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聚乙烯(PE)作为管道原料有哪些特性

发布时间:2021-03-13 09:16:21人气:

  聚乙烯材料由天然气衍生原料制成,由两种基本聚合工艺制成。

  低压聚合工艺可产生短侧枝的线性聚合物链。对由此产生的聚合物的密度修改是通过改变聚合过程中乙烯使用的剂量而做出的。

  高压聚合工艺导致聚合物链具有更发达的侧枝。通过改变聚合过程中使用的温度和压力,对由此产生的聚合物进行密度修改。

  PE 材料的物理特性特定于每个等级或类型,并且可以通过密度变化和分子重量分布进行修改。下表列出了一般物理属性。

  管道和配件系统中使用了大量等级的PE材料,并针对特定应用定制了特定属性。可以从鑫启航塑业获得关于每个安装最有效选择的建议。最常见的 PE 材料类型如下:

  低密度 PE (LDPE)

  LDPE 具有高度分支的链条结构,结合了小型和大型侧链。LDPE 的密度介于 910-940 kg/m3 之间,LDPE 在低温下具有很高的灵活性和保留性能。

  LDPE在管道中的主要用途是微型灌溉或滴管应用,其尺寸可达32毫米直径。

  LDPE 材料可使用弹性体(橡胶改性材料)进行改性,以提高微型灌溉应用中的环境应力抗裂性 (ESCR) 值,其中管道在携带农业化学品时在暴露环境中运行。

  线性低密度 PE (LLDPE)

  LLDPE 具有一个链结构,几乎没有侧分支,与 LDPE 材料相比,由此产生的狭窄分子量分布可以改善 ESCR 和拉伸特性。LLDPE 材料可用作单一聚合物或与 LDPE 的混合物,用于微型灌溉应用,以利用材料灵活性。

  PE80和PE100

  用于工程应用的第一个 PE 管道材料是50型高密度PE(HDPE),长期应力为 50MPa。随后,中密度 (MDPE) 材料与早期的高密度材料相比具有改进的管道特性,由于其灵活性、延展性、缓慢的裂纹生长阻力和裂纹传播阻力,在管道中得到了使用。

  目前正在使用的第二代和第三代 PE 管道材料可能是中等或高密度材料,现在由其最低所需强度 (MRS) 提及。PE80 管道材料的 MRS 为 8.0 MPa,PE100 材料的 MRS 为 10.0 MPa。PE 管道广泛应用于压力和非压力应用,如供水、下水道、气体凝固、小直径管线圈、移动灌溉线圈、电气和通信管道以及采矿和工业应用。

PE管道

  材料分类和应力回归

  静水设计压力

  允许的静水设计应力基于最低所需强度 (MRS),而这种强度又来自应力回归曲线。

  应力回归曲线是从管道标本的短期和长期压力测试中发展而来的。由于应用应力的对数与失败的对数之间存在线性关系,因此测试点被绘制并推断为任意选择的 50 年点。

  在某些情况下,特别是在较高的温度下,回归曲线的坡度会突然发生变化,称为"膝盖"。膝盖,如下面的图所示,表示从延展故障模式到脆性故障模式的过渡。

  不同测试温度的曲线之间的关系能够根据在高温下的已知位置预测膝盖在 20°C 的位置。这反过来又使得在20°C时能够预测延展寿命。

  预测的箍应力值(97.5% 的预测限制)在 50 年点确定。在此基础上,PE 化合物根据材料的最低所需强度 (MRS)(即 8.0 或 10.0 MPa)分为 PE 80 或 PE 100。

  静水设计应力是通过将一个因子(不少于 1.25)应用于 MRS 值而获得的。强调应力回归曲线仅构成设计基础,不预测系统寿命。

  应力回归曲线

  例如,要设计具有给定压力和直径所需厚度的管道,则适用以下公式:

  σ = MRS/C

  σ = P(D-e)/2e

  其中:

  Σ=管体张力、尺寸应力

  太太= 最小所需强度

  C=安全系数,通常为水的1.25

  P= 内部管道压力

  D= 外部管道直径

  e=管道厚度

  材料性能方面

  摩擦阻力

  PE 管道中液体或气态载体中的固体传输会导致内部管道壁磨损,尤其是在高湍流点(如弯曲或交汇点)。Vinidex PE 管道耐磨性强、灵活性强、重量轻、坚固性强,因此在泥浆运输和矿尾矿尾矿运输等应用中得到了广泛应用。擦擦是由于管道壁和运输颗粒之间的摩擦造成的。管道壁的实际磨损量和速度由:

  固体的具体引力

  泥浆中的固体含量

  固体颗粒形状、硬度和大小

  流体速度

  这些参数的相互作用意味着,只有在根据提议的操作条件对特定泥浆进行磨损率测试时,才能对磨损率进行任何预测。在不同的测试条件下,不同管道材料的相对排名可能会发生变化,并在可能的情况下进行测试。

  一般来说,pe管道对钢、延展铁、FRP、石棉和纤维强化水泥管具有优越的耐磨性,为磨料浆料装置提供了更具成本效益的解决方案。

  这些材料通过一系列材料进行,显示了 PE 管道材料出色的耐磨性。同样,使用浓度在5%至10%的铁矿浆进行闭环测试,在耐磨性方面领先于轻度钢和石棉水泥。对于大多数时间,MDPE 和 HDPE 之间的耐磨性差异并不显著。

  涉及改变流向的配件的设计在浆料生产线中至关重要。方向变化率越低,磨损率越低。对于弯道,必须使用较大的中线半径。在可能的情况下,应使用至少 20 倍于管道直径的半径,以及不含接头的长直引入长度。

  在实践中,PE 管道的有效寿命可以通过使用可拆卸接头定期旋转 PE 管段,在管道周长周围均匀分布磨损来增加。

  风化

  由于紫外线辐射、温度升高和管道储存在暴露位置时的湿气综合作用,塑料的风化过程是表面退化或氧化的过程。

  所有鑫启航PE管系统都含有抗氧化剂、稳定剂和颜料,可满足国内的建筑条件下提供保护。黑色PE管道同样含有,既可用作颜料,又可充当紫外线稳定器,这些管道无需额外的外部存储和使用保护。

  其他颜色,如白色、蓝色、黄色或紫色,其稳定性与黑色色素系统不同,曝光期应限制为两年,以最佳保留属性。有了这些颜色系统,外部表面氧化层的发育速度比碳黑稳定PE管中的速度要快。对于超过两年的暴露期,应采用额外的保护措施,如覆盖。

  如果PE管道需要长期暴露在阳光下,请联系鑫启航塑业寻求建议。

  渗透

  当周围土壤受到严重污染时,可能会从外部来源渗透PE管道系统。渗透是复杂的,取决于土壤类型、污染物浓度、温度、扩散、管道直径、壁厚度和管道流量等因素。非极性、低分子类型的有机化合物是通过PE管壁渗透速度最快的化合物。因此,如果在浓度足够高的情况下遇到含磷烃、氯化碳氢化合物和烷基化苯等材料,则应考虑进行不透水管道。在怀疑污染严重的地方,应进行土壤取样,在饮用水输送线的情况下,在发现高浓度污染的地方应保护PE管道。

  生物抵抗力

  PE管道可能会受到来自生物来源的损害,如蚂蚁或啮齿动物。攻击阻力由所使用的 PE 的硬度、PE 表面的几何形状和安装条件决定。由于墙面相对较薄和LDE的硬度,使用LDE材料的小直径灌溉应用可能会受到蚂蚁或白蚁的攻击。在这些情况下,蚂蚁的来源应采用正常的杀虫剂技术进行处理。MDPE 和 HDPE 材料类型的硬度值都高于 LDPE,此外,PE63、PE80 和 PE100 应用中使用的较厚的管壁部分也提供了一种普遍耐药的解决方案。在小直径管道中,薄壁部分在极端情况下可能会被白蚁损坏。然而,PE 并不构成食物来源,在 PE 中通常归因于白蚁攻击的损害后来被发现是由于其他机械损坏来源造成的。PE管道系统通常不受陆地生物体和海洋应用的影响,PE管道表面的石蜡性质阻碍了海洋生长在服务中的积累。

  导电率

  鑫启航塑业 PE管道是非导电的,不能用于电接地或耗电。

  如果使用PE管道来更换现有的金属水管,则设计人员必须考虑用于接地或腐蚀控制的任何现有系统。在这些情况下,必须咨询电力局,以确定其要求。

  静电

  由于处理过程中的摩擦、气体流动、挤压和清除,PE管道表面可能会产生静电。

  在干燥、尘土飞扬或易爆的大气中,必须评估潜在发电量,并采取安全静态消散措施,防止发生爆炸的可能性。

  火灾等级

  PE管道系统将支持燃烧,因此不适合在没有适当保护的建筑物的火灾等级区使用。PE材料的单个火灾评级指数可以通过满足国家标准的要求来建立。

  在多层建筑中,穿透地板腔的 PE 系统必须封闭在适合相关建筑类别的防火等级服务管道中,或应按照制造商的指示安装直觉式防火器等设备。


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