1、設計與應用I新型耐床管材的發展及應用前 沿 科 技© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 設計與應用I新型耐床管材的發展及應用© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 設計與應用I新型耐床管材的發展及應用張玉川© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publi

2、shing House. All rights reserved, 設計與應用I新型耐床管材的發展及應用© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 設計與應用I新型耐床管材的發展及應用農不同管徑管材的用料悄況外輕市場需要耐壓管材聚乙烯管材和鋼管祁是市場上傳 統的管材產品。聚乙烯伶追系統冇許多優點， . 如柔韌、耐腐純、容易連接并H連 接町靠、質輕、在一泄口徑卜町盤 卷供應、適介不開挖創設等。但足 聚乙烯管逍最顯苦的缺點是強度低 耐熱性較差。所以，需耍承受較人

3、壓力和較髙溫度的領域以及比較惡 劣的環境卜就不能使用泮通的聚乙 烯管道系統。例如，在最大匚作斥 力徑孚比（）時管材晟大直徑只能做到表列出了公稱壓力為 使用 料，時不同管徑管材的用料情況.顯而易見材r徑的增大， 使用聚乙烯管材c經非簾不經濟了»而金屈笛易腐蝕、沒仃柔軟性， 不能做成很z的盤卷管。運輸和鋪設 費用、日常維護費用高是它的主要缺 點。據勝利油田管理周調査,一般鋼 管在投產 邙后就會因為腐蝕而需 要更換，常常為企業造成了很求的經 濟負擔內此幣場需求耐壓、耐溫和閑腐 蝕的工業管逍系統。已冇的應用結果表明，卜述領域 部不同程度的需耍：）石油天然氣開采業:）化學工業：）輸送礦漿或打泥

4、砂營迪：）待殊惡劣環境用的管道系統。國內外耐壓復合管道的 發展概況為了克服型管和鋼管的缺點，乞 種結構形式的復合管材便應運ifd生。 多年來，國內外祁冇許多增強刻料管 的新設計、新專利提出來.但是能夠 在市場上立足的并不多，因為真正要 做到優勢互補而耍解決很多技術問 題.所以增強犁料管一直是個熱門的 科研課題。現將國內外這一領域的研 發惜況介紹丁后。IN內現仃增強聚乙壞許企業概況國內現仃的増強聚乙烯管材產品 基木上祁是以金屈（訓絲或者鋼板）來 増強犁料符材，比較成功的冇：鋼竹 架聚乙烯刑料復合管、扎網鋼帶聚乙 烯復介借及鋼絲M Ti架塑料（聚乙烯） 口介聳并1已經形成-逐的規模并 有產品的企業

5、和行業標準.各類管材上耍企業WJTP架聚乙烯塑料刃介管上要企 業有*河北華創、新華創、深圳華 翰、大慶長恒。孔網鋼帶聚乙烯刃合笛丄耍企業 冇：法爾勝東泰、天津東泰、勝利東 泰、河北華宏。鋼絲紳繞增強曩合犁料管匸要企 業有：溫州煌盛、犬津東泰、東營勝 工，廣東東方。此外，氏祚高詳正在工產連續H 合増強塑料輸油管材.這也是一種以 鋼絲編織增強的槊料管材，不同的是 它采用了交聯聚乙烯料，因此它的工 作壓力可以達到明顯高于上述三種増強管。上婆產品特點及問題分析 ）鋼節架塑料復合管和孔網板制 廿架犁料貝介管療在的口冬缺點仃：加入金屬骨架增強復合所得到的 效果不很顯譽，最人工作壓力:鋼犁結合較差毎段苴管還

6、需要 仃封端面的處理，連接比較困難 不能對接焊，n 材失去了柔韌件，只能直管供應：生產管材需耍特姝的專用生產 線：這種管材存在結構問題：災介版 管材存在較大和不均勻的內應力，測 料和鋼骨架交界處形成了人屋的應力 集中點：使用溫度不能超過 V.）鋼絲纏繞增強復合管標準的 叫法是:“鋼絲網骨架塑料復合管”及 連續復介增強塑料輸汕管材：鋼絲編繞交合管材應力集中和內 應力問題較小，增強效果較顯苦，最 人工作壓力：鋼絲預涂熱熔膠.鋼和結介冇所 改善：制造工藝不復雜,分步進行,容農 鋼線侏繞増強刃合悴與的墜厚比較單位：外徑加強唧鋼斛擁繞增戦奴介笛甲比牧易保證質鼠:采用鋼絲編織增強管在較小點空 時（小丁 可

7、以做成盤卷，簡化和 方便了管材的鋪設.11詢這類管材與國外同類產品比 較墾距上耍農現住：增強材料只仃細 鋼絲-種，鋼絲與刑料的結介狀況無 論如何也比不卜合成纖維：采用鋼絲 纏繞增強不能做成盤管供應：不陡對 接焊：口的最大立徑為（）鋼絲增強員合管節材效果 明顯：這種管材在直從和壓力較人請況 下節材非常顯普.表列舉了匸作尿 力大于F.兩種管材曜厚比較。數據顯示，與相比較，這種管材節材效果在以上.I內層聚乙烯2-»繞纖維帯堆強口3-外層聚乙烯保護層圖1 RTP管結構示意圖圖3 Soluforcc RTP管材產兄狀況國際卜.增強蜩料管材發展概況一類是熱固性犁料增強管即我 們通常稱的玻璃訓管另

8、類是熱梨 性和料增強管 熱周性澈料增 強管發展比較早 品種也比較多。而 熱犁性塑料增強管 發展較晚， 近年越來越受到丞視。國外FI前較多 的是芳綸纖維増強的 管材.芳 綸纖維增強的 管的工作斥力町 高達到，爆破壓力町高達特別是這種 管材既町 以達到很A的耐斥強度乂能保持町盤 卷的柔砂性，鈾設方便和辻速是這類 笛材突出的優點。熱刻性刻料增強管材的結構熱塑性犁料增強 管材人部 分是三層結構，內出是I耐腐辿、附瞄 損的聚乙烯管中層足增強的編繞層Corroscn Resistant InsertFerrule LockCartxxt Steel Ferrule圖2 RTP管機械壓緊連接ffi4 RTP

9、背材在野外鋪設情況（綢繞的材料仃高強度介成纖維玻璃 纖維,碳纖維和細金屬絲多種）外層 是保護用的聚乙烯層。最常用的增強 材料是芳綸纖維，圖是這種管材的結構示意圖.是國外生產廠商 （派來福）的 產品。內層足高密度聚乙烯（），中間層是高強度的芳綸纖維增強層（也町以用聚脂纖維，但是耐壓相對校低），外層為（ 的保護層.生產的工藝是先擠出內層管，然后止反交錯纏繞芳綸纖維增強帶, 最后再擠出覆蓋外保護層.其產品材 料結構見表模派來福 產品有英寸和英寸兩個簾川規格，以 連續長盤管（米和 *）方式供應.工作壓力町以達到 （輸水時最大工作床力町以到）O耐溫 9,設計殍命是 年端部骨件采用標準的鋼發蘭盤連 接,管

10、段中間可以用電熔管件（増強 熱犁性犁料的電熔連接套）連接。鈾 設的速度很快.人約在毎小時公 里.詳細數撼參見表.已經應用在阿曼、科 威特和沙特阿拉伯等地的右汕業中。竹材的連接技術長盤卷管減少了連接工作 雖和管件需耍昴：出廠時（2經接好有 標準法蘭端面的管件。管材有兩種連接：管材和 管材間的連接：盤卷 管端和貫他管材 和管件（如閥門，三通等）的連接.管端連接的技術有兩種一電 熔熱熔連接和機械壓緊方式連接。電熔熱熔連接是先把 管 熱熔對接，然后把專用的增強電熔連 接套移到連接處通電熔接 連接套町 以承受軸向負載。所用的焊接設備 和泮通聚乙烯管道系統用的類似，只 是熱熔套長度較長。 年注第WJ 圉外

11、塑料刖沿科技機械壓緊方式連接是把一個金屈 管件的插口端插入在 外套-個金屈套用機械方法把金屬套 管瑞 竹件插口端壓緊成為可 以保證密封并承受軸向負載的接頭， 類似島斥膠管的連接，見圖-曾材口前應用領域熱數性型料增強管材丨|前上要應用j:工業領域,特別是石油開 采業。C經應用住炎熱的中東沙漠地 區，酷寒的西伯利亞及在海上油井作 業中。詼管材杲突出的優點是柔韌件 好，町盤卷供應。這樣就町以免除人 尼的連接工作，只活適應地形，實現 菲常迅速和統濟的fit設并很容易拆遷 移地再應用笛材末來應用領域管材優點突出.H應用領 域必然會進一步擴大.II詢，國外正在努力做把 應用到天然氣高壓 輸送管道的匸作II

12、的聚乙烯管道系 統還只應用在中低壓的大然氣輸配管 道，即壓力在以下的管網末端，為此，正在對熱料增強 管 進行系統的試驗，準備制泄 相關標準.國內己經開始探討開發輸水用公 稱壓力 < 蝕 的鋼絲增強聚乙烯壓力管， 目的是節約材料和提高耐壓.預計比 符唯J9減少一半，成木降低O制造管材的生產線穗國生產線國內已有引進.一條擠出生產 線制造纖維增強帶川聚乙烯芳綸 纖維艾介爪向帶，功率一條擠出內口管 紳繞增強帶 擠出外護套層的生產線.生產中山一臺擠出 機擠出內出聚乙烯，纏繞纖維丈合帶 同時熔融炸接到-起：然后再通過另 外一臺擠出機擠出披蓋外保護層：冷 卻定型后盤卷起來，功率。國內UlP/Ll經能制

13、造鋼絲增強聚 乙烯管到生產線開始探索制造芳綸纖維增強的牛產線和開發 直徑到的鋼絲增強生產線。管材鋪設技術冇專門設ll-的車輛和配套裝汽 能把U經制開的円盤卷起來.表產晶規格及材料結構內層材料W1>¥¥黑增強材料芳綸纖維聚簡纖維芳綸纖維外層材料（白、耐縈外）«門、耐紫外）（門耐秋外公稱內牲公稱外廉輸水T作樂力C（巴）衣產品工作條件及供貨方式輸廉油工作壓力 9（巴MiOiT作浴度X?設計壽命年對卷竹材氏度X«itt公斤 *農國際上生產的主要企業企業名稱國家奧地利商品軒稱術注英H旗先開發已 年近入法“在油田常鋪在地面。也町采用不 開挖蝕設如犁入法。4工程

14、實例在熱帶森林中鋪設公里管道，用其他悸道需嚶個丿J，鋪設只用了一周，參見圖、其他企業生產的有的直能農納來纖維性能測試悄況9處理時何（分忡）拉伸彊度斷餐伸長率.斷裂伸長率修lEffi.達到 亳*,仃的工作壓力達到國際上生產 的上耍企業國際上生產 的上要企業見 表O管材的經濟性管材的經濟性比較見圖。建議開發的理由丨|前已經冇市場，潛在的市場更 廣闊。國外 管材技術L1經比較 成熟，從設汁、制造到施匚逐漸形成 了規范.在已冇引進技術的基礎上， 可利用國內現有的基礎和淡源,不需 耍很姜投資就可以把這種產品開發出 來。在學握 密材制造技術的基 礎上町以進一步開發柔性多層曩介增 強管道海洋石油開采等新產品

15、。町以說，LI曲國內開發 管材 的條件已經成熟.首先國內已經能夠 生產芳綸纖維（煙臺），并且中科院平 患公訶選杼了中科院合肥固體所的納 米 樹脂經過紡絲牽伸后，再經過 高溫處理，處理后測試結果列表試驗結果表明：熔紡牽仲的納米 纖維，在*C經不同時何處理后，強度下降率在左右，伸K率下降了 左右.說明這種納米 纖維作為纖維増強復合管材的增 強纖維完個仃秤代芳綸纖維應用的町 能。并令的試驗結果表明應用成 核劑町以把這種納米 纖維的斷 裂伸長率降至 以內。采用國產纖維不僅能夠降低成 本，更重耍的是國產纖維可以肖接加 工成纖維帯，以盤卷的形式供應，管 材廠不需耍準備專用生產線左預加丁 纖維帶町以減少投誑

16、簡化工藝。另一方而，上海“金緯“已經成 功丿F發了鋼絲編織增強聚乙烯n材生 產線，成都“金仃東方”也已經開發 了鋼絲縫繞增強聚乙烯管材生產線， 并1L還仃批企業枳累了生產增強管 材的經驗：國內也已經引進了的目舸世界上最先進的 生產線，消化吸收國產化C經可降低汽車噪音的新型塑料美國聚合物集團公訶 推 出了新型可再生性材料，可應用 丁模塑制造F（車冬部件，以改善 汽車的隔聲效果。這種新醴材料足由可再生的 和制造而成，應用于制造車身板件和底盤襯墊，以產生 個隔怦屏障吸收汽車車廂內 的聲音并且減少噪音，幅度在 不是遙遠的爭惜.伙I此我們提出開發増強聚乙烯斥 力管的建議：）開發直徑 亳米以下nJ盤 卷的纖維增強聚乙烯賦力管注意吸 收、采用國外芳綸纖維復合管材成功 的經驗。） 亳米以上増強聚乙烯壓 力管應完善鋼絲增強的技術，注意開 發簡便對靠的連接方法。）一方而開拓高壓特殊管道市 場如油IH :另一方面開拓低壓力， 較大宜徑的通用市場如長距離輸水 輸氣。待纖維增強 竹材的生產 經驗逐步發展成熟時.就町向更減更 廣的應用領域發展。（作者單位: