压力管道基础知识

生产厂家 2021年9月20日02:05:19
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摘要

1 概述管道已成为国民经济和各行各业基础设施(facilities)的重要组成(Form)部分(Part),管道运输(transport)在发展国民经济中的作用日益加强。管道从根本上增强了运输(transport)。首先是采油企业,油库和储气库,石油化学和化学工业(Industry)的运输(tra

1 概述
管道已成为国民经济和各行各业基础设施(facilities)的重要组成(Form)部分(Part),管道运输(transport)在发展国民经济中的作用日益加强。管道从根本上增强了运输(transport)。首先是采油企业,油库和储气库,石油化学和化学工业(Industry)的运输(transport),食物行业和别的工业(Industry)的运输(transport),管道在市政设施(facilities)中的作用越来越大,可用于输送饮用水、供暖水、污水(sewage)、煤气等。
管道类型很多,按材质组成大致可分为无机材料(Material Science)管、金属材料(Material Science)管、高分子材料(Material Science)管、及高分子复合材料(Material Science)管。高分子材料(Material Science)管又分为橡胶管及塑料管;高分子复合材料(Material Science)管则分为钢塑复合管、铝塑复合管、多层复合管等。本章将重点介绍几种新型(new type)的塑料管,铝塑复合管及本公司产品(product)——钢骨架塑料复合管。
2 几种新型(new type)塑料复合管。
用于各类介质输送的管材主要(main)有两大类:一类是金属管,另外一类是塑料管。在金属管材中,钢管价格低,强度(Strength)高,一直占主导地位。但由于(Because)钢管有耐腐蚀(corrosion)性差、易磨损、不容易连接等缺点(shortcoming),人们一直想开发出(Issue)新型(new type)管材将其代替。不锈钢管及铜、铝管等虽在一定场所下耐腐蚀(corrosion)性好,但价格过高,不可(must not)能大面积使用(Use)。塑料管材自从工业(Industry)化生产(production)以来,在各个领域得到普遍应用(application),特别是在排水管(a drain)路施工(construction)中大量代替了传统(tradition)的钢管。但是,单一的塑料管材也存在其致命缺点(shortcoming);一是耐热性差,长期使用(Use)温度不超过60℃;二是刚性不好、耐压性差,因此不能普遍地代替传统(tradition)钢管。为此,众多科研及企业单位争相开发性能(performance)愈加优异、价格适中的新型(new type)管道。
2.1超高分子量聚乙烯管
超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)是种优异的工程塑料,其耐磨性,冲击强度(Strength),耐低温性均居各类工程塑料之首,特别是耐磨性及润滑性,均优于除聚四氟乙烯外的别的塑料材料(Material Science)。但由于(Because)UHME—PE树脂(resin)分子量极大(约150—400万),熔体粘度高,流动性极差,并且(also)临界剪切速度低,加工打滑,挤出不稳定,过去多采用(Use)压制烧结法生产(production)一些板材,棒材为短管。最近,清华大学研制出了采用(Use)传统(tradition)的塑料管材成型(Forming)工艺(Technology),生产(production)此种管材的新技术(technology),其工艺(Technology)过程如下:
备料——挤出机中混合——压缩(compress)——烧结——挤出——定型——冷却——切断——包装
产品(product)及技术(technology)特点(Characteristic):
2.1.1 具备(Have)普通聚乙烯管的一切特点(Characteristic);
2.1.2优异的耐磨损性及润滑性;
2.1.3较高的韧性及抗冲击性;
2.1.4缺点(shortcoming)为设备(equipment)投资大、加工困难,还没有法生产(production)与之配套的管件;
2.2 化学交联聚乙烯管材
交联聚乙烯管以高密度(density)聚乙烯作为主要(main)原料(raw material),经过高能射线或化学引发剂的作用,将线型大分子结构(structure)转变为空间网状结构(structure),生产(production)出的交联聚乙烯管材可以(Sure)在-75℃—+110℃和0.6兆帕(Mpa)压力(pressure)下长期使用(Use)。
交联聚乙烯管材具有卓越的耐环镜应力开裂性、耐热性、耐蠕变性、较高的抗撕裂性及抗缺口开裂性,并战胜了普通聚乙烯对填料的敏感性,既使配混较多的改性填料如加强剂、导电填料、阻燃剂等。
不管是用化学办法仍是用物理机械办法使聚乙烯交联,都可以改进聚乙烯的性能(performance)。聚乙烯交联后,耐热性及热强度(Strength)、耐热老化性、耐环境应力开裂性、电绝缘性、阻燃性、阻隔性、耐汽油和芳烃性、耐蠕变性等都得到较大的提高。
化学交联聚乙烯管材生产(production)工艺(Technology)流程:
原料(raw material)配混——反应剂出——管材成型(Forming)——水解交联——检查——成品
产品(product)及技术(technology)特点(Characteristic):
2.2.1具备(Have)普通聚乙烯管的一切特点(Characteristic);
2.2.2适用(apply)温度范围宽,可以(Sure)在–75℃——+110℃ 下长期使用(Use);
2.2.3交联度高,质地坚实而有韧性,抗内压强度(Strength)高,20℃时的爆破强度(Strength)大于4MPa,95℃时爆破强度(Strength)大于2兆帕(Mpa),95℃下使用(Use)寿命(Life)长达50年;
2.2.4缺点(shortcoming)为工艺(Technology)流程长,生产(production)难以控制。
2.3铝塑复合管
在一切金属——塑料复合管中,最引人住目标是铝塑复合管。这类管的外壁和内壁各为一层高密度(density)聚乙烯或交联聚乙烯,中间为一层薄铝板焊管;铝管与内外壁层聚乙烯之间各右一层粘合剂结实粘结。
生产(production)工艺(Technology)流程如下:
卷铝——铝带成型(Forming)——铝管焊接——内壁复合挤出成型(Forming)——外壁复合挤出成型(Forming)——冷却——牵引——打印——锯切——卷取——包装
产品(product)及技术(technology)特点(Characteristic):
2.3.1具备(Have)普聚乙烯管的一切特点(Characteristic);
2.3.2较高的强度(Strength);
2.3.3较高的使用(Use)压力(pressure);
2.3.4缺点(shortcoming)是长期使用(Use)内壁塑料管与中间铝管易剥离。
3钢骨架塑料复合管
钢骨架塑料复合管的先进(advanced)性表现在其产品(product)结构(structure)的先进(advanced)性及合理性上。纯塑料管如PVC(聚氯乙烯)管、PP(聚丙烯)管、PE(聚乙烯)管等具有优良的抗腐蚀(corrosion)性能(performance),但其耐压强度(Strength)较低,虽然交联聚乙烯较好地解决了耐热性和耐老化问题,但该管材仍存在刚度和耐压能力偏低,以及气液阻隔性差的问题,在一定程度(degree)上限制了其普遍应用(application);现在输送腐蚀(corrosion)性流体的管路一般(commonly)采用(Use)玻璃管、酚醛石棉管及玻璃钢管,玻璃易碎,使用(Use)不安全;酚醛石棉管对环镜有污染,且成本(cost)高;玻璃钢管加工工艺(Technology)复杂,成本(cost)也难降下来;钢塑、铝塑复合管则由于(Because)管壁内外塑料被它们包覆的钢管或铝管完全隔离开来,此类产品(product)虽耐压较高,但在使用(Use)的过程当中因金属和塑料的热收缩相差太大(线膨胀系数:PE/钢=10),长时间使用(Use)时因二者间滑动易产生(produce)剥离,仍会造成中间的金属管和腐蚀(corrosion)性介质接触而被腐蚀(corrosion)致使管道的泄漏。钢骨架塑料复合管则是结合塑料的耐腐蚀(corrosion)性与金属(钢丝)的高强度(Strength)各自的优势,即管壁的内外层塑料经过管壁中间的金属网孔连接(Connect)为一体(好像钢筋混凝土的结构(structure)形式(form)),即解决了因双方热收缩差别较大易剥离的问题,又提高了管材的抗腐蚀(corrosion)性能(performance),同时和相同规格、相同壁厚的纯塑料管相比耐压强度(Strength)大大提高(表1)。

表1.钢骨架塑料复合管与纯塑料管性能(performance)比较(compare)(见GB/T4219-1996和GB/T13663-92,钢骨架塑料复合管的承压能力为华创天元实业发展有限职责公司(company)企标)

材料(Material Science)公称外径mm承压能力MPa管材壁厚mmHDPE2501.022.7PVC-U2501.018.4钢骨架塑料复合管2761.613.0
工艺(Technology)流程(略)
产品(product)及技术(technology)特点(Characteristic):
3.1耐腐蚀(corrosion)性:就防腐(Anticorrosive)性能(performance)来讲,钢骨架复合管不亚于任何其余的纯塑料管。从外观来看,我们的管子和纯PE管毫无差别,钢骨架完全复合于塑猜中,真正做到了双面防腐(Anticorrosive)。我们采用(Use)的聚乙烯原料(raw material)具有很高的化学稳定性,可总结如下:20℃时,它不溶于一切的无机和有机溶剂,只有长时间与温度较高的强氧化(oxidation)剂接触后(如浓硫酸,浓硝酸),它才会分解(decompose)。
3.2耐老化性:我们采用(Use)的聚乙烯原料(raw material)在20℃试验情况(Situation)下,预期服务寿命(Life)达100年,50年以上允许(allow)的连续使用(Use)温度明显高于40℃。一般(commonly)来讲钢骨架塑料复合管道适用(apply)于暴露于高能辐射状态下的各类应用(application)。HDPE管成功的用来输送放射性排放物和用做核能技术(technology)的冷却水管道已有多年。长期暴露于户外由于(Because)风吹日晒的作用,特别是在阳光中的短波紫外线和大气的共同作用下,聚乙烯的性能(performance)会下降。我们原料(raw material)中参加的稳定剂可以(Sure)抵消任何可能性的热老化现象(phenomenon)。
3.3耐磨性:钢骨架塑料复合管的内壁肯定粗拙度为Ra=0.22-0.47um,比钢管的Ra(约为20-50um)小约100倍。关于输送粉状物料、液体及气固混合物料,如矿浆、煤粉、烟尘等有良好(good)的耐磨性。塑料管道行业广泛以为由于(Because)塑料管不结垢,同样管径(内径)塑料管的输送能力比钢管提高20-30%,钢骨架塑料复合管材具有和塑料管相同的输送能力(相同规格)。
3.4耐压性能(performance):钢骨架塑料复合管的特殊(special)之处就在于它既防腐(Anticorrosive)又耐压。钢网作为加强相,是复合管的主要(main)承力体,它在管子输送介质时承担大部分(Part)的压力(pressure),并且(also)约束塑料的蠕变和收缩、膨胀变形,它会把管内的径向压力(pressure)变成轴向的拉力。经过试验可知,其承压能力是相同规格纯塑料管的几倍。
3.5保温(heat preservation)性能(performance):钢骨架塑料复合管的导热系数可以(Sure)以为就是HDPE的导热系数:0.43W/MK,比钢管的导热系数要小很多,因而,除有特殊(special)要求外,一般(commonly)不需要要采取保温(heat preservation)措施(Measures)。
3.6其余性能(performance):钢骨架塑料复合管还可以(Sure)耐微生物的腐蚀;采用(Use)法兰或电熔连接(Connect),连接(Connect)可靠;由于(Because)它的密度(density)仅为钢材的40%,所以施工(construction)操作(manipulate)简单,修理方便。

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