UHMW-PE超高分子量聚乙烯耐磨管的應(yīng)用及檢測探索

超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW-PE)管道技術(shù)在我國日漸成熟，越來越多的工程采用了這種管道，成為一種價格適中性能優(yōu)良的新型熱塑性工程塑料。

超高分子量聚乙烯耐磨管

一、超高分子量聚乙烯耐磨管簡介：

    超高分子量聚乙烯耐磨管是采用特殊的擠出機(jī)和特殊設(shè)計(jì)的模具將超高分子量聚乙烯連續(xù)擠出成型的。這種管材綜合性能優(yōu)越，耐磨損、耐低溫、耐腐蝕、自身潤滑、抗沖擊性能在所有塑料中為zui高值，耐磨性能優(yōu)于聚四氟乙烯、尼龍、碳鋼等材料，可長期在-169至+80℃條件下工作，被稱為"令人驚異"的工程塑料！

　超高分子量聚乙烯（UHMW-PE英文全稱是ultra-high molecular weight polyethylene pipe）是由乙烯、丁二烯單體在催化劑的作用下，聚合而成的平均分子量大于200萬的熱塑性工程塑料。該材料綜合性能可長期在-269至+80℃條件下工作，被稱為"令人驚異"的工程塑料，超高分子量聚乙烯工程塑料(UHMW---PE)管道技術(shù)在我國日漸成熟，越來越多的工程采用了這種管道，成為一種價格適中性能優(yōu)良的新型熱塑性工程塑料。

二、超高分子量聚乙烯耐磨管的特點(diǎn)及優(yōu)勢如下：

　　1、超高分子量聚乙烯管具有極高的耐磨特性： 　UHMW-PE管的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)，使它具有極高的抗滑動摩擦能力。耐磨性高于一般的鋼管4-7倍，不銹鋼的27.3倍。是酚醛樹脂的17.9倍，尼龍六的6倍，聚乙烯的4倍，年磨損率平均值 0．58㎜ ,大幅度提高了管道的使用壽命。

　　2、超高分子量聚乙烯管具有極高的耐沖擊性：

 　　在現(xiàn)有的工程塑料中本產(chǎn)品的沖擊韌性值zui高，許多材料在嚴(yán)重或反復(fù)爆炸的沖擊中會裂紋、破損、破碎或表面應(yīng)力疲勞。超高分子量聚乙烯管按GB1843標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)達(dá)到無破損。

 　　3、超高分子量聚乙烯管具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性：

 　　超高分子量聚乙烯管可以耐烈性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，除對某些強(qiáng)酸在高溫下有輕微腐蝕外，在其它的堿液、酸液中不受腐蝕�？梢栽跐舛刃∮�80%的濃鹽酸中應(yīng)用，在濃度小于75%的硫酸、濃度小于20%的硝酸中性能相當(dāng)穩(wěn)定。

 　　4、超高分子量聚乙烯管具有良好的自潤滑性：

 　　超高分子量聚乙烯gauntlet內(nèi)含蠟狀物質(zhì)，且自身潤滑很好。摩擦系數(shù)（196N，2小時）僅為0.219MN/m（GB3960）。自身滑動性能優(yōu)于用油潤滑的鋼或黃銅。特別是在環(huán)境惡劣、粉塵、泥沙多的地方，本品的自身干潤滑性能更充分的顯示出來。不但能運(yùn)動自如，且保護(hù)相關(guān)工件不磨損或拉傷。

 　　5、超高分子量聚乙烯管具有對生物無毒性：

 　　UHMW-PE無味、無毒、無臭，本身無腐蝕性，具有生理惰性和生理適應(yīng)性。美國食品與藥品管理局（FDA）和美國農(nóng)業(yè)部（USDA）允許它用于與食品和藥品接觸的場合。

 　　6、獨(dú)特的耐低溫性：

 　　超高分子量聚乙烯管耐低溫性能優(yōu)異，其耐沖擊性、耐磨性在零下269攝氏度時基本不變。是目前*可在接近零度的溫度下工作的一種工程塑料。同時，本品的適溫性寬，可長期在-269℃到80℃的溫度下工作。

 　　7、表面非附著性：

 　　超高分子量聚乙烯管由于摩擦系數(shù)小和無極性，因此具有很好的表面非附著性�，F(xiàn) 有的材料一般在PH值為9以上的介質(zhì)中均結(jié)垢，本品則不結(jié)垢，這一特性對火電站用于排粉煤灰系統(tǒng)有重大意義。在原油、泥漿等輸送管道方面也非常適用。

 　　8、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性zui優(yōu)：

 　　超高分子量聚乙烯管抗環(huán)境應(yīng)力開裂>4000h ;彈性模量是PE100的1.5倍以上； 抗疲勞強(qiáng)度>50萬次。

 　　9、其他特性：

 　　超高分子量聚乙烯管還有吸能、吸噪音、抗靜電、對中子具有屏蔽能力、不吸水、比重輕。容易機(jī)械加工、可著色等突出特性。

三、 超高分子量聚乙烯耐磨管的應(yīng)用：

        超高分子量聚乙烯耐磨用于固體顆粒、粉體的輸送--耐磨、耐沖擊、自潤滑、抗粘附、衛(wèi)生無毒、吸收沖擊、消聲效果佳、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性好、輕便等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各行業(yè)，如食品加工油脂原料加工、釀酒原料、醫(yī)藥、建材化工、石礦粉、原鹽等行業(yè)的固體顆粒、粉末的耐磨輸送等。

　　超高分子量聚乙烯耐磨管用于漿體輸送--耐磨、耐沖擊、自潤滑、不結(jié)垢、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性好、抗內(nèi)壓強(qiáng)度高、輕便等優(yōu)點(diǎn)，取代鋼管和昂貴的合金鋼管、不銹鋼管，用于各行業(yè)的漿體狀固液混合物輸送，解決輸送過程中的管道磨損、腐損和結(jié)垢等問題，如煤炭、礦業(yè)礦漿輸送、水煤漿輸送、熱電廠粉煤灰輸送，江河湖泊疏浚、市政排污疏泥、制鹽化工漿體輸送等。

　　超高分子量聚乙烯耐磨管用于液體輸送--利用耐腐蝕、耐沖擊、耐低溫、自潤滑、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性好、抗壓強(qiáng)度高、輕便等優(yōu)點(diǎn)，可用于各行業(yè)的流體輸送，如：化工行業(yè)中各種腐蝕性介質(zhì)輸送、石油行業(yè)原油、成品油輸送、沿海地區(qū)（含有大量含鹵空氣及海水對鋼管腐蝕嚴(yán)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氣體輸送--具有優(yōu)良的耐沖擊性、耐腐蝕性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、抵抗快速開裂能力、柔性好、耐低溫性極優(yōu)、可抵抗冷凍破壞，對于機(jī)械振動，地基沉降或發(fā)生地震，也能承受一定程度的沖擊各變形而不斷裂，因此具有較高的長期運(yùn)行安全性，可在燃?xì)狻⑻烊細(xì)�、液化氣或其它氣體的輸送中發(fā)揮重要作用。

（1）糧食、飼料加工業(yè)

國內(nèi)外糧食加工行業(yè)的面粉廠、雜糧加工廠和大米廠以及儲糧庫等均采用氣力輸送糧食。然而用鋼管或鐵皮管在較高風(fēng)速下輸送小麥、面粉、大米、谷物、大豆、玉米等糧食時不僅噪音大，而且存在嚴(yán)重的磨損問題，如面粉廠輸送小麥，使用鐵皮管4個月就磨損穿洞。儲糧庫內(nèi)糧垛的轉(zhuǎn)移采用氣力管道輸送，通常完成一次轉(zhuǎn)移后，使用的鐵皮管就會磨損報(bào)廢。現(xiàn)在，北京、青島等地的面粉廠采用了以UHMWPE片材為內(nèi)襯的鋼管或UHMWPE管，其耐磨性提高了7~10倍，降低噪音，改善了環(huán)境。全國有大型面粉廠2500多家，中小型面粉廠上萬家，應(yīng)用UHMWPE管的潛力很大。

同樣，UHMWPE管也可在飼料加工業(yè)中應(yīng)用。國內(nèi)外現(xiàn)代化飼料廠均采用金屬管道輸送物料。比如，在預(yù)混料生產(chǎn)線的原料接收工序，礦物質(zhì)和其它大組分粉狀原料經(jīng)正壓輸送系統(tǒng)直接由風(fēng)運(yùn)送入生產(chǎn)線的配料倉；在成品包裝工序，成品預(yù)混料由風(fēng)運(yùn)送入濃縮飼料生產(chǎn)線的配料倉。截止到1994年底，全國共有飼料加工企業(yè)11000多家，即使部分企業(yè)采用UHMWPE管，其用量也相當(dāng)可觀。

（2）油脂、釀酒工業(yè)

油脂廠輸料管彎頭處磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，輸送菜籽及餅粕時更為突出。如某榨油廠送料車間使用6mm鋼板卷制管送料，在運(yùn)送風(fēng)速20m/s的條件下，使用10d左右彎頭處就出現(xiàn)磨穿現(xiàn)象；軋床車間清雜后菜籽的輸料彎頭采用厚度5mm的玻璃制成，經(jīng)運(yùn)送1400t菜籽后出現(xiàn)磨穿現(xiàn)象。

釀酒廠豆粕、麩皮等原料，以及熟料、成曲、脫脂酒渣等都采用氣力輸送。酒精廠的主要原料瓜干大部分為片狀，通常不得不采用大風(fēng)速輸送，導(dǎo)致較小雜質(zhì)（砂子等）也隨著氣流運(yùn)動，不僅輸送噪音大，而且管路磨損嚴(yán)重。如果采用UHMWPE管，可以提高管道的使用壽命，且有良好的消音性，大幅度降低輸送噪音。

（3）食品、醫(yī)藥工業(yè)

食品工業(yè)中可以用氣力輸送的物料很多，如精鹽、奶粉、淀粉、薯粉、砂糖、可可、調(diào)味品、豆渣、茶葉、葵花籽等。某加碘精制鹽廠利用φ125mm管道通過氣力輸送原鹽，鹽粒在管道中心運(yùn)動時，由于速度高，對管壁有較強(qiáng)的磨擦，尤其彎管處更為嚴(yán)重；干法調(diào)味奶粉生產(chǎn)線為半自動封閉式，采用風(fēng)力輸送物料，由于有衛(wèi)生性要求，所有與物料接觸的部位都有昂貴的不銹鋼制造。如果采用UHMWPE管就便宜得多。卷煙生產(chǎn)也涉及氣力輸送管道，國外50年代就已采用管道輸送煙葉、煙梗、煙絲等。

醫(yī)藥工業(yè)中對藥丸和藥片也采用氣力輸送，除了衛(wèi)生性要求外，還需考慮破碎問題。UHMWPE管衛(wèi)生無毒，在國外已符合日本衛(wèi)生協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)，并得到美國食品及藥物行政管理局（FDA）和美國農(nóng)業(yè)部（USDA）的同意，可用于接觸食品和藥物，因此在食品、醫(yī)藥輸送中，不僅可替代昂貴的不銹鋼管，而且因其能吸收沖擊能，可減少物料在輸送中的破碎。

（4）紡織、化纖工業(yè)

氣力輸送在紡織工業(yè)中已廣泛地用來輸送棉花、羊毛、廢棉、麻屑和其它纖維物料。現(xiàn)代化的混、開清棉是用氣流通過管道把原棉輸送給蓋板梳棉機(jī)，并連續(xù)地把纖維分配給各臺機(jī)器。滌綸長絲廠等化纖生產(chǎn)中的原料、半成品和產(chǎn)品也采用脈沖氣力輸送方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械輸送，輸送的物料包括聚酰胺（PA）切片、聚酯切片、聚乙烯醇、短切纖維等。輸送過程中切片與管壁沖擊磨擦產(chǎn)生的粉末及絲條狀破屑甚多，直接影響到熔融紡絲的質(zhì)量。如果采用UHMWPE管，由于該管材能吸收沖擊能，可以減弱切片與管壁的沖擊，降低粉末產(chǎn)生量。

（5）建材、散裝物料運(yùn)輸

水泥、石灰、沙（砂）石、混凝土、耐火材料、陶瓷原料、焙燒礦、礬土、石膏等建材的輸送中，管道磨損較為嚴(yán)重。比如，某水泥公司的φ89mm×4.5mm窯灰輸送管，采用無縫鋼管只能使用3個月。水泥輸送管道彎曲部分雖采用了鑄鐵拱壁彎頭，也只使用2a就磨破了。在玻璃生產(chǎn)中已普遍地采用了氣力卸料系統(tǒng)，氣力輸送玻璃配合料的速度為10~15m/s，輸送過程中管道容易磨損[11]。

UHMWPE管具有耐磨損、自潤滑等優(yōu)點(diǎn)，用于輸送流砂，其壽命比鋼管可提高18倍，成本降低24倍；與PA管相比，其壽命提高3倍，成本降低近7倍；輸送時管內(nèi)阻力比金屬管小25%。

在散裝物料運(yùn)輸中，各種散裝的水泥、谷物、食鹽、礬土、化肥、煤塊等物料需要采用氣力輸送裝置的卸料機(jī)來輸送。我國沿海接卸進(jìn)口糧食的港口，在散糧泊位配置了吸糧機(jī)、裝卸機(jī)和圓筒倉，中小港口的多數(shù)糧食泊位都配備了固定式吸糧機(jī)，均需要相應(yīng)的耐磨輸送管道。到2000年我國水泥散裝運(yùn)量將達(dá)到1.7億t以上，糧食散裝運(yùn)量將有6000萬噸。由此看來，UHMWPE管在散裝物料運(yùn)輸中具有廣闊的應(yīng)用前景。

（6）化工工業(yè)

化工廠經(jīng)常會遇到向高壓反應(yīng)器輸送物料的問題，如采用回轉(zhuǎn)供料高壓壓送方式輸送礬土、銅燒結(jié)礦石、硫胺、氯化鉀等，也采用氣力輸送粉狀原料如純堿、碳粉、粉狀涂料、顏料、染料、磷肥粉、洗滌劑、磷礦石、粉狀氧化鋁、催化劑、硫酸鋇、二氧化鈦等。在電石生產(chǎn)中，采用正壓式輸送焦粉、石灰粉等，風(fēng)送管路為碳鋼管，由于磨損大，彎頭處需設(shè)置耐磨襯里。在塑料制品廠，不僅利用氣力輸送向單機(jī)供料，而且還用于集中供料系統(tǒng)，通過管網(wǎng)將各種原料送至各臺塑料加工機(jī)械。在合成樹脂生產(chǎn)中，氣力輸送裝置用來輸送PE，PS，PA粒料及PVC、聚丁二烯、酚醛等粉料。如齊魯石化公司年產(chǎn)6萬噸LLDPE裝置的氣力輸送包括粉料輸送和顆粒產(chǎn)品的輸送。輸送塑料顆粒存在的問題是，顆粒磨損產(chǎn)生的粉末會粘附在管壁上形成薄膜[2]，如果采用具有自潤滑、不粘附特性的UHMWPE管就可減少這種現(xiàn)象。

（7）礦粉輸送

選礦廠采用干式自磨礦石時，需要用風(fēng)力將磨好的產(chǎn)品排出。金屬礦山和煤礦近年來已開始采用風(fēng)力填充的新工藝，即利用氣力將矸石、爐渣等充填材料拋擲到采空區(qū)。機(jī)械鑄造廠的鑄造用砂、煤粉、粘土、鐵屑、噴涂鐵丸等現(xiàn)在也采用氣力輸送。輸送這些礦粉時，由于磨損嚴(yán)重，普遍鋼彎管的使用壽命通常為6個月。煤礦、礦山輸送高密度介質(zhì)也存在鋼管易磨損的問題。如某選廠采用鋼管輸送磁鐵粉，鋼管平均每4個月就需更換一次；某鐵礦使用的長度為300m的鐵精粉輸送管路為普通鋼管時，每年翻轉(zhuǎn)180°，2a即報(bào)廢。若采用UHMWPE管可顯著提高其使用壽命，并能減少維護(hù)工作量。

（8）電廠干除灰

我國火力發(fā)電廠的干除灰系統(tǒng)一般采用負(fù)壓、低正壓和正壓輸送等氣力輸送。由于輸送速度高達(dá)15~25m/s，輸灰管道磨損嚴(yán)重，使用壽命短。如某電廠6臺機(jī)組8條鋼灰管輸送干灰，其彎頭使用壽命僅3個月。在干灰溫度較低的情況下，采用UHMWPE管可大大提高使用壽命。

與HDPE管區(qū)別

超高分子量聚乙烯管與HDPE管（高密度聚乙烯管）習(xí)慣被稱作超高分子聚乙烯管道，其實(shí)兩者是有實(shí)質(zhì)性區(qū)別的。

1、分子量不同：

超高分子聚乙烯管道的分子量在200萬以上，我國潤新材公司生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯管的分子量在250萬—300萬之間。高密度聚乙烯管的分子量在150萬—200萬之間。因此超高分子量管就是指的分子量在250萬以上的超高分子聚乙烯管道。

2、外觀不同：

超高分子量聚乙烯管外觀烏黑發(fā)亮且手感光滑，韌性強(qiáng)，抗拉伸強(qiáng)度高。HDPE管黑色發(fā)暗沒有亮度，一般帶四條藍(lán)色條紋。

3、連接方式不同：

超高分子管可以直接翻邊法蘭連接，方便易裝卸；可與鋼管復(fù)合成超高分子量聚乙烯復(fù)合管。HDPE管常采用熱熔連接，法蘭連接需要帶法蘭跟，不可與鋼管做成復(fù)合鋼管。

4、應(yīng)用領(lǐng)域不同：

超高分子聚乙烯管道主要用于尾礦、抽沙、疏浚、防腐設(shè)備等行業(yè)領(lǐng)域，集防腐、耐磨、抗沖擊、抗壓、自潤滑、不結(jié)垢等特性。HDPE管主要用于給水、排污、綠化帶灌溉、農(nóng)田灌溉等領(lǐng)域。

5、耐溫程度不同：

超高分子聚乙烯管道耐溫范圍為-269℃— +80℃，在環(huán)境惡劣或較冷的地區(qū)性能不會受影響；HDPE管工作溫度為常溫至-60℃。

因此超高分子量聚乙烯管與HDPE管具有完全不同的性質(zhì)和性能，認(rèn)真選擇。