超高分子量聚乙烯管具有極其優(yōu)異的耐低溫性能,是其最突出的優(yōu)點(diǎn)之一,甚至優(yōu)于許多金屬和其他塑料管道。
一、以下是詳細(xì)的特性分析:
對(duì)比參考:普通聚乙烯(PE):脆化溫度約為-60℃ 至 -70℃。
聚氯乙烯(PVC):脆化溫度約為-10℃,在低溫下極易脆裂。
碳鋼:隨著溫度降低,韌性會(huì)急劇下降,存在一個(gè)“韌脆轉(zhuǎn)變溫度”,在低溫下容易發(fā)生脆性斷裂。
實(shí)際意義:這使得UHMWPE管能夠廣泛應(yīng)用于深冷環(huán)境,如液氮(-196℃)、液氧、液氬、液化天然氣(LNG,約-162℃)等介質(zhì)的輸送,完全不會(huì)發(fā)生脆化破裂。
這是UHMWPE最引以為傲的特性,在低溫環(huán)境下不僅不會(huì)變差,甚至反而得到增強(qiáng)。
機(jī)理:UHMWPE分子鏈極長(zhǎng),分子量極高(通常超過(guò)150萬(wàn)),在受到?jīng)_擊時(shí),其分子鏈能夠通過(guò)巨大的纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)吸收和分散大量的沖擊能量。
表現(xiàn):在-40℃甚至-100℃的低溫下,其抗沖擊強(qiáng)度仍然是室溫下的數(shù)倍(有些測(cè)試表明可高達(dá)5倍以上)。用錘子重?fù)舻蜏叵碌腢HMWPE管,它可能會(huì)發(fā)生變形但不易碎裂。
UHMWPE本身被譽(yù)為“耐磨之王”,其耐磨性在低溫下依然保持優(yōu)異。這對(duì)于輸送含有固體顆粒的漿體(如礦漿、煤漿)在低溫工況下至關(guān)重要,管道依然能保持長(zhǎng)久的使用壽命。
雖然UHMWPE在高溫下的抗蠕變性一般(耐熱溫度較低,一般在80℃以下),但在低溫下,其分子鏈運(yùn)動(dòng)能力下降,結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,因此具有很好的尺寸穩(wěn)定性和抗蠕變能力,不會(huì)發(fā)生明顯的冷流變形。
基于其卓越的耐低溫特性,UHMWPE管廣泛應(yīng)用于:
1、液化天然氣(LNG)領(lǐng)域:用于LNG接收站、液化工廠(chǎng)的低溫輸送管道。
2、空分行業(yè):輸送液氧、液氮、液氬等低溫液體。
3、冷凍工程:作為冷庫(kù)的輸送管道,或接觸超低溫制冷劑的管路。
4、高寒地區(qū):在北極、高海拔等極端寒冷地區(qū)用于輸送水、漿體等,不怕凍裂。
5、化工行業(yè):輸送各種低溫化學(xué)介質(zhì)。
三、需要注意的方面(相對(duì)劣勢(shì))
盡管耐低溫性能出色,但在選用時(shí)也需考慮其其他特性:
1、耐高溫性差:其高溫應(yīng)用一般不超過(guò)80℃(短期)和60℃(長(zhǎng)期),這與它的耐低溫性形成鮮明對(duì)比。
2、熱膨脹系數(shù)大:塑料管道的通病,在設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)需要考慮熱脹冷縮的補(bǔ)償問(wèn)題。不過(guò),在低溫下管道是收縮的。
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