抗结垢性，可以显著节省输送能耗。 抗磨耗性居塑料之首，是塑料的5-7倍，钢管的7-10倍，黄铜管的27倍。 抗冲击强度高，尤其是低温抗冲击性优异，是目前已知塑料中最高的；,材料特性,优异的化学稳定性；除极少数溶剂对其有腐蚀性外，常见的无机、有机酸、碱、盐和有机溶剂对这种材料都没有腐蚀性。超高分子量聚乙烯在化学稳定性上类似于聚四氟乙烯，是一种惰性材料。 优异的抗老化性能，在自然日照条件下，超高分子量聚乙烯的老化寿命为50年。,三、管 材 特 性,很好的抗应力开裂性能通过试验比
4、较UHMWPE管的抗应力开裂性能为普通HDPE管的200倍。 强耐内压性能同等条件下UHMWPE管与交联聚乙烯管、铝塑复合管相比,其抗内压性能最好。 好的耐低温性 低温达到196仍能保持一定的韧性 高耐磨性,管材特性,管材特性,耐腐蚀性强施工中不需涂刷防腐涂料。 低粘附高润滑性摩擦系数仅为0.070.11 ，相当于冰冰之间的摩擦 高抗冲击性其冲击强度是尼龙66的10倍，聚氯乙烯的20倍，聚乙烯的4倍，特别是在低温环境，其冲击强度反而达到最高值,管材特性,化学稳定性强可以输送各种有腐蚀性的介质及有机质。 卫生无毒可直接接触食品 密度小质量轻 经济性好,四、管材的生产,4.1 加 工 难 点,不能
5、在普通螺杆挤出机加工生产 熔体粘度高（高达109Pa*s）、流动性极差（熔融指数为零）、加热时处于高粘弹态 熔体易包住螺杆一起旋转，形成“料塞” 临界剪切速率很低，熔体易破裂导致表面裂纹 成型温度范围窄，易氧化降解 粉料打滑不易进料,4.2 生 产 方 式,需利用特制的管材挤出机组 间歇式压制烧结或柱塞推压方法,4.3 生 产 设 备,目前UHMWPE管的成型加工主要有两种不同类型的机组： 柱塞挤出成型机组 螺杆挤出成型机组,柱塞挤出成型机组,柱塞挤出成型机组主要由混料机、柱塞式推压机、切割机、翻管架组成。UHMWPE粉料经过柱塞推压机的往复推压作用，使之压缩、预热、烧结、定型和冷却而形成管材
6、。但这种推压式生产管材的方法效率低，模具结构复杂，难以形成工业化的规模生产。,螺杆挤出成型机组,挤出设备采用专用的UHMWPE专用单螺杆挤出机 ，其螺杆具有很大的推力同时机组具有特殊的加热和冷却机构 采用专用管材模具，避免管坯开裂、爬行出料甚至无法定型，不能连续挤出管材 采用其他合理的辅机设备，完成管材的最终成型,五、管材的规格,管材的生产按照国家标准GB/T 2668-2004超高分子量聚乙烯管材 管材规格按照设计应力有3种分类10MPa、8MPa、6.3MPa。 管材压力等级包括0.4、0.6、0.8、1.0、1.25、1.6、2.0MPa。 管材口径从63mm到800mm。,六、管材的性
7、能指标,静液压强度,物理力学性能表,七、管道的连接,管材的连接是管材实际使用中最重要的问题之一，UHMWPE管的连接可以采用法兰连接、焊接、翻边对接、快速管接头等方法进行连接,法兰连接,适宜中、大口径管材之间的连接 在生产厂家即对超高管道进行特殊处理，将法兰连接件与管材连接在一起。 施工过程中 可利用法兰快速铺设管道,焊 接,对于中、大口径管材，通常采用焊接方式进行连接。其方法是将UHMWPE管在熔融状态下进行加压、使接合处融合为一体，从而实现高强度的本本焊接，同样管件也可以通过将管子按要求焊接而成。,翻边对接,翻边对接的方法是先将UHMWPE管材端部加热，再用胎具在加压情况下将管壁翻到垂直于
8、管中心线的方向，两管端面对接后，用V型环状铁夹圈将其锁紧即可实现管材的对接。,快速管接头,快速管接头具有拆装迅速、密封可靠、质量轻、可使管道伸缩和弯曲以及具有自补偿作用等特点，广泛适用于油、水、气及固液混合物等流体介质管道中。,八、管道的应用领域,管道的应用领域,广泛应用于冶金、电力、石油、纺织、造纸、食品、化工、机械、电气等行业。 供水排水管道 用于各种建筑的排水管、下水管、自来水管、饮用水管等。 固体颗粒、粉体的输送粮食加工、矿石开采、化工原料、建筑材料等 浆体输送：矿山开采的矿浆、水煤浆、各种冶炼的废渣、制盐工业的盐浆、湖泊清淤的泥浆、市政排污水处理等等,管道的应用领域,流体、气体输送：强腐蚀性液体和气体、成品油、原油、天然气、液化气、煤气等等。 电气管道管体绝缘性好，尤其是介电损耗角的正切值低，故可制造在高频和超高频区间工作的电缆管道；汽车用的电缆套管等。,结束语,谢谢大家！,