UHMW-PE超高分子量聚乙烯耐磨管的应用及检测探索-技术资讯-承德科标试验机公司

UHMW-PE超高分子量聚乙烯耐磨管的应用及检测探索

作者：科标公司-张弛　来源：www.cdkbjc.com　时间：2019-3-27 14:36:07　浏览次数：

超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道技术在我国日渐成熟，越来越多的工程采用了这种管道，成为一种价格适中性能优良的新型热塑性工程塑料。

超高分子量聚乙烯耐磨管

一、超高分子量聚乙烯耐磨管简介：

超高分子量聚乙烯耐磨管是采用特殊的挤出机和特殊设计的模具将超高分子量聚乙烯连续挤出成型的。这种管材综合性能优越，耐磨损、耐低温、耐腐蚀、自身润滑、抗冲击性能在所有塑料中为zui高值，耐磨性能优于聚四氟乙烯、尼龙、碳钢等材料，可长期在-169至+80℃条件下工作，被称为"令人惊异"的工程塑料！

　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE英文全称是ultra-high molecular weight polyethylene pipe）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200万的热塑性工程塑料。该材料综合性能可长期在-269至+80℃条件下工作，被称为"令人惊异"的工程塑料，超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW---PE)管道技术在我国日渐成熟，越来越多的工程采用了这种管道，成为一种价格适中性能优良的新型热塑性工程塑料。

二、超高分子量聚乙烯耐磨管的特点及优势如下：

　　1、超高分子量聚乙烯管具有极高的耐磨特性：　UHMW-PE管的独特分子结构，使它具有极高的抗滑动摩擦能力。耐磨性高于一般的钢管4-7倍，不锈钢的27.3倍。是酚醛树脂的17.9倍，尼龙六的6倍，聚乙烯的4倍，年磨损率平均值 0．58㎜ ,大幅度提高了管道的使用寿命。

　　2、超高分子量聚乙烯管具有极高的耐冲击性：

　　在现有的工程塑料中本产品的冲击韧性值zui高，许多材料在严重或反复爆炸的冲击中会裂纹、破损、破碎或表面应力疲劳。超高分子量聚乙烯管按GB1843标准，进行悬臂梁冲击实验达到无破损。

　　3、超高分子量聚乙烯管具有优良的化学稳定性：

　　超高分子量聚乙烯管可以耐烈性化学物质的侵蚀，除对某些强酸在高温下有轻微腐蚀外，在其它的碱液、酸液中不受腐蚀。可以在浓度小于80%的浓盐酸中应用，在浓度小于75%的硫酸、浓度小于20%的硝酸中性能相当稳定。

　　4、超高分子量聚乙烯管具有良好的自润滑性：

　　超高分子量聚乙烯gauntlet内含蜡状物质，且自身润滑很好。摩擦系数（196N，2小时）仅为0.219MN/m（GB3960）。自身滑动性能优于用油润滑的钢或黄铜。特别是在环境恶劣、粉尘、泥沙多的地方，本品的自身干润滑性能更充分的显示出来。不但能运动自如，且保护相关工件不磨损或拉伤。

　　5、超高分子量聚乙烯管具有对生物无毒性：

　　UHMW-PE无味、无毒、无臭，本身无腐蚀性，具有生理惰性和生理适应性。美国食品与药品管理局（FDA）和美国农业部（USDA）允许它用于与食品和药品接触的场合。

　　6、独特的耐低温性：

　　超高分子量聚乙烯管耐低温性能优异，其耐冲击性、耐磨性在零下269摄氏度时基本不变。是目前*可在接近零度的温度下工作的一种工程塑料。同时，本品的适温性宽，可长期在-269℃到80℃的温度下工作。

　　7、表面非附着性：

　　超高分子量聚乙烯管由于摩擦系数小和无极性，因此具有很好的表面非附着性。现有的材料一般在PH值为9以上的介质中均结垢，本品则不结垢，这一特性对火电站用于排粉煤灰系统有重大意义。在原油、泥浆等输送管道方面也非常适用。

　　8、耐环境应力开裂性zui优：

　　超高分子量聚乙烯管抗环境应力开裂>4000h ;弹性模量是PE100的1.5倍以上；抗疲劳强度>50万次。

　　9、其他特性：

　　超高分子量聚乙烯管还有吸能、吸噪音、抗静电、对中子具有屏蔽能力、不吸水、比重轻。容易机械加工、可着色等突出特性。

三、超高分子量聚乙烯耐磨管的应用：

超高分子量聚乙烯耐磨用于固体颗粒、粉体的输送--耐磨、耐冲击、自润滑、抗粘附、卫生无毒、吸收冲击、消声效果佳、耐环境应力开裂性好、轻便等优点，可应用于各行业，如食品加工油脂原料加工、酿酒原料、医药、建材化工、石矿粉、原盐等行业的固体颗粒、粉末的耐磨输送等。

　　超高分子量聚乙烯耐磨管用于浆体输送--耐磨、耐冲击、自润滑、不结垢、耐环境应力开裂性好、抗内压强度高、轻便等优点，取代钢管和昂贵的合金钢管、不锈钢管，用于各行业的浆体状固液混合物输送，解决输送过程中的管道磨损、腐损和结垢等问题，如煤炭、矿业矿浆输送、水煤浆输送、热电厂粉煤灰输送，江河湖泊疏浚、市政排污疏泥、制盐化工浆体输送等。

　　超高分子量聚乙烯耐磨管用于液体输送--利用耐腐蚀、耐冲击、耐低温、自润滑、耐环境应力开裂性好、抗压强度高、轻便等优点，可用于各行业的流体输送，如：化工行业中各种腐蚀性介质输送、石油行业原油、成品油输送、沿海地区（含有大量含卤空气及海水对钢管腐蚀严重）船舶、港口管道、海水利用、市政供排水等。

　　超高分子量聚乙烯耐磨管用于气体输送--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、耐低温性极优、可抵抗冷冻破坏，对于机械振动，地基沉降或发生地震，也能承受一定程度的冲击各变形而不断裂，因此具有较高的长期运行安全性，可在燃气、天燃气、液化气或其它气体的输送中发挥重要作用。

（1）粮食、饲料加工业

国内外粮食加工行业的面粉厂、杂粮加工厂和大米厂以及储粮库等均采用气力输送粮食。然而用钢管或铁皮管在较高风速下输送小麦、面粉、大米、谷物、大豆、玉米等粮食时不仅噪音大，而且存在严重的磨损问题，如面粉厂输送小麦，使用铁皮管4个月就磨损穿洞。储粮库内粮垛的转移采用气力管道输送，通常完成一次转移后，使用的铁皮管就会磨损报废。现在，北京、青岛等地的面粉厂采用了以UHMWPE片材为内衬的钢管或UHMWPE管，其耐磨性提高了7~10倍，降低噪音，改善了环境。全国有大型面粉厂2500多家，中小型面粉厂上万家，应用UHMWPE管的潜力很大。

同样，UHMWPE管也可在饲料加工业中应用。国内外现代化饲料厂均采用金属管道输送物料。比如，在预混料生产线的原料接收工序，矿物质和其它大组分粉状原料经正压输送系统直接由风运送入生产线的配料仓；在成品包装工序，成品预混料由风运送入浓缩饲料生产线的配料仓。截止到1994年底，全国共有饲料加工企业11000多家，即使部分企业采用UHMWPE管，其用量也相当可观。

（2）油脂、酿酒工业

油脂厂输料管弯头处磨损现象严重，输送菜籽及饼粕时更为突出。如某榨油厂送料车间使用6mm钢板卷制管送料，在运送风速20m/s的条件下，使用10d左右弯头处就出现磨穿现象；轧床车间清杂后菜籽的输料弯头采用厚度5mm的玻璃制成，经运送1400t菜籽后出现磨穿现象。

酿酒厂豆粕、麸皮等原料，以及熟料、成曲、脱脂酒渣等都采用气力输送。酒精厂的主要原料瓜干大部分为片状，通常不得不采用大风速输送，导致较小杂质（砂子等）也随着气流运动，不仅输送噪音大，而且管路磨损严重。如果采用UHMWPE管，可以提高管道的使用寿命，且有良好的消音性，大幅度降低输送噪音。

（3）食品、医药工业

食品工业中可以用气力输送的物料很多，如精盐、奶粉、淀粉、薯粉、砂糖、可可、调味品、豆渣、茶叶、葵花籽等。某加碘精制盐厂利用φ125mm管道通过气力输送原盐，盐粒在管道中心运动时，由于速度高，对管壁有较强的磨擦，尤其弯管处更为严重；干法调味奶粉生产线为半自动封闭式，采用风力输送物料，由于有卫生性要求，所有与物料接触的部位都有昂贵的不锈钢制造。如果采用UHMWPE管就便宜得多。卷烟生产也涉及气力输送管道，国外50年代就已采用管道输送烟叶、烟梗、烟丝等。

医药工业中对药丸和药片也采用气力输送，除了卫生性要求外，还需考虑破碎问题。UHMWPE管卫生无毒，在国外已符合日本卫生协会的标准，并得到美国食品及药物行政管理局（FDA）和美国农业部（USDA）的同意，可用于接触食品和药物，因此在食品、医药输送中，不仅可替代昂贵的不锈钢管，而且因其能吸收冲击能，可减少物料在输送中的破碎。

（4）纺织、化纤工业

气力输送在纺织工业中已广泛地用来输送棉花、羊毛、废棉、麻屑和其它纤维物料。现代化的混、开清棉是用气流通过管道把原棉输送给盖板梳棉机，并连续地把纤维分配给各台机器。涤纶长丝厂等化纤生产中的原料、半成品和产品也采用脉冲气力输送方式代替传统的机械输送，输送的物料包括聚酰胺（PA）切片、聚酯切片、聚乙烯醇、短切纤维等。输送过程中切片与管壁冲击磨擦产生的粉末及丝条状破屑甚多，直接影响到熔融纺丝的质量。如果采用UHMWPE管，由于该管材能吸收冲击能，可以减弱切片与管壁的冲击，降低粉末产生量。

（5）建材、散装物料运输

水泥、石灰、沙（砂）石、混凝土、耐火材料、陶瓷原料、焙烧矿、矾土、石膏等建材的输送中，管道磨损较为严重。比如，某水泥公司的φ89mm×4.5mm窑灰输送管，采用无缝钢管只能使用3个月。水泥输送管道弯曲部分虽采用了铸铁拱壁弯头，也只使用2a就磨破了。在玻璃生产中已普遍地采用了气力卸料系统，气力输送玻璃配合料的速度为10~15m/s，输送过程中管道容易磨损[11]。

UHMWPE管具有耐磨损、自润滑等优点，用于输送流砂，其寿命比钢管可提高18倍，成本降低24倍；与PA管相比，其寿命提高3倍，成本降低近7倍；输送时管内阻力比金属管小25%。

在散装物料运输中，各种散装的水泥、谷物、食盐、矾土、化肥、煤块等物料需要采用气力输送装置的卸料机来输送。我国沿海接卸进口粮食的港口，在散粮泊位配置了吸粮机、装卸机和圆筒仓，中小港口的多数粮食泊位都配备了固定式吸粮机，均需要相应的耐磨输送管道。到2000年我国水泥散装运量将达到1.7亿t以上，粮食散装运量将有6000万吨。由此看来，UHMWPE管在散装物料运输中具有广阔的应用前景。

（6）化工工业

化工厂经常会遇到向高压反应器输送物料的问题，如采用回转供料高压压送方式输送矾土、铜烧结矿石、硫胺、氯化钾等，也采用气力输送粉状原料如纯碱、碳粉、粉状涂料、颜料、染料、磷肥粉、洗涤剂、磷矿石、粉状氧化铝、催化剂、硫酸钡、二氧化钛等。在电石生产中，采用正压式输送焦粉、石灰粉等，风送管路为碳钢管，由于磨损大，弯头处需设置耐磨衬里。在塑料制品厂，不仅利用气力输送向单机供料，而且还用于集中供料系统，通过管网将各种原料送至各台塑料加工机械。在合成树脂生产中，气力输送装置用来输送PE，PS，PA粒料及PVC、聚丁二烯、酚醛等粉料。如齐鲁石化公司年产6万吨LLDPE装置的气力输送包括粉料输送和颗粒产品的输送。输送塑料颗粒存在的问题是，颗粒磨损产生的粉末会粘附在管壁上形成薄膜[2]，如果采用具有自润滑、不粘附特性的UHMWPE管就可减少这种现象。

（7）矿粉输送

选矿厂采用干式自磨矿石时，需要用风力将磨好的产品排出。金属矿山和煤矿近年来已开始采用风力填充的新工艺，即利用气力将矸石、炉渣等充填材料抛掷到采空区。机械铸造厂的铸造用砂、煤粉、粘土、铁屑、喷涂铁丸等现在也采用气力输送。输送这些矿粉时，由于磨损严重，普遍钢弯管的使用寿命通常为6个月。煤矿、矿山输送高密度介质也存在钢管易磨损的问题。如某选厂采用钢管输送磁铁粉，钢管平均每4个月就需更换一次；某铁矿使用的长度为300m的铁精粉输送管路为普通钢管时，每年翻转180°，2a即报废。若采用UHMWPE管可显著提高其使用寿命，并能减少维护工作量。

（8）电厂干除灰

我国火力发电厂的干除灰系统一般采用负压、低正压和正压输送等气力输送。由于输送速度高达15~25m/s，输灰管道磨损严重，使用寿命短。如某电厂6台机组8条钢灰管输送干灰，其弯头使用寿命仅3个月。在干灰温度较低的情况下，采用UHMWPE管可大大提高使用寿命。

与HDPE管区别

超高分子量聚乙烯管与HDPE管（高密度聚乙烯管）习惯被称作超高分子聚乙烯管道，其实两者是有实质性区别的。

1、分子量不同：

超高分子聚乙烯管道的分子量在200万以上，我国润新材公司生产的超高分子量聚乙烯管的分子量在250万—300万之间。高密度聚乙烯管的分子量在150万—200万之间。因此超高分子量管就是指的分子量在250万以上的超高分子聚乙烯管道。

2、外观不同：

超高分子量聚乙烯管外观乌黑发亮且手感光滑，韧性强，抗拉伸强度高。HDPE管黑色发暗没有亮度，一般带四条蓝色条纹。

3、连接方式不同：

超高分子管可以直接翻边法兰连接，方便易装卸；可与钢管复合成超高分子量聚乙烯复合管。HDPE管常采用热熔连接，法兰连接需要带法兰跟，不可与钢管做成复合钢管。

4、应用领域不同：

超高分子聚乙烯管道主要用于尾矿、抽沙、疏浚、防腐设备等行业领域，集防腐、耐磨、抗冲击、抗压、自润滑、不结垢等特性。HDPE管主要用于给水、排污、绿化带灌溉、农田灌溉等领域。