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UHMWPE與鋼制等常用管材性能比較

時間:2015年01月05日 信息來源:本站原創 點擊:

超高分子量聚乙烯幾乎集中了各種塑料的優勢,具有普通聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、玻璃鋼等塑料產品無可比擬的耐壓、耐沖擊、耐開裂、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐疲勞、不吸水、吸收沖擊能、無毒衛生等卓越品質。 
與市場上其他管道相比,超高分子量聚乙烯管道的承壓能力、抗沖擊性、耐磨性、耐腐蝕性、耐疲勞性、耐低溫性和自潤滑性都成倍地提高,而工程造價卻大幅度降低。該系列產品正以其超凡卓越的使用性能和安全可靠性,無可比擬的性價比,在各行各業,特別是煤礦、礦山、供水、供氣、電力、化工等工業領域嶄露頭角,逐步替代金屬管道和其他塑料管道,開創了國內外管道生產和新材料應用的新篇章。 
超高分子量聚乙烯管與鋼制等常用管材性能簡單比較: 
項   目 單位 UHMW-PE QT-450 PE100 玻璃  鋼管 PVC 鋼管 
密  度 g/cm3 0.945 7.8 0.95 >2 1.4 7.8 
抗拉屈服強度 MPa >26 300 22 200 
抗拉斷裂強度 MPa 35~50 450 25 30 300 
使用溫度 ℃ <85 <75 <75 
線膨脹系數 10-4/℃ 1.5 1.2 
斷裂伸長率 % >400 <10 >350 <10 <100 <10 
沖擊強度 KJ/m2 110 27 <10 <10 
低溫沖擊強度(-40℃) KJ/m2 150 <10 極差 <1 
抗環境應力 開裂 h >4000 >2000 極差 很差 
耐疲勞性 萬次 >40 3 極差 差 
承壓能力 MPa 4.0 1.0 1.0 0.6 
洛氏硬度 40 40 >200 85 
摩擦系數 0.07~0.09 >0.85 0.4 0.4 0.4~0.6 >0.85 
磨耗率 20 100 100 >200 >210 100 
結垢 不易結垢 良 良 結垢 結垢 結垢 
抗腐蝕 優 良 良 優 優 很差 

超高分子量聚乙烯管性能: 
? 最佳的抗沖擊強度: 
? 該管道的抗沖擊強度是PE100管的5倍,吸收沖擊能的本領比鋼管還要強。低溫條件下PE100和鋼管都會變脆,而超高管的抗沖擊強度不降反升,在-40℃達到最高值。 
? 超高與其他材料的抗沖擊強度數據對比: 


? 超凡的耐磨性: 
? UHMW-PE耐磨性是鋼管的4~7倍,是PE100管的3~4倍。在泥漿輸送領域,同鋼管相比,UHMW-PE管道具有更好的耐磨性,這意味著UHMW-PE管道具有更長的使用壽命和更好的經濟性。 

? 杰出的耐腐蝕性和耐溫性: 
? UHMW-PE是一種飽和分子團結構,化學穩定性極高。故其在一定溫度和濃度范圍內能耐各種腐蝕性介質(酸、堿、鹽)及有機溶劑的侵蝕,耐酸性優于普通聚乙烯管10倍以上,耐溫性高于普通聚乙烯管10 °C以上,特別適合化工、石油等行業使用,其工作溫度范圍為 - 60°~ 80°C。 


? 卓越的耐疲勞性、耐老化性: 
? UHMW-PE耐疲勞性能非常突出,是PE100管的20倍。 
? 自潤滑性與不結垢性: 
? UHMW-PE表面摩擦系數非常小,幾乎和冰一樣,而且因為其具有高耐磨性(是鋼的4~7倍),表面光滑度可以長期保持不變。 

? 優良的剛度和柔韌性 : 
? 管材徑向剛度高,管材圓度不易形變,能抵御一定的外來壓力。管材縱向保持了良好的柔韌性,可自然彎曲,不但便于鋪設,又能抵御地層不均勻沉降對管體的損害,還能防止接頭因應力集中而開裂。 
? 連接可靠: 
? UHMW-PE管道系統之間采用電熱熔方式連接,法蘭連接等方式。 
? 耐老化,使用壽命長: 
? 含有2-2.5%的均勻分布的碳黑的UHMW-PE管道能夠在室外露天存放或使用50年,不會因遭受紫外線輻射而損害。 
? 與無縫鋼管相比,UHMW-PE管成本可降低30%,工作壽命則可達50年(無縫鋼管一般為20年),而且維護費用低。 
? 計算依據: 
? 鋼管每米的理論重量: 
? W = apS(D一S)/1000 
? W 鋼 管理論重量,單位為千克每米(kg/m); 
? a- 3 . 14 1 6; 
? P 鋼 的密度,單位為千克每立方分米(kg/dm'') 
? s- 鋼 管的公稱壁厚,單位為毫米(mm); 
? D- 鋼 管的公稱外徑,單位為毫米(mm). 

? 鋼管液壓試驗: 
? 試驗壓力計算,鋼管最大試驗壓力不超過20 MPa 
? P二2SR/D 
? 式 中 : 
? P— 試 驗壓力,單位為兆帕(MPa); 
? S- 鋼 管的公稱壁厚,單位為毫米(mm); 
? D- 鋼 管的公稱外徑,單位為毫米(mm); 
? R— 允 許應力,取抗拉強度(200MPa) 40%,單位為兆帕(MPa) 
? 可撓性好: 
? UHMW-PE管道的柔性使得它容易彎曲,彎曲的曲率半徑為管材直徑的20~25倍,工程上可通過改變管道走向的方式繞過障礙物,在許多場合,管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費用。 
? 水流阻力小: 
? UHMW-PE管道具有光滑的內表面,其曼寧系數為0.009。光滑的表現和非粘附特性保證UHMW-PE管道具有較傳統管材更高的輸送能力,同時也降低了管路的壓力損失和輸水能耗。 
? 供排水管道水力計算基本公式: 
單位長度水頭損失,按下列公式計算: 
當V<1.2m/s       i=0.009×V2/dj1.3×(1+0.867/V)0.3 
式中: 
i—UHMW-PE管道單位長度水頭損失(kPa/m); 
V—UHMW-PE管道內的平均水流速度(m/s); 
? dj-UHMW-PE管道計算內徑。 
? UHMW-PE輸氣管道計算使用公式: 
? (P1—P2)∕L=1.4×109 [K/d+192.2×dv∕QI0.25 ×Q2∕d5×e×T×T2 
? 式中: 
? P1—UHMW-PE管道起點壓力(絕壓kPa); 
? P2—UHMW-PE管道終點壓力(絕壓kPa) 
? L—管道計算長度(km) 
? K—UHMW-PE管道內表面的當量絕對粗造度,取0.009mm 
? V—計算流速(m3/s) 
? d—UHMW-PE管道內徑(mm) 
? Q—UHMW-PE管道計算流量(m3/h) 
? e—UHMW-PE密度0.965(kg/m3) 
? T—溫度(T = 環境溫度 + 絕對溫度 = 20℃+273 = 293K) 
? TO—273K 
? 同樣管徑,同樣長度,同樣壓力降的情況下,UHMW-PE管道的輸氣能力可以比鋼管高出25%以上。 
? 搬運方便: 
? UHMW-PE管道比混凝土管道、鍍鋅管和鋼管更輕,它容易搬運和安裝,更低的人力和設備需求,意味著工程的安裝費用的大大降低。 
? 多種全新的施工方式: 
? UHMW-PE管道具有多種施工技術,除了可以采用傳統的開挖方式進行施工外,還可以采用多種全新的非開挖技術如頂管、定向鉆孔、襯管、裂管等方式進行施工,這對于一些不允許開挖的場所,是唯一的選擇,因此UHMW-PE管道應用領域更為廣泛。 
? UHMW-PE管有獨特的柔韌性,其斷裂伸長率可達到或超過500%,彎曲半徑可以小到管直徑的20~25倍,還有優良的耐刮傷性,因此鋪設時很容易移動,彎曲和穿插。對于管道基礎的適應能力強。 
? 一方面鋪設時對于管基的要求較低可以節約費用;另外一方面鋪設后管發生不均勻沉降和錯位時也不容易損壞。所以塑料管最適宜于有地震危險的地區,世界各地的實踐證明,UHMW-PE管是耐地震性最好的管道。 
? UHMW-PE管鋪設要求不高,可明顯減少管溝的挖掘量,加快鋪設工程的速度。在鋪設塑料管時,可現在地面上將塑料管連接好,然后用挖土機挖出一條窄溝,同時完成把管鋪入和覆蓋土層的工作。 

? 采用定向鉆孔技術鋪設UHMW-PE管道。在需要管道穿過道路、河流等場合,可以用專門的鉆孔設備在地下按管道設計位置鉆出孔,可以通過控制鉆頭的方向躲開地下的障礙物,之后把柔韌的、已連接好的UHMW-PE管拖入孔內,在地面不被破壞的情況下完成施工,特別適合在城市中鋪設管道。 
?   
? UHMW-PE和鋼制管簡單的數據比較: 
材質 規格 承壓 
(MPa) 壁厚 
(mm) 米重 
(Kg/m) 備注 
UHMW-PE DN400 1.6 29.4 32.33 -- 
QT-450 DN450 1.6 8 87.16 防腐處理 
1Cr18NiTi DN450 1.6 5 54.84 防腐處理 

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