超高分子量聚乙烯管材简介

超高分子量聚乙烯管材简介

1、UHMW-PE 材料特性

超高分子量聚乙烯（英文名：Ultra-highMolecularWeight Polyethylene,简称UHMWPE）是一种线性长链结构且分子量极高的热塑性工程塑料材料，一般分子量在100 万至600 万之间，有的最高分子量甚至能达到1000 万，链长和分子量分别是高密度聚乙烯(HDPE) 的10 ～ 20 倍和20 ～ 30 倍。这种材料在50 年代首先由德国Hoechst 公司研制成功，以后相继又在德国、美国和日本等国公司技术转化投入工业生产和商业运作。我国从70 年代末才开始正式投入生产。

同众多的聚合物材料相比，UHMWPE具有摩擦系数小，磨耗低，耐化学药品性优良，耐冲击、耐压性、抗冻性、保温性、自润滑性、抗结垢性、耐应力开裂性、卫生性等优良。这些优良特性使UHMWPE管材具有重要的实用价值。其中摩擦系数小、磨耗低、抗应力开裂性能好在UHMWPE应用中最为重要。UHMWPE的摩擦系数小，相当于冰-冰之间的摩擦，抗磨耗性居塑料之首，是塑料的5-7倍、钢管的7-10倍、黄铜管的27倍；抗应力开裂能力为普通高密度聚乙烯的200倍，交联聚乙烯的4倍，能满足管材长寿命的要求；再加上其化学惰性，使得它作为输送管材具有的能耗低、不结垢、长寿命的特点是其它类管材所望尘莫及的，因此被喻为“正在迅速崛起的新型的热塑性工程材料”，在众多领域中具有重要的实用价值。

UHMW-PE管由于其卓越的机械性能可全面替代钢材，适用于作为各种工业领域的耐磨、耐冲击管道。

2 、UHMWPE管材推广应用领域

2.1 电厂粉煤灰输送管材

随着全球石油资源的日益减少，煤电的重要性已勿需多言。据报道，我国2005年的发电机组的装机容量已达5亿千瓦。根据我国电力规划的，为了与今后20年GDP平均增长速度7.2%相适应，到2020年相应的装机容量为9.5亿千瓦左右，也就是说每年的平均新增装机容量为3000多万千瓦，而我国前10年平均新增装机容量为1860多万千瓦，根据我国火力发电在整个发电系统的比例分析，火力发电要占70%左右。

火力发电厂主要靠燃煤发电，燃煤燃烧后产生大量的粉煤灰，这些灰大部要通过拌浆，用管道输送至10-20公里外的堆灰厂，2000年我国粉煤灰年排放量已达1.6亿吨。按每1KW火力发电每年产生1吨粉煤灰计算，到2020年平均每年多增加粉煤灰3000多万吨。传统的粉煤灰输送管道使用钢管，由于在一定温度下(-40℃)灰中的活性元素可与钢起电化学反应而产生结垢，大大降低了输灰效率，电厂每年要用盐酸清垢，每次耗资数拾万元，且造成严重的环境污染，解决以塑代钢的问题已经成为发电厂的迫切问题。按输送压力3MPa，管径350mm(内径)设计，高强、耐磨超高分子量聚乙烯管材每米重约10kg，10公里管线约需100吨管材产品。

我国现有大型燃煤电厂400余座，小型电厂更多，今后每年将以10家以上的速度增建火力发电厂。每个电厂若需UHMWPE管100吨，全国就需4万吨。

2.2 清淤输沙、水泥、石灰输送管材

以交通、水利为主的我国的疏浚力量，拥有各类挖泥和辅助船舶千余艘，年疏浚能力3亿多立方米，中国疏浚力量居世界第五位。今后，无论是港航疏浚还是水利、环保方面的疏浚都面临着大量的任务。

疏浚船需要轻质、高强塑料输沙管材。每条船大约需要φ400mm左右的输沙管2公里左右。现在使用的是钢管和橡胶管，耐磨寿命短，急需高强、耐磨轻质管材取而代之。

我国大约有6000家水泥厂，2005年我国水泥产量预计可以达9.3亿吨。水泥粉体的输送使用钢管耐磨性差，寿命短，需高强、耐磨的管材取而代之。

据统计，我国黄河的年均泥沙淤积量有4亿吨。清淤治理任务非常繁重。同样，我国的其它内河河道和港湾都需要实施清淤治理。一般情况下，每艘清淤船需配备4千米泥砂输送管。因钢管易锈蚀、磨损快、笨重，且不易装卸，用超高分子量聚乙烯内衬复合管材取代传统钢管已是大势所趋。我国现有挖泥船1000多艘，如果全部配上超高分子量聚乙烯内衬复合管材，它的需求量也是比较大的。

2.3 水煤浆与管道输煤

水煤浆是70年代发展起来的可代油的新型燃料，是一种新型洁净煤技术。它是将灰份低，挥发分高的煤研磨成250-300μm的微细煤粉，按煤70%，水30%比例加入0.5-1%的分散剂配成稳定的物流，通过管道输送给用户。到2004年底我国共有水煤浆厂20余家，目前总设计能力约为500万吨/年，是5年前的6.5倍，水煤浆厂规模最大的100万吨/年。主要有：大同汇海水煤浆厂(100万吨)、北京水煤浆厂、燕山石化水煤浆厂、东庞水煤浆厂、胜利水煤浆厂、茂名水煤浆厂、大庆水煤浆厂、沈阳三鼎水煤浆厂等等。此外每年还有1000万吨的洗煤厂付产品——煤泥需要通过管道输送。

我国长期存在北煤南运，西煤东调的格局。煤炭的管道运输，具有投资少，建设周期短、营运费低的优点，加之全密封输送，不污染环境，是当前解决我国煤炭运力不足的重要运输方式。早在2001年国家计划发展委员会发布的《国民经济和社会发展第十个五年

计划能源发展重点专项规划》和《当前优先发展的高新技术产业化重点领域指南》中已把水煤浆作为加快开发和推广应用的技术之一，逐步提高清洁利用水平和利用效率，从而更好地保护环境，走可持续发展之路。在《节约和替代燃料油“十五”规划中水煤浆又被列为替代燃料油的重要技术之一，在产业政策方面予以倾斜。

据了解，中美合作的直径515mm、长713公里盂—潍—青粉煤浆输送管线目前采用钢管涂塑方案。如果我国超高分子量聚乙烯管材的质量达到了输送水煤浆的要求，那么，它的市场就很大了。

我国自80年代初开始规划了10条不同长度的输煤管道，其中孟-潍管道长达600公里。此外每年还有1000万吨的洗煤厂副产品—煤泥需要通过管道输送。采用超高分子量聚乙烯内衬复合管材，可有效避免抗这种高粘度固液混合物产生的磨损和腐蚀现象，并因其具有自润滑性而减小输送阻力，大大降低电能的消耗。1998年我国制定的能源工业长期发展计划纲要中明显指出：“要发展管道输煤，输送水煤浆”， 煤炭管道运输是当前解决我国煤炭运力不足的重要运输方式。

2.4 油井抽油管

油井的抽油杆长期的往复运动会造成抽油井管及抽油杆的磨损、含硫原油等杂质会对井管造成腐蚀、原油中的蜡不断地粘结在管壁造成了油井管有效通径减小，这些都给油井的使用寿命带来了严重影响。

在常规使用的钢管的里面衬超高分子量聚乙烯管(UHMWPE)，使得超高分子量聚乙烯高耐磨的特性得到了充分的发挥，原油中存在的腐蚀性介质由于超高分子量聚乙烯的隔绝，避免了钢管因为发生腐蚀而报废的情况，超高分子量聚乙烯的低摩擦性，使得原油的输送

阻力减小，提高了出油量，降低了能耗，超高分子量聚乙烯高自洁作用使得原油中蜡质粘结在管壁的机遇大大减少，从而延长了油井的使用寿命。

复合衬管完全可以在旧管中使用，这样使得资源得到充分的利用。而复合管的使用寿命比纯钢管要长5倍以上，因此说，本项目的社会效应和经济效益都是十分明显的。

目前在役油井10多万口，井的深度一般在500米-3000米之间，平均深度在1500米，那么每口井需要高耐磨、高耐腐衬管1.03吨左右，如果10%的油井采用高耐磨、高耐腐复合油井管，那么每年的需求量为1.03万吨/年。

目前国内在役抽油井有12万多口，深度一般在500米～3000米之间，平均深度在1500米左右，据此推算，每口井需要超高分子量聚乙烯内衬复合管材1吨左右，如果每年10%的油井采用高耐磨、高耐腐复合油井管,那么每年超高分子量聚乙烯内衬复合管材的需求量将达1.2万吨。

据有关资料介绍，在中石油、中石化两大集团中，油田内部有输油管道104123公里，由于其管道的平均直径远大于油井管，需要耐高温、高耐磨、高耐腐衬管道的量就更大。

2.5 物料气力输送

化肥、粮食等物料需要采用气力输送装置的卸料机来输送。我国沿海接卸进口粮食的港口，在散粮泊位配置了吸粮机、装卸机和圆筒仓，中小港口的多数粮食泊位都配备了固定式吸粮机，均需要相应的耐磨输送管道。到2004年我国水泥散装运量已达到3.2亿吨以上，粮食散装运量也有6000万吨以上。凭借强大的耐磨性能，超高分子量聚乙烯内衬复合管材在散装物料运输中也具有广阔的应用前景。

2.6 采选矿、冶金

煤矿、化工矿、铁矿、有色金属矿及非金属矿等的采矿，选矿厂的矿浆输送大量采用管道，如原矿管、尾矿管、精矿管、浮选系统管等。据日本统计，输送矿浆的精矿管使用寿命为15000小时，原尾矿管最短时为6000小时，砂浆填充用管多为6000小时，最长时为10000小时。目前，我国选矿厂尾矿、精矿输送用管道多为钢管，由于矿浆中含有约30%的铁矿石，对钢管的磨损相当厉害，使用寿命仅为1～2年，且每半年要翻转90度，工作量很大。

冶金行业的焦炭粉、矿粉、矿浆及冶炼废渣的处理也涉及大量的管道输送。如某钢铁公司的一个选矿厂用于精选各种矿物的输送管路长达60千米，对磨损最严重的部位通常几个星期需要更换一次管道，其余管道每隔不长时间就需进行翻转，工作量之大可想而知。我国是煤炭、矿业大国，煤矿多达9万余个。据不完全统计，每年需耐磨塑料矿用管约2万吨，若普遍使用，每年需求量在4万吨以上，可节约钢材20万吨。

据报道，美国联邦环境保护委员会规定采矿业，特别是矿砂排水操作要采用超高分子量聚乙烯管。

此外，超高分子量聚乙烯管材还广泛应用于：粮食、饲料加工业；油脂、酿酒工业；食品、医药工业；纺织、化纤工业；建材、散装物料运输；化工工业；海湖盐化工；水处理；制药工业；燃气工业；海水利用、船舶制造业；制冷技术及低温工程等领域。

3、目前市场容量

虽然UHMWPE管材推广应用领域很广，但许多领域还属于开拓阶段，经咨询相关专

家，目前国内UHMWPE的总消耗量大约为10万吨/年左右。

曾有资料称目前世界范围内UHMWPE的需求量在200万吨/年左右，此数据有待进一步证实。如属实，则在目前情况下，8万吨/年的UHMWPE管材生产线要注意开拓海外市场。

据悉，武石化正在建设的大型乙烯装置配套的聚乙烯装置，计划与韩国合作，而韩国方面强调该装置必须具有生产UHMWPE的能力。以此推测，海外应该有很大的市场。

4、原材料情况

据悉，目前国内能够生产超高分子量聚乙烯原料的厂家仅有两家，即北京助剂二厂和辽化，年产量大约为3万吨左右。因此8万吨/年的UHMWPE管材生产线的原料估计要依赖进口。

5、同类企业情况

具体数据不详，但从网上看，有很多。许多是从九十年代就开始生产。规模都不算大，多数为几千吨/年的规模。

6、感觉

初步感觉，超高分子量聚乙烯管材在中国目前处于推广阶段，咨询了多位聚乙烯专家，对此都不是很了解。

目前国内塑料管用的比较多的有PVC、PPR、PP、PE管等。