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大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道在尾礦輸送中的研制和應(yīng)用
信息來(lái)自:超高分子量聚乙烯tz5ff3bp.cn 發(fā)布日期：2013-5-30 瀏覽次數(shù)：105
導(dǎo)讀： 萊鋼集團(tuán)山東東方管業(yè)有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)超高分子量聚乙烯管材、復(fù)合管材、板材、異型件及高耐磨含油尼龍制品，并具備配套設(shè)施研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造及管道工程設(shè)計(jì)、施工安裝能力的高新技術(shù)企業(yè)。在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)技術(shù)領(lǐng)域，公司有國(guó)際先進(jìn)的成型技術(shù)，建有完善的生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品規(guī)格、品種也是國(guó)內(nèi)最齊全
萊鋼集團(tuán)山東東方管業(yè)有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)超高分子量聚乙烯管材、復(fù)合管材、板材、異型件及高耐磨含油尼龍制品，并具備配套設(shè)施研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造及管道工程設(shè)計(jì)、施工安裝能力的高新技術(shù)企業(yè)。在超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)技術(shù)領(lǐng)域，公司有國(guó)際先進(jìn)的成型技術(shù)，建有完善的生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品規(guī)格、品種也是國(guó)內(nèi)最齊全的廠(chǎng)家之一，生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯管材被國(guó)家經(jīng)貿(mào)委認(rèn)定為《2002年度國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品》，并被國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心認(rèn)定為水煤漿管道生產(chǎn)基地。
1 超高分子量聚乙烯
超高分子量聚乙烯，是一種分子量極高的熱塑性塑料。“性能卓越，加工困難”充分反映出了這種高分子材料的特點(diǎn)。同眾多的聚合物材料相比，超高分子量聚乙烯具有磨擦系數(shù)小、磨耗低、耐化學(xué)藥品性?xún)?yōu)良、耐沖出、耐壓性、抗凍性、保溫性、自潤(rùn)滑性、抗結(jié)垢性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性、衛(wèi)生性等優(yōu)良特性。這些優(yōu)良特性使超高分子量聚乙烯管材具有重要的實(shí)用價(jià)值。如磨擦系數(shù)小，為0.04-0.07，相當(dāng)于冰一冰之間的磨擦，作為管材呈現(xiàn)出極高的自潤(rùn)滑性和抗垢性，可以顯著節(jié)省輸送能耗。抗磨耗性居塑料之冠，是塑料的5-7倍、鋼管的7-10倍、黃銅管的27倍，是耐磨輸送管道的理想材料。同目前頗為流行的交聯(lián)聚乙烯管材、鋁塑復(fù)合管相比，超高分子量聚乙烯管材抗內(nèi)壓性能最好。耐低溫性能優(yōu)異，其耐沖擊性、耐磨性在零下269℃性能不變，是唯一經(jīng)受得住接近絕對(duì)零度的工程塑料，能滿(mǎn)足管材長(zhǎng)壽命的要求。我國(guó)目前在電廠(chǎng)、煤炭、石油、礦山、冶金、化工等行業(yè)都應(yīng)用，成功地解決了各行業(yè)的磨損、腐蝕、結(jié)垢、結(jié)臘等問(wèn)題，為各種行業(yè)輸送管道提供了一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型管材。
1.1 主要性能
1.1.1 耐磨性
耐磨是UHMW-PE的重要特性.它的耐磨性能極好，其耐磨性與分子量成正比，隨著分子量增高它的耐磨性就越高.
1.1.2 耐沖擊性
耐沖擊是UHMW-PE另一重要特性.它的沖擊強(qiáng)度非常高，它比以耐用消費(fèi)品沖擊著稱(chēng)的聚碳酸酯的沖擊強(qiáng)度還高3-5倍，其沖擊強(qiáng)度隨分子量的增加提高.當(dāng)分子量達(dá)到150萬(wàn)時(shí)，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最高值，以后隨分子量增加沖擊強(qiáng)度有所降低.
1.1.3 抗化學(xué)藥品腐蝕性
UHMW-PE對(duì)化學(xué)藥品非常穩(wěn)定，除強(qiáng)氧化性外，它具有優(yōu)于聚四氟乙烯的耐化學(xué)藥品腐蝕性.
1.1.4 自潤(rùn)滑性
UHMW-PE 的磨擦系數(shù)可與聚四氟乙烯相媲美，是理想的自潤(rùn)滑材料.
1.1.5 沖擊能吸收性
UHMW-PE還具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果。
1.1.6 其它性能
UHMW-PE 還具有一些其它性能如耐低溫性，衛(wèi)生無(wú)毒性，不粘性，防潮性及絕緣性能.
2、超高分子量聚乙烯復(fù)合管道
超高分子量聚乙烯復(fù)合管道是將超高分子量聚乙烯塑料管道內(nèi)襯于鋼管內(nèi)壁，從而使鋼塑復(fù)合管道不僅具有了高強(qiáng)度，同時(shí)大幅度地提高了內(nèi)壁的韌性，使其具有了彈性體特性，當(dāng)固體和液體介質(zhì)沖擊復(fù)合層時(shí)，復(fù)合層只存在暫時(shí)的收縮，磨損極小。當(dāng)外力消失后，復(fù)合層又恢復(fù)了原狀，這種“以柔克剛”的特性大大減輕了介質(zhì)對(duì)管壁的強(qiáng)烈沖刷，減少了介質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁的直接磨損。
2.1 主要性能
2.1.1 剛性及其它力學(xué)性能好
由于復(fù)合管道外管為鋼管，使其具有了鋼管的剛性和它的力學(xué)性能，是任何非金屬管道無(wú)法比擬的；
2.1.2 抗應(yīng)力開(kāi)裂性能好
由于復(fù)合管道內(nèi)襯管為斷裂伸長(zhǎng)率（≥150％）極高的UHMWPE塑料管道，當(dāng)管內(nèi)壓力突然增高時(shí)，壓力經(jīng)過(guò)內(nèi)管的緩沖之后作用于外層的鋼管，因此不會(huì)發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂的爆管現(xiàn)象；
2.1.3耐壓高、密封好
由于復(fù)合管道起耐壓和密封作用的主要是鋼管，鋼管的耐壓和密封均不存在問(wèn)題；
2.1.4 同時(shí)具備超高分子量聚乙烯塑料管道的優(yōu)異性能。
3 大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的研制
3.1 工藝過(guò)程
3.1.1 依據(jù)超高分子量聚乙烯的流變性和熔體性質(zhì)，通過(guò)特殊配方，對(duì)原料進(jìn)行改性，通過(guò)特制的螺桿、螺筒解決物料擠出堵塞的問(wèn)題，通過(guò)特殊擠出設(shè)備解決物料擠出產(chǎn)生熔體破裂的問(wèn)題，采用分流梭模具多段壓縮、自循環(huán)冷卻定型系統(tǒng)等輔助設(shè)備解決了超高分子量聚乙烯管材的成型，成功制得UHMWPE管材；
3.1.2采用過(guò)盈配合、間隙配合，將超高分子量聚乙烯管材與鋼管復(fù)合；
3.1.3復(fù)合管材翻邊；
3.1.4復(fù)合管材打壓試驗(yàn)。
3.2 關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 大管徑超高分子量聚乙烯管材擠出成型
通過(guò)特殊設(shè)計(jì)擠出設(shè)備、成型模具，解決三大技術(shù)難題，作為熱塑性工程塑料，UHMW-PE在固態(tài)時(shí)具有優(yōu)良的綜合性能，但其熔體特性和普通聚乙烯等一般熱塑性塑料又截然不同，給加工帶來(lái)極大的困難，特別是大管徑薄壁管材在擠出過(guò)程中物料主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
3.2.1.1熔融粘度高
超高分子量聚乙烯特有的彈性體狀態(tài)，其熔體流動(dòng)速率近似為0，流動(dòng)性極差，使用普通擠出設(shè)備容易形成“塞流”，物料容易堵塞在壓縮段，無(wú)法擠出。
3.2.1.2摩擦因數(shù)小
UHMW-PE摩擦因數(shù)極低，因此在進(jìn)料過(guò)程中容易在進(jìn)料段發(fā)生打滑，無(wú)法向前推進(jìn)，這是螺桿擠出加工時(shí)遇到的第二大難題。
3.2.1.3臨界剪切速率低
相對(duì)分子質(zhì)量極高的UHMW-PE在剪切速率很低時(shí)就可能產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象，因此擠出加工時(shí)常會(huì)遇到由于熔體破裂而引起的裂紋現(xiàn)象，這是加工超高分子量聚乙烯管材的又一大難題。
3.2.1.4 擠出過(guò)程中壁厚不均勻
相比較小管徑、壁厚的管材，大管徑薄壁管材在擠出過(guò)程中溫度不容易控制，壁厚不均勻，我們通過(guò)改造單螺桿擠出設(shè)備，依據(jù)超高擠出特性設(shè)計(jì)特殊成型模具，設(shè)計(jì)特殊擠出工藝，且在生產(chǎn)實(shí)際中采用自循環(huán)冷卻系統(tǒng)，充分應(yīng)用了電子壓力跟蹤系統(tǒng)，徹底解決了薄壁大管徑超高分子量聚乙烯擠出過(guò)程中的難題，實(shí)現(xiàn)了薄壁大管徑超高分子量聚乙烯管材的擠出成型。
3.3 大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道研制
3.3.1 依據(jù)鋼管規(guī)格開(kāi)發(fā)內(nèi)襯超高薄壁管道
薄壁管外徑尺寸的大小以國(guó)產(chǎn)螺旋焊管或直縫焊管為參考，保證超高管與鋼管的成功復(fù)合，并且控制兩者間隙盡可能的小。應(yīng)用了“工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示”技術(shù)，實(shí)行了自循環(huán)冷卻定型工藝，改變了某些生產(chǎn)工藝參數(shù)，并使其趨于穩(wěn)定，生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。
3.3.2 使用特制設(shè)備，完成機(jī)械化復(fù)合操作。
由于大管徑薄壁超高分子量聚乙烯在復(fù)合過(guò)程中容易變形，通過(guò)改變復(fù)合方式，在現(xiàn)有復(fù)合設(shè)備的基礎(chǔ)上，制作了一些配套的附屬定位設(shè)施，完善了復(fù)合工藝，達(dá)到了工藝獨(dú)創(chuàng)，技術(shù)領(lǐng)先。
3.3.3 開(kāi)發(fā)復(fù)合管道新型翻邊連接工藝
復(fù)合管的連接及其密封性能是能否被用戶(hù)所接受的主要因素之一，其中鋼管的連接以法蘭連接最為便捷，而復(fù)合管又外套鋼管，因此采用外套鋼法蘭翻邊對(duì)接作為超高分子量聚乙烯復(fù)合管材的連接工藝，通過(guò)對(duì)翻邊設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，采用復(fù)合管道新型翻邊連接工藝。
3.3.4 解決鋼管與超高管的線(xiàn)膨脹系數(shù)不一致
線(xiàn)膨脹系數(shù)的不一致導(dǎo)致在外界溫度變化時(shí)，使得鋼管與超高管的伸縮量有很大的差異，針對(duì)這一現(xiàn)象，要緊密關(guān)注溫度這一關(guān)鍵因素。首先了解復(fù)合管材使用區(qū)環(huán)境溫度及輸送介質(zhì)溫度，然后讀取超高管生產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境溫度，分別計(jì)算出鋼管及超高管對(duì)應(yīng)狀態(tài)的伸縮量，計(jì)算公式如下：
ΔL＝αLΔt
ΔL——伸縮量（米）
α—— 線(xiàn)膨脹系數(shù)（℃-1）
L——計(jì)算長(zhǎng)度（米）
Δt——溫差（℃）
選取最佳的復(fù)合加工溫度（此溫度一般是接近用戶(hù)輸送介質(zhì)溫度，目的是使復(fù)合管長(zhǎng)時(shí)間在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下工作，提高其使用壽命），根據(jù)上式計(jì)算伸縮量，并對(duì)照鋼管的長(zhǎng)度來(lái)確定超高管下線(xiàn)長(zhǎng)度，然后將超高管與鋼管復(fù)合，然后通過(guò)輔助控溫設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)復(fù)合管溫度至最佳加工溫度，并在此溫度下翻邊。顯然，成品復(fù)合管在離開(kāi)控溫設(shè)備后，鋼管及超高管的伸縮量又出現(xiàn)不一致的情況，但是超高所特有的抗應(yīng)力開(kāi)裂性能，使的它相對(duì)鋼管運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)小于其開(kāi)裂應(yīng)力，這就保證了復(fù)合管道在運(yùn)輸、安裝、使用過(guò)程中的穩(wěn)定。
4 工程應(yīng)用實(shí)例
2005年8月，鞍山礦業(yè)公司選用超高分子量聚乙烯復(fù)合管道用于尾礦輸送，工程的設(shè)計(jì)壓力為4MPa，并且在露天環(huán)境下使用，對(duì)管道的耐腐蝕性要求相對(duì)較高，輸送線(xiàn)路也較長(zhǎng)，根據(jù)用戶(hù)的使用要求，山東東方管業(yè)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了￠530×8超高分子量聚乙烯鋼塑復(fù)合管道。這種管道內(nèi)層采用512×8mm的超高分子量聚乙烯工程塑料管，利用塑料管耐磨、摩擦阻力系數(shù)小、不粘附性、耐沖擊等特性；外層采用了直徑530×6mm的焊管作為耐壓層，采用4MPa標(biāo)準(zhǔn)法蘭焊接的連接方式以滿(mǎn)足高壓力輸送的需要，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境的特點(diǎn)特定了安裝工藝。該工程完成以后于2005年11月完成，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，能夠滿(mǎn)足實(shí)際使用要求，充分體現(xiàn)了超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的優(yōu)異性能。
5 結(jié)論
大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的研制和應(yīng)用，解決了UHMWPE 塑料管材受溫度影響收縮大、不適宜高空敷設(shè)、使用壓力低等問(wèn)題，同時(shí)具備了金屬材料的剛性、耐刮、耐碰、線(xiàn)膨脹系數(shù)較低等優(yōu)點(diǎn)，又融合了超高分子量聚乙烯塑料耐磨、水流性好、重量輕、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種更為理想的礦用工程管道。
1 超高分子量聚乙烯
超高分子量聚乙烯，是一種分子量極高的熱塑性塑料。“性能卓越，加工困難”充分反映出了這種高分子材料的特點(diǎn)。同眾多的聚合物材料相比，超高分子量聚乙烯具有磨擦系數(shù)小、磨耗低、耐化學(xué)藥品性?xún)?yōu)良、耐沖出、耐壓性、抗凍性、保溫性、自潤(rùn)滑性、抗結(jié)垢性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性、衛(wèi)生性等優(yōu)良特性。這些優(yōu)良特性使超高分子量聚乙烯管材具有重要的實(shí)用價(jià)值。如磨擦系數(shù)小，為0.04-0.07，相當(dāng)于冰一冰之間的磨擦，作為管材呈現(xiàn)出極高的自潤(rùn)滑性和抗垢性，可以顯著節(jié)省輸送能耗。抗磨耗性居塑料之冠，是塑料的5-7倍、鋼管的7-10倍、黃銅管的27倍，是耐磨輸送管道的理想材料。同目前頗為流行的交聯(lián)聚乙烯管材、鋁塑復(fù)合管相比，超高分子量聚乙烯管材抗內(nèi)壓性能最好。耐低溫性能優(yōu)異，其耐沖擊性、耐磨性在零下269℃性能不變，是唯一經(jīng)受得住接近絕對(duì)零度的工程塑料，能滿(mǎn)足管材長(zhǎng)壽命的要求。我國(guó)目前在電廠(chǎng)、煤炭、石油、礦山、冶金、化工等行業(yè)都應(yīng)用，成功地解決了各行業(yè)的磨損、腐蝕、結(jié)垢、結(jié)臘等問(wèn)題，為各種行業(yè)輸送管道提供了一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型管材。
1.1 主要性能
1.1.1 耐磨性
耐磨是UHMW-PE的重要特性.它的耐磨性能極好，其耐磨性與分子量成正比，隨著分子量增高它的耐磨性就越高.
1.1.2 耐沖擊性
耐沖擊是UHMW-PE另一重要特性.它的沖擊強(qiáng)度非常高，它比以耐用消費(fèi)品沖擊著稱(chēng)的聚碳酸酯的沖擊強(qiáng)度還高3-5倍，其沖擊強(qiáng)度隨分子量的增加提高.當(dāng)分子量達(dá)到150萬(wàn)時(shí)，沖擊強(qiáng)度達(dá)到最高值，以后隨分子量增加沖擊強(qiáng)度有所降低.
1.1.3 抗化學(xué)藥品腐蝕性
UHMW-PE對(duì)化學(xué)藥品非常穩(wěn)定，除強(qiáng)氧化性外，它具有優(yōu)于聚四氟乙烯的耐化學(xué)藥品腐蝕性.
1.1.4 自潤(rùn)滑性
UHMW-PE 的磨擦系數(shù)可與聚四氟乙烯相媲美，是理想的自潤(rùn)滑材料.
1.1.5 沖擊能吸收性
UHMW-PE還具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果。
1.1.6 其它性能
UHMW-PE 還具有一些其它性能如耐低溫性，衛(wèi)生無(wú)毒性，不粘性，防潮性及絕緣性能.
2、超高分子量聚乙烯復(fù)合管道
超高分子量聚乙烯復(fù)合管道是將超高分子量聚乙烯塑料管道內(nèi)襯于鋼管內(nèi)壁，從而使鋼塑復(fù)合管道不僅具有了高強(qiáng)度，同時(shí)大幅度地提高了內(nèi)壁的韌性，使其具有了彈性體特性，當(dāng)固體和液體介質(zhì)沖擊復(fù)合層時(shí)，復(fù)合層只存在暫時(shí)的收縮，磨損極小。當(dāng)外力消失后，復(fù)合層又恢復(fù)了原狀，這種“以柔克剛”的特性大大減輕了介質(zhì)對(duì)管壁的強(qiáng)烈沖刷，減少了介質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁的直接磨損。
2.1 主要性能
2.1.1 剛性及其它力學(xué)性能好
由于復(fù)合管道外管為鋼管，使其具有了鋼管的剛性和它的力學(xué)性能，是任何非金屬管道無(wú)法比擬的；
2.1.2 抗應(yīng)力開(kāi)裂性能好
由于復(fù)合管道內(nèi)襯管為斷裂伸長(zhǎng)率（≥150％）極高的UHMWPE塑料管道，當(dāng)管內(nèi)壓力突然增高時(shí)，壓力經(jīng)過(guò)內(nèi)管的緩沖之后作用于外層的鋼管，因此不會(huì)發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂的爆管現(xiàn)象；
2.1.3耐壓高、密封好
由于復(fù)合管道起耐壓和密封作用的主要是鋼管，鋼管的耐壓和密封均不存在問(wèn)題；
2.1.4 同時(shí)具備超高分子量聚乙烯塑料管道的優(yōu)異性能。
3 大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的研制
3.1 工藝過(guò)程
3.1.1 依據(jù)超高分子量聚乙烯的流變性和熔體性質(zhì)，通過(guò)特殊配方，對(duì)原料進(jìn)行改性，通過(guò)特制的螺桿、螺筒解決物料擠出堵塞的問(wèn)題，通過(guò)特殊擠出設(shè)備解決物料擠出產(chǎn)生熔體破裂的問(wèn)題，采用分流梭模具多段壓縮、自循環(huán)冷卻定型系統(tǒng)等輔助設(shè)備解決了超高分子量聚乙烯管材的成型，成功制得UHMWPE管材；
3.1.2采用過(guò)盈配合、間隙配合，將超高分子量聚乙烯管材與鋼管復(fù)合；
3.1.3復(fù)合管材翻邊；
3.1.4復(fù)合管材打壓試驗(yàn)。
3.2 關(guān)鍵技術(shù)
3.2.1 大管徑超高分子量聚乙烯管材擠出成型
通過(guò)特殊設(shè)計(jì)擠出設(shè)備、成型模具，解決三大技術(shù)難題，作為熱塑性工程塑料，UHMW-PE在固態(tài)時(shí)具有優(yōu)良的綜合性能，但其熔體特性和普通聚乙烯等一般熱塑性塑料又截然不同，給加工帶來(lái)極大的困難，特別是大管徑薄壁管材在擠出過(guò)程中物料主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
3.2.1.1熔融粘度高
超高分子量聚乙烯特有的彈性體狀態(tài)，其熔體流動(dòng)速率近似為0，流動(dòng)性極差，使用普通擠出設(shè)備容易形成“塞流”，物料容易堵塞在壓縮段，無(wú)法擠出。
3.2.1.2摩擦因數(shù)小
UHMW-PE摩擦因數(shù)極低，因此在進(jìn)料過(guò)程中容易在進(jìn)料段發(fā)生打滑，無(wú)法向前推進(jìn)，這是螺桿擠出加工時(shí)遇到的第二大難題。
3.2.1.3臨界剪切速率低
相對(duì)分子質(zhì)量極高的UHMW-PE在剪切速率很低時(shí)就可能產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象，因此擠出加工時(shí)常會(huì)遇到由于熔體破裂而引起的裂紋現(xiàn)象，這是加工超高分子量聚乙烯管材的又一大難題。
3.2.1.4 擠出過(guò)程中壁厚不均勻
相比較小管徑、壁厚的管材，大管徑薄壁管材在擠出過(guò)程中溫度不容易控制，壁厚不均勻，我們通過(guò)改造單螺桿擠出設(shè)備，依據(jù)超高擠出特性設(shè)計(jì)特殊成型模具，設(shè)計(jì)特殊擠出工藝，且在生產(chǎn)實(shí)際中采用自循環(huán)冷卻系統(tǒng)，充分應(yīng)用了電子壓力跟蹤系統(tǒng)，徹底解決了薄壁大管徑超高分子量聚乙烯擠出過(guò)程中的難題，實(shí)現(xiàn)了薄壁大管徑超高分子量聚乙烯管材的擠出成型。
3.3 大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道研制
3.3.1 依據(jù)鋼管規(guī)格開(kāi)發(fā)內(nèi)襯超高薄壁管道
薄壁管外徑尺寸的大小以國(guó)產(chǎn)螺旋焊管或直縫焊管為參考，保證超高管與鋼管的成功復(fù)合，并且控制兩者間隙盡可能的小。應(yīng)用了“工藝參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示”技術(shù)，實(shí)行了自循環(huán)冷卻定型工藝，改變了某些生產(chǎn)工藝參數(shù)，并使其趨于穩(wěn)定，生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。
3.3.2 使用特制設(shè)備，完成機(jī)械化復(fù)合操作。
由于大管徑薄壁超高分子量聚乙烯在復(fù)合過(guò)程中容易變形，通過(guò)改變復(fù)合方式，在現(xiàn)有復(fù)合設(shè)備的基礎(chǔ)上，制作了一些配套的附屬定位設(shè)施，完善了復(fù)合工藝，達(dá)到了工藝獨(dú)創(chuàng)，技術(shù)領(lǐng)先。
3.3.3 開(kāi)發(fā)復(fù)合管道新型翻邊連接工藝
復(fù)合管的連接及其密封性能是能否被用戶(hù)所接受的主要因素之一，其中鋼管的連接以法蘭連接最為便捷，而復(fù)合管又外套鋼管，因此采用外套鋼法蘭翻邊對(duì)接作為超高分子量聚乙烯復(fù)合管材的連接工藝，通過(guò)對(duì)翻邊設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，采用復(fù)合管道新型翻邊連接工藝。
3.3.4 解決鋼管與超高管的線(xiàn)膨脹系數(shù)不一致
線(xiàn)膨脹系數(shù)的不一致導(dǎo)致在外界溫度變化時(shí)，使得鋼管與超高管的伸縮量有很大的差異，針對(duì)這一現(xiàn)象，要緊密關(guān)注溫度這一關(guān)鍵因素。首先了解復(fù)合管材使用區(qū)環(huán)境溫度及輸送介質(zhì)溫度，然后讀取超高管生產(chǎn)線(xiàn)環(huán)境溫度，分別計(jì)算出鋼管及超高管對(duì)應(yīng)狀態(tài)的伸縮量，計(jì)算公式如下：
ΔL＝αLΔt
ΔL——伸縮量（米）
α—— 線(xiàn)膨脹系數(shù)（℃-1）
L——計(jì)算長(zhǎng)度（米）
Δt——溫差（℃）
選取最佳的復(fù)合加工溫度（此溫度一般是接近用戶(hù)輸送介質(zhì)溫度，目的是使復(fù)合管長(zhǎng)時(shí)間在相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下工作，提高其使用壽命），根據(jù)上式計(jì)算伸縮量，并對(duì)照鋼管的長(zhǎng)度來(lái)確定超高管下線(xiàn)長(zhǎng)度，然后將超高管與鋼管復(fù)合，然后通過(guò)輔助控溫設(shè)備來(lái)調(diào)節(jié)復(fù)合管溫度至最佳加工溫度，并在此溫度下翻邊。顯然，成品復(fù)合管在離開(kāi)控溫設(shè)備后，鋼管及超高管的伸縮量又出現(xiàn)不一致的情況，但是超高所特有的抗應(yīng)力開(kāi)裂性能，使的它相對(duì)鋼管運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的應(yīng)力遠(yuǎn)小于其開(kāi)裂應(yīng)力，這就保證了復(fù)合管道在運(yùn)輸、安裝、使用過(guò)程中的穩(wěn)定。
4 工程應(yīng)用實(shí)例
2005年8月，鞍山礦業(yè)公司選用超高分子量聚乙烯復(fù)合管道用于尾礦輸送，工程的設(shè)計(jì)壓力為4MPa，并且在露天環(huán)境下使用，對(duì)管道的耐腐蝕性要求相對(duì)較高，輸送線(xiàn)路也較長(zhǎng)，根據(jù)用戶(hù)的使用要求，山東東方管業(yè)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)了￠530×8超高分子量聚乙烯鋼塑復(fù)合管道。這種管道內(nèi)層采用512×8mm的超高分子量聚乙烯工程塑料管，利用塑料管耐磨、摩擦阻力系數(shù)小、不粘附性、耐沖擊等特性；外層采用了直徑530×6mm的焊管作為耐壓層，采用4MPa標(biāo)準(zhǔn)法蘭焊接的連接方式以滿(mǎn)足高壓力輸送的需要，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境的特點(diǎn)特定了安裝工藝。該工程完成以后于2005年11月完成，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，能夠滿(mǎn)足實(shí)際使用要求，充分體現(xiàn)了超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的優(yōu)異性能。
5 結(jié)論
大管徑超高分子量聚乙烯復(fù)合管道的研制和應(yīng)用，解決了UHMWPE 塑料管材受溫度影響收縮大、不適宜高空敷設(shè)、使用壓力低等問(wèn)題，同時(shí)具備了金屬材料的剛性、耐刮、耐碰、線(xiàn)膨脹系數(shù)較低等優(yōu)點(diǎn)，又融合了超高分子量聚乙烯塑料耐磨、水流性好、重量輕、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種更為理想的礦用工程管道。
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