新型聚烯烃复合耐磨管道新型聚烯烃复合耐磨管道1前言耐磨管道是管道行业中一个非常重要的市场细分。
耐磨管道主要用于输送气动和泵送泥浆等物料。
由于输送介质具有硬度高、流速快、流速大等特点，耐磨管可以有效降低管道因输送介质长期连续冲击、磨损、腐蚀等对管壁造成的疲劳而逐渐磨损的速度。
耐磨管道广泛应用于化工行业:煤粉、硅粉、盐浆、碱浆等固液混合物的输送管道。
电:如火电厂除灰、排渣、送粉、返粉和脱硫的工艺管道；冶金:如精矿浆和尾矿的长距离管道输送，选矿厂的矿物和溶剂工艺管道；水泥:如生料浆输送、煤粉输送、提升机下料、成品水泥气力输送、装卸、回转窑湿式生产线的混凝土输送管道；谷物:如小麦、谷物、谷壳等由于钢管的耐腐蚀性和耐磨性较差，耐磨管道行业一直在寻找新的化工管道来解决耐磨要求。
国外主要采用钢管内衬橡胶或聚氨酯弹性体(TPU)的方法生产耐磨管材。
其工艺流程更复杂，工艺要求更高，成本也更高。
主要原因是必须通过非常严格的材料选择和工艺要求来确保交联橡胶或交联TPU与钢管表面之间的结合强度。
在这种钢衬橡胶/TPU耐磨管道在我国的应用过程中，经常会出现因质量不稳定导致橡胶层和钢管分层而导致管道堵塞的问题，严重阻碍了钢衬橡胶管道在我国的推广应用。
近年来，我国发展了各种耐磨管材，如合金钢管、合金双金属复合管、内衬陶瓷复合管、铸石复合管等，其中超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管发展最快。
超高分子量聚乙烯是一种平均分子量超过150万的热塑性工程塑料，由乙烯和丁二烯单体在催化剂作用下聚合而成。
该材料具有优异的综合性能、自润滑性、抗冲击性、耐低温性、耐腐蚀性和耐磨性，优于聚四氟乙烯、尼龙、碳钢等材料，可适用于输送水质流体、固体颗粒、粉末、浆料等。
然而，由于UHMWPE的分子量极高，UHMWPE本身几乎没有流动性能，加工极其困难。
管道生产中使用的UHMWPE 原料实际上是经过改性处理的超高改性材料。
在改性过程中加入了各种不同种类和不同数量的添加剂，使得商用超高分子量聚乙烯管材在性能和价格上有很大的差异。
介绍了一种新型聚烯烃复合耐磨管材，其特征是由聚烯烃热塑性弹性体(GXCG-1101)为内层，高密度聚乙烯(HDPE)共挤出而成的复合管这种管材不仅保持了高密度聚乙烯管材的加工性能和优异的物理机械性能，而且具有良好的耐磨性。
这种管道的出现为耐磨管道行业提供了高性价比的新选择。
12，一种新型热塑性弹性体(GXCG-1101)热塑性弹性体，简称TPE(热塑性弹性体)，是指一大类既具有橡胶弹性又具有塑性加工性的材料GXCG-1101是一种由乙烯、丙烯和硅氧烷三元结构的新型热塑性弹性体材料表1显示了GXCG-1101的物理特性和典型值。
实施标准为Q/58424913-221-2012表1 GXCG-1101物理性能项目密度，g/cm3熔体指数(190℃，2.16千克)，g/10分钟拉伸强度，MPa断裂伸长率，%低温冲击脆性温度，℃环境应力抗裂性，F0，H 老化数/样品数，200℃氧化诱导期，最小砂浆磨损率，%指数0.9 0.02 0.5 0.2≥20≥600 ≤- 40≥500/份具有优异的耐磨性，特别适用于输送砂浆、水泥、矿渣等管道？流动性好，适用于各种普通挤出机。
？与聚乙烯、聚丙烯等管道材料相容性好，挤出速度匹配，适用于双层或多层共挤出。
？具有优异的物理和机械性能？健康安全，不含任何有毒有害添加剂，符合相关健康标准3.不同材料的对比磨损试验3.1砂浆磨损试验砂浆磨损试验基于QB/T 2668–2004“超高分子量聚乙烯管”附录B“砂浆磨损率试验方法”。
将不同材料制成相同尺寸的样品，置于砂浆中进行高速旋转摩擦，数小时后取出，测量样品的失重率，得到不同材料在砂浆中的磨损率在不同的工业和采矿条件下，不同制造商选择的试验条件略有不同。
表2-4分别是不同制造商在相同试验条件下提供的试验数据。
2砂浆耐磨性试验用粗砂图1:试验装置(1-试样；2-迫击炮；3—转轴) 表2砂浆耐磨性试验结果-磨损率%高密度聚乙烯9.6交联聚乙烯超高分子量聚乙烯PEX 5.2 UHMWPE(250万)3.7 GXCG-1101 0.27建筑用河砂试验条件:砂/水比52/48(体积比)；速度1400转/分；；时间11h表3砂浆耐磨性试验结果二磨损率% UHMWPE 7.0聚氨酯TPU 1.8 GXCG-1101 1 ~ 5毫米试验条件:砂/水比52/48(体积比)；速度1400转/分；；时间:8小时表4砂浆耐磨性试验结果3磨损率%钢(Q235) 0.49高密度聚乙烯0.99 UHMWPE 0.45耐磨橡胶0.33 GXCG-1101 0.11试验砂细砂(建筑河砂)粗砂(喷砂用砂，粒径3-5毫米，高硬度尖锐棱角)%-3.48 1.56 0.94 0.74试验条件:砂水比3/2(体积比)；转速680转/分；；时间4h3图2:不同材料的样品(从左至右依次为GXCG、橡胶、超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯)3.2 Akron磨损试验Akron磨损试验是测试耐磨材料耐磨性的常用试验方法。
GXCG-1101制作的样品和橡胶样品被送到专业测试机构进行测试。
在相同的试验条件下，橡胶的磨损量为0.90cm3，而改性聚烯烃耐磨管材专用料的磨损量仅为0.11 cm3，表明改性聚烯烃耐磨管材专用料的耐磨性远远高于橡胶。
图3: Akron磨耗试验报告3.3砂浆冲击磨耗试验砂浆冲击磨耗试验的原理是用砂浆泵将30%固体河砂砂浆以一定的速度和角度喷到样品表面，测试样品经过一定时间后的失重情况表5是不同材料的砂浆冲击磨损试验结果对比表。
图4:砂浆冲击磨损试验装置表5砂浆冲击磨损试验结果实验1实验2实验3实验4冲击角度(度)86.286.5 56.2 26.1冲击速度(米/秒)21.64 23.70 21.64 20.95冲击时间(小时)1 199高密度聚乙烯0.1481 0.2862 0.1650 0.16624，成品管磨损对比试验4.1摆动磨损试验摆动磨损试验的原理是:将不同粒径的砂和砾石按一定比例混合，放入1米长的试验管段中，加入一定量的水，密封管端，夹紧在摆动管上称重管段的重量损失是指在大约100，000次磨损后更换一次砂石时管的磨损量。
图5是摆动机器的示意图图6是普通高密度聚乙烯管和GXCG/高密度聚乙烯复合耐磨管磨损试验后的对比图图7显示了由不同材料制成的管道的磨损结果。
5图5摇摆机工作原理图高密度聚乙烯管GXcg/高密度聚乙烯复合耐磨管GXcg/高密度聚乙烯复合耐磨管高密度聚乙烯管图6高密度聚乙烯管和GXcg/高密度聚乙烯复合耐磨管256 UHMWPE(超高分子量管)衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬管衬测试系统是一个完整的环形管道，包括泥浆罐、泥浆泵、变频器、测试管段、流量计、调节阀、浓度和速度校准装置以及管道冷却系统。
图8是环形管道磨损测试系统的示意图，图9是测试现场的照片。
图8环形管壁磨损试验系统示意图7图9环形管壁磨损试验现场照片图10不同类型磨损试验的铁精矿平均密度纸浆质量浓度为60%；纸浆流速为1.8-2.0m/s测试管的内径为50毫米；；环的总长度是30米同时，通过每60小时更换一次泥浆来检测试验管段的耐腐蚀性，泥浆温度控制在40℃以下测试持续了600个小时，测试结果如图11所示。
耐磨管经过钢管试验为了更好的了解耐磨材料的耐磨性，我们选择了普通高密度聚乙烯管、超高分子量聚乙烯UHMWPE管和GXCG耐磨管进行扫描电镜观察可以看出，GXCG耐磨管的表面比普通HDPE管和UHMWPE 管更光滑9图11不同材料管道的泥浆环管磨损试验结果10003超高分子量聚乙烯管道GXCG耐磨管道高密度聚乙烯管道？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？1003超高分子量聚乙烯管GXCG耐磨管高密度聚乙烯管？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？5、工程试验金石东方GXCG耐磨管已广泛应用于国内外矿山管道工程，包括力拓铁矿、攀钢、紫金矿业、国投青海湖钾盐矿等。
下面介绍其中一个项目——阳县钒钛磁铁矿筛选场。
普通钢弯头:使用9天后，弯头10东石耐磨管由连接在两段管道之间，取代了以前使用的钢弯头使用五个月后，取出观察。
几乎没有磨损11用户反馈:126，管道结构和规格尺寸6.1。
钢丝网骨架聚乙烯耐磨管高密度聚乙烯外高密度聚乙烯内钢丝网增强耐磨内标称壁厚(mm)标称外径(mm)50 63 75 90 110 140 160 200 225 250 315 355 400 450 500 零件号1.0兆帕无磨损层-5 . 55 . 56 . 06 . 0 8.0 10.5 11.5 12.0 12.5 13.5 15.5 3.5 3.0 2.5磨损- 2.0零件号1.6兆帕无磨损层4 . 54.5 5 5.0 7.0 8.0 9.0 5 10.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 18.0 3.5 公称外径(毫米)50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 50014SDR 17，零件号1.0兆帕无磨损层-4 . 55 . 4 6 . 6 7 . 4 8 . 3 9 . 5 10.711.9 13.4 14.8 16.6 零件号1.6Mpa非磨损层4 . 65 . 8 6.8 8.2 10.0 11.412.7 14.6 16.4 18.2 20.5 22.7 25.4 28.6 32.2 36.3 40.9 45.4 4.0 3.0 2.5磨损层7，使用温度和标称压力降低复合管道的最大允许压力(MOP)应根据以下公式计算:MOP=PN*f1 PN:标称压力f1:温度降低系数温度降低系数f1温度钢丝网骨架聚乙烯耐磨管道温度降低系数f1聚乙烯(PE100) 耐磨管道降温系数F1 0°C﹤T≤20°C 20°C﹤T≤30°C 30°C﹤T≤40°C 40°C ﹤T≤50°C 50°C﹤T≤60°C 1.0 0.95 0.90 0 0.86 0.81 1.0 0 0.74-8，管件和连接件融合法兰融合管件15融合三通法兰连接件含固体颗粒的腐蚀性介质的输送阻燃抗静电特种材料的运输9.2电力:火力发电厂除灰、除渣、送粉、返粉、脱硫工艺管道9.3冶金:精矿浆和尾矿、选矿厂矿物和溶剂工艺管道的长距离管道输送长途矿物运输取代了传统的汽车铁路运输。