新型RTP耐压管材的发展及应用

1、设计与应用I新型耐床管材的发展及应用前 沿 科 技© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 设计与应用I新型耐床管材的发展及应用© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 设计与应用I新型耐床管材的发展及应用张玉川© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publi

2、shing House. All rights reserved, 设计与应用I新型耐床管材的发展及应用© 1994-2009 China Acadcmic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 设计与应用I新型耐床管材的发展及应用农不同管径管材的用料悄况外轻市场需要耐压管材聚乙烯管材和钢管祁是市场上传 统的管材产品。聚乙烯伶追系统冇许多优点， . 如柔韧、耐腐纯、容易连接并H连 接町靠、质轻、在一泄口径卜町盘 卷供应、适介不开挖创设等。但足 聚乙烯管逍最显苦的缺点是强度低 耐热性较差。所以，需耍承受较人

3、压力和较髙温度的领域以及比较恶 劣的环境卜就不能使用泮通的聚乙 烯管道系统。例如，在最大匚作斥 力径孚比（）时管材晟大直径只能做到表列出了公称压力为 使用 料，时不同管径管材的用料情况.显而易见材r径的增大， 使用聚乙烯管材c经非帘不经济了»而金屈笛易腐蚀、没仃柔软性， 不能做成很z的盘卷管。运输和铺设 费用、日常维护费用高是它的主要缺 点。据胜利油田管理周调査,一般钢 管在投产 邙后就会因为腐蚀而需 要更换，常常为企业造成了很求的经 济负担内此币场需求耐压、耐温和闲腐 蚀的工业管逍系统。已冇的应用结果表明，卜述领域 部不同程度的需耍：）石油天然气开采业:）化学工业：）输送矿浆或打泥

4、砂营迪：）待殊恶劣环境用的管道系统。国内外耐压复合管道的 发展概况为了克服型管和钢管的缺点，乞 种结构形式的复合管材便应运ifd生。 多年來，国内外祁冇许多增强刻料管 的新设计、新专利提出来.但是能够 在市场上立足的并不多，因为真正要 做到优势互补而耍解决很多技术问 题.所以增强犁料管一直是个热门的 科研课题。现将国内外这一领域的研 发惜况介绍丁后。IN内现仃增强聚乙坏许企业概况国内现仃的増强聚乙烯管材产品 基木上祁是以金屈（训丝或者钢板）來 増强犁料符材，比较成功的冇：钢竹 架聚乙烯刑料复合管、扎网钢带聚乙 烯复介借及钢丝M Ti架塑料（聚乙烯） 口介耸并1已经形成-逐的规模并 有产品的企业

5、和行业标准.各类管材上耍企业WJTP架聚乙烯塑料刃介管上要企 业有*河北华创、新华创、深圳华 翰、大庆长恒。孔网钢带聚乙烯刃合笛丄耍企业 冇：法尔胜东泰、天津东泰、胜利东 泰、河北华宏。钢丝紳绕增强曩合犁料管匸要企 业有：温州煌盛、犬津东泰、东营胜 工，广东东方。此外，氏祚高详正在工产连续H 合増強塑料输油管材.这也是一种以 钢丝编织增强的槊料管材，不同的是 它采用了交联聚乙烯料，因此它的工 作压力可以达到明显高于上述三种増强管。上婆产品特点及问题分析 ）钢节架塑料复合管和孔网板制 廿架犁料貝介管疗在的口冬缺点仃：加入金属骨架增强复合所得到的 效果不很显誉，最人工作压力:钢犁结合较差毎段苴管还

6、需要 仃封端面的处理，连接比较困难 不能对接焊，n 材失去了柔韧件，只能直管供应：生产管材需耍特姝的专用生产 线：这种管材存在结构问題：災介版 管材存在较大和不均匀的内应力，测 料和钢骨架交界处形成了人屋的应力 集中点：使用温度不能超过 V.）钢丝缠绕增强复合管标准的 叫法是:“钢丝网骨架塑料复合管”及 连续复介增强塑料输汕管材：钢丝编绕交合管材应力集中和内 应力问題较小，增强效果较显苦，最 人工作压力：钢丝预涂热熔胶.钢和结介冇所 改善：制造工艺不复杂,分步进行,容农 钢线侏绕増強刃合悴与的墜厚比较单位：外径加強唧钢斛拥绕增戦奴介笛甲比牧易保证质鼠:采用钢丝编织增强管在较小点空 时（小丁 可

7、以做成盘卷，简化和 方便了管材的铺设.11询这类管材与国外同类产品比 较垦距上耍农现住：增強材料只仃细 钢丝-种，钢丝与刑料的结介状况无 论如何也比不卜合成纤维：采用钢丝 缠绕增强不能做成盘管供应：不陡对 接焊：口的最大立径为（）钢丝增强员合管节材效果 明显：这种管材在直從和压力较人请况 下节材非常显普.表列举了匸作尿 力大于F.两种管材曜厚比较。数据显示，与相比较，这种管材节材效果在以上.I内层聚乙烯2-»绕纤维帯堆强口3-外层聚乙烯保护层图1 RTP管结构示意图图3 Soluforcc RTP管材产兄状况国际卜.增强蜩料管材发展概况一类是热固性犁料增强管即我 们通常称的玻璃训管另

8、类是热梨 性和料增强管 热周性澈料增 强管发展比较早 品种也比较多。而 热犁性塑料增强管 发展较晚， 近年越來越受到丞视。国外FI前较多 的是芳纶纤维増强的 管材.芳 纶纤维增强的 管的工作斥力町 高达到，爆破压力町高达特別是这种 管材既町 以达到很A的耐斥强度乂能保持町盘 卷的柔砂性，铀设方便和辻速是这类 笛材突出的优点。热刻性刻料增强管材的结构热塑性犁料增强 管材人部 分是三层结构，内出是I耐腐辿、附瞄 损的聚乙烯管中层足增强的编绕层Corroscn Resistant InsertFerrule LockCartxxt Steel Ferrule图2 RTP管机械压紧连接ffi4 RTP

9、背材在野外铺设情况（绸绕的材料仃高強度介成纤维玻璃 纤维,碳纤维和细金属丝多种）外层 是保护用的聚乙烯层。最常用的增强 材料是芳纶纤维，图是这种管材的结构示意图.是国外生产厂商 （派來福）的 产品。内层足高密度聚乙烯（），中间层是高强度的芳纶纤维增强层（也町以用聚脂纤维，但是耐压相对校低），外层为（ 的保护层.生产的工艺是先挤出内层管，然后止反交错缠绕芳纶纤维增强带, 最后再挤出覆盖外保护层.其产品材 料结构见表模派來福 产品有英寸和英寸两个帘川规格，以 连续长盘管（米和 *）方式供应.工作压力町以达到 （输水时最大工作床力町以到）O耐温 9,设计殍命是 年端部骨件采用标准的钢发兰盘连 接,管

10、段中间可以用电熔管件（増强 热犁性犁料的电熔连接套）连接。铀 设的速度很快.人约在毎小时公 里.详细数撼参见表.已经应用在阿曼、科 威特和沙特阿拉伯等地的右汕业中。竹材的连接技术长盘卷管减少了连接工作 虽和管件需耍昴：出厂时（2经接好有 标准法兰端面的管件。管材有两种连接：管材和 管材间的连接：盘卷 管端和贯他管材 和管件（如阀门，三通等）的连接.管端连接的技术有两种一电 熔热熔连接和机械压紧方式连接。电熔热熔连接是先把 管 热熔对接，然后把专用的增強电熔连 接套移到连接处通电熔接 连接套町 以承受轴向负载。所用的焊接设备 和泮通聚乙烯管道系统用的类似，只 是热熔套长度较长。 年注第WJ 圉外

11、塑料刖沿科技机械压紧方式连接是把一个金屈 管件的插口端插入在 外套-个金屈套用机械方法把金属套 管瑞 竹件插口端压紧成为可 以保证密封并承受轴向负载的接头， 类似岛斥胶管的连接，见图-曾材口前应用领域热数性型料增强管材丨|前上要应用j:工业领域,特别是石油开 采业。C经应用住炎热的中东沙漠地 区，酷寒的西伯利亚及在海上油井作 业中。诙管材杲突出的优点是柔韧件 好，町盘卷供应。这样就町以免除人 尼的连接工作，只活适应地形，实现 菲常迅速和统济的fit设并很容易拆迁 移地再应用笛材末來应用领域管材优点突出.H应用领 域必然会进一步扩大.II询，国外正在努力做把 应用到天然气高压 输送管道的匸作II

12、的聚乙烯管道系 统还只应用在中低压的大然气输配管 道，即压力在以下的管网末端，为此，正在对热料增强 管 进行系统的试验，准备制泄 相关标准.国内己经开始探讨开发输水用公 称压力 < 蚀 的钢丝增强聚乙烯压力管， 目的是节约材料和提高耐压.预计比 符唯J9减少一半，成木降低O制造管材的生产线穗国生产线国内已有引进.一条挤出生产 线制造纤维增强带川聚乙烯芳纶 纤维艾介爪向带，功率一条挤出内口管 紳绕增强带 挤出外护套层的生产线.生产中山一台挤出 机挤出内出聚乙烯，缠绕纤维丈合带 同时熔融炸接到-起：然后再通过另 外一台挤出机挤出披盖外保护层：冷 却定型后盘卷起来，功率。国内UlP/Ll经能制

13、造钢丝增强聚 乙烯管到生产线开始探索制造芳纶纤维增强的牛产线和开发 直径到的钢丝增强生产线。管材铺设技术冇专门设ll-的车辆和配套装汽 能把U经制开的円盘卷起來.表产晶规格及材料结构内层材料W1>¥¥黑增强材料芳纶纤维聚簡纤维芳纶纤维外层材料（白、耐萦外）«门、耐紫外）（门耐秋外公称内牲公称外廉输水T作乐力C（巴）衣产品工作条件及供货方式输廉油工作压力 9（巴MiOiT作浴度X?设计寿命年对卷竹材氏度X«itt公斤 *农国际上生产的主要企业企业名称国家奥地利商品軒称術注英H旗先开发已 年近入法“在油田常铺在地面。也町采用不 开挖蚀设如犁入法。4工程

14、实例在热带森林中铺设公里管道，用其他悸道需嘤个丿J，铺设只用了一周，参见图、其他企业生产的有的直能农纳來纤维性能测试悄况9处理时何（分忡）拉伸彊度断餐伸长率.斷裂伸长率修lEffi.达到 亳*,仃的工作压力达到国际上生产 的上耍企业国际上生产 的上要企业见 表O管材的经济性管材的经济性比较见图。建议开发的理由丨|前已经冇市场，潜在的市场更 广阔。国外 管材技术L1经比较 成熟，从设汁、制造到施匚逐渐形成 了规范.在已冇引进技术的基础上， 可利用国内现有的基础和淡源,不需 耍很姜投资就可以把这种产品开发出 來。在学握 密材制造技术的基 础上町以进一步开发柔性多层曩介增 强管道海洋石油开采等新产品

15、。町以说，LI曲国内开发 管材 的条件已经成熟.首先国内已经能够 生产芳纶纤维（烟台），并且中科院平 患公诃选杼了中科院合肥固体所的纳 米 树脂经过纺丝牵伸后，再经过 高温处理，处理后测试结果列表试验结果表明：熔纺牵仲的纳米 纤维，在*C经不同时何处理后，强度下降率在左右，伸K率下降了 左右.说明这种纳米 纤维作为纤维増強复合管材的增 强纤维完个仃秤代芳纶纤维应用的町 能。并令的试验结果表明应用成 核剂町以把这种纳米 纤维的断 裂伸长率降至 以内。采用国产纤维不仅能够降低成 本，更重耍的是国产纤维可以肖接加 工成纤维帯，以盘卷的形式供应，管 材厂不需耍准备专用生产线左预加丁 纤维带町以减少投诳

16、简化工艺。另一方而，上海“金纬“已经成 功丿F发了钢丝编织增强聚乙烯n材生 产线，成都“金仃东方”也已经开发 了钢丝缝绕增强聚乙烯管材生产线， 并1L还仃批企业枳累了生产增强管 材的经验：国内也已经引进了的目舸世界上最先进的 生产线，消化吸收国产化C经可降低汽车噪音的新型塑料美国聚合物集团公诃 推 出了新型可再生性材料，可应用 丁模塑制造F（车冬部件，以改善 汽车的隔声效果。这种新醴材料足由可再生的 和制造而成，应用于制造车身板件和底盘衬垫，以产生 个隔怦屏障吸收汽车车厢内 的声音并且减少噪音，幅度在 不是遥远的爭惜.伙I此我们提出开发増强聚乙烯斥 力管的建议：）开发直径 亳米以下nJ盘 卷的纤维增强聚乙烯賦力管注意吸 收、采用国外芳纶纤维复合管材成功 的经验。） 亳米以上増强聚乙烯压 力管应完善钢丝增强的技术，注意开 发简便对靠的连接方法。）一方而开拓高压特殊管道市 场如油IH :另一方面开拓低压力， 较大宜径的通用市场如长距离输水 输气。待纤维增强 竹材的生产 经验逐步发展成熟时.就町向更减更 广的应用领域发展。（作者单位: