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石油做為能源工業(yè)的特殊產(chǎn)品，在我國當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，起著重要作用。由于環(huán)境、土壤、輸送介質(zhì)等因素的影響，造成管線磨損、腐蝕破漏，甚至管線報(bào)廢，這樣需要對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)或局部更換。磨損與腐蝕是造成石油工業(yè)中金屬管道破壞的主要原因之一，它大大降低了管道的使用壽命，增加了石油生產(chǎn)成本。隨著油田的滾動(dòng)開發(fā)，油田產(chǎn)出液逐漸進(jìn)入中、高含水期，油氣集輸管網(wǎng)中腐蝕問題就越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響到了采油的安全生產(chǎn)。內(nèi)襯高分子油管是在鋼制普通油管內(nèi)襯一層特種超高分子量聚乙烯管，采用專用技術(shù)使襯管與油管緊貼在一起，形成“管中管”結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)襯油管不僅可以解決油管偏磨與腐蝕難題，同時(shí)由于所研制的高分子管摩擦系數(shù)較低，還可降低油井光桿負(fù)荷、抽油桿柱底部應(yīng)力，延長抽油桿柱的壽命。
1、 優(yōu)良的耐磨性
這種聚乙烯（UHMW-PE）最引人注目的一個(gè)特性是它具有極高的耐磨性，這一性能在許多工程應(yīng)用中都是十分寶貴的。在目前所有塑料中，其耐磨性是最好的，UHMW-PE的耐磨性比尼龍PA一66高4倍左右、比高密度聚乙烯HDPE和HPVC高5倍左右、比PTFE高2．5倍左右、比聚氨酯高5倍左右、比碳鋼和不銹鋼高6～7倍左右，是聚丙烯的10倍左右。UHMW-PE耐磨損機(jī)理不是靠它的硬度，而且還靠粘彈性和磨擦系數(shù)小來緩沖磨損，這與一般磨損材料抗磨損機(jī)理截然不同。
幾種常用材料的耐磨損率值
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材料名稱 |
磨損率平均表 % |
材料名稱 |
磨損率平均表 % |
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UHMW-PE |
0.74 |
不銹鋼 |
4.05 |
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PTFE |
2.31 |
45鋼 |
45鋼 |
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PA66 |
1.51 |
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2、 優(yōu)良的耐腐蝕性
這種聚乙烯是一種飽和分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，故其化學(xué)穩(wěn)定性極高。UHPE具有良好的耐化學(xué)腐蝕特性，除濃硝酸和濃硫酸外，它在所有的堿液、酸液和鹽液中都不會(huì)受到腐蝕。
3、 優(yōu)異的自身潤滑性
UHMW-PE的磨損系數(shù)較小， 與塑料中最好的PTFE相當(dāng)，摩擦系數(shù)僅為0.07～0.10。常用工程塑料動(dòng)摩擦系數(shù)的比較如表2所示。
UHMW-PE與其他工程塑料動(dòng)摩擦系數(shù)的比較
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材料名稱 |
自潤滑 |
水潤滑 |
油潤滑 |
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UHPE |
0.10~0.22 |
0.05~0.10 |
0.05~0.08 |
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PTFE |
0.15~0.40 |
0.14~0.19 |
0.02~0.11 |
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PA66 |
0.04~0.25 |
0.04~0.08 |
0.04~0.05 |
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45鋼 |
0.15~0.35 |
0.10~0.20 |
0.05~0.10 |
4、 優(yōu)良的不粘性
UHMW-PE是一種類似石蠟烴的飽和碳?xì)浠衔铮瘜W(xué)穩(wěn)定性高，表面張力小，表面吸附力非常微弱，其抗粘附能力僅次于塑料中不粘性最好的PTEF，它的吸水率很低，小于0.01％，表面疏水性良好，因而制品表面與其它材料不易粘附。只要流速達(dá)到2.3～4.6 m／s，結(jié)垢就難以形成，即使長期緩慢積累形成垢層也不牢固，很容易清除。UHPE的自潤滑性和不粘附性，摩擦系數(shù)最小。特殊工藝生產(chǎn)的管道內(nèi)壁抗腐蝕、抗磨損、不結(jié)垢，因此流動(dòng)阻力很小，可長期保持流速和流量不減。其內(nèi)徑設(shè)計(jì)可比鋼管減小15.4％。
UHMW-PE與其他常用工程塑料吸水率的比較
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材料名稱 |
自潤滑 |
水潤滑 |
油潤滑 |
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UHPE |
0.10~0.22 |
0.05~0.10 |
0.05~0.08 |
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PTFE |
0.15~0.40 |
0.14~0.19 |
0.02~0.11 |
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PA66 |
0.04~0.25 |
0.04~0.08 |
0.04~0.05 |
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45鋼 |
0.15~0.35 |
0.10~0.20 |
0.05~0.10 |
5、高抗沖擊性
UHMW-PE抗沖擊性和吸收沖擊能居塑料之首，無論是外力強(qiáng)沖擊，還是內(nèi)部壓力波動(dòng)都難以使其開裂。其沖擊力強(qiáng)度為尼龍66的10倍，聚氯乙烯的20倍，聚乙烯的4倍。特別是在低溫環(huán)境，其沖擊強(qiáng)度反而達(dá)到更高值。這種柔韌性為輸送系統(tǒng)提供了安全可靠的保障。
6、耐候性和抗老化性
管材有良好的耐候和抗老化性。一方面，因?yàn)?span>UHPE管道分子鏈中不飽和基因很少，分子量大；另一方面，加為添加了優(yōu)質(zhì)改良劑，使得UHPE管道使用壽命大大超過了普通聚乙烯管道。使用60年左右管道仍可保持70%以上的機(jī)械性能。
7、耐溫性
8、管材適溫性寬，可長期在-269℃到80℃的溫度下工作，這是其它聚烯烴管材無法比擬的。
超高分子油井管應(yīng)用范圍：
（1）采油井：適用于油管偏磨與腐蝕嚴(yán)重、抽油桿故障率高、結(jié)垢的油井；
（2）腐蝕性氣井：抗H2S和CO2氣體腐蝕；
（3）注水井：適用于腐蝕、結(jié)垢嚴(yán)重的注水井；
（4）海上油井：超長壽命降低海上采油成本。
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