【文章內(nèi)容簡介】 石油和天然氣開采 (跨接管、流通管及上升管 )。 海底輸水管道 。 礦山和工業(yè)中液壓傳動系統(tǒng)管道 。 城鄉(xiāng)輸水管道 。 舊管線修復工程 。 消防管道 。 、陸地和淺海的石油天然氣的開采及其輸送管道行業(yè) 最早推動高壓增強熱塑性塑料管開發(fā)的石油和天然氣產(chǎn)業(yè)。過去絕大部分采用的是各種鋼制管道 ,最突出的問題就是腐蝕。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進步 ,迫切需要突破傳統(tǒng)管道的局限 ,尋求技術(shù)和經(jīng)濟性能更好的新型管道。最 先開發(fā)和實用的是海上石油和天然氣開采用的多層撓性管道 (1967 年 )。這種管道即能保證高強度 ,又抗腐蝕、重量輕、可曲撓、能以很長的盤卷管供應 ,在海上開采環(huán)境下具有非常明顯的競爭優(yōu)勢。在我國海上油田中早已采用美國 Wellstream 和法國 Coflexip 的撓性管 (查明的有近 10 公里 ,最早一條在 1998 年 )。大慶、勝利等幾大油田采用國產(chǎn)小直徑 RTP 于輸油管和注水管也已經(jīng)有多年經(jīng)驗。我國石油和天然氣產(chǎn)業(yè)對于高壓增強熱塑性塑料管很關(guān)注 ,普遍認為高壓增強熱塑性塑料管在我國石油和天然氣產(chǎn)業(yè)有廣闊的前景?，F(xiàn)在我國的油氣田分 布西部的很多在沙漠 ,東部的很多在沼澤地和海灘 ,而且普遍需要采用大量注水方法 (腐蝕性很強 ),采用能曲撓可以長盤管供應的增強熱塑性塑料管 RTP 優(yōu)越性很突出。因為可以大幅度減少鋪設(shè)和維護的費用 ,雖然管材價格較高 ,采用 RTP 替代鋼管通常可以節(jié)約總費用約 30%。至今 RTP 應用最多的是中東地區(qū) ,在沙漠地區(qū)可以把 RTP直接鋪設(shè)在地面上 (在暴曬下可以保證使用 20 年 )。中東最大的熱塑性塑料管生產(chǎn)企業(yè) Cosmoplast(Harwal 集團 )已在 2020 年和法國 TechnipCoflexip 合資 ,在阿布扎比生產(chǎn) RTP(商品名 COFLEXLITE?)。 今后我國石油和天然氣開采肯定要越來越多的來自海上。海上采油氣 ,尤其是深海 (300 米以上 )采油氣 ,更是必須用增強熱塑性塑料管。例如 :在深達幾千米的海域采油氣 ,把海底的油氣井和海面上浮動的‘浮動生產(chǎn)裝置’連接起來的‘上升管 (Riser 或稱立管 )’必須兼有抗高壓 (內(nèi)壓、外壓 )、能曲撓、抗疲勞、重量輕等多方面嚴酷的性能要求 ,采用增強熱塑性塑料管 撓性管 FP 幾乎是唯一的可行方案。經(jīng)我國地質(zhì)部門預測我國領(lǐng)海的深海域 (有 20 萬平方公里 )有巨大的石油和天然氣資源 ,中國海洋石油總公司 CNOOC 等正大量投資發(fā)展深海采油的技術(shù)和裝備 ,在今后幾十年海洋開采過程中將需要大量的撓性管道 ,這一廣闊的市場正等待我們?nèi)ラ_發(fā)。 、海底輸水管道領(lǐng)域日本從 1975 年起已經(jīng)大量應用多層復合增強聚乙烯管用于海島的“水下供水管”。而我國 2020 年在大連向長海島輸水的 18 公里跨海管道工程 (海中 16 公里 )中采用“煌盛”管業(yè)集團生產(chǎn)的鋼絲增強聚乙烯管(直徑 450mm,設(shè)計壓力 ,每根長 50 米 )。 、礦山和某些工業(yè)領(lǐng)域中 在化學工業(yè)、電子、礦山、電力工業(yè)等各個領(lǐng)域都需要有特殊新能的塑料管道 ,如化工產(chǎn)品生產(chǎn)中輸送各種強腐蝕 ,例如 :深礦井的供水和排水需要較高的工作壓力 ,柔韌 ,抗沖擊、耐腐蝕的 RTP 管很適合。 天津市東浩軟管科技有限公司等生產(chǎn)的增強尼龍管以其優(yōu)異的耐壓、耐油、耐磨、耐高溫性能應用于礦山和工業(yè)的液壓傳動中 ,增強聚四氟乙烯管適用于高溫 (250℃蒸汽 )、高壓的特殊環(huán)境。 、城鄉(xiāng)輸水管道領(lǐng)域 近年我國的新建筑規(guī)模非常巨大 ,“十五”期間全國每年的新建筑面積達到近 20 億平方米。其中城鄉(xiāng)住宅約 13 億平方米。 “十五”期間我國城鎮(zhèn)居民人均住宅建筑面積從 平方米增加到 26 平方米。預計這樣史無前例的建設(shè)規(guī)模將繼續(xù)下去。按照規(guī)劃每年城鎮(zhèn)化率增加 %就需要每年為超過 1000 萬進入城鎮(zhèn)的居民提供 億平方米新住宅。 同時隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高 ,大量舊建筑需改造和更新。我國農(nóng)村建筑過去很多沒有配置管道供水 ,在最近一次抽樣調(diào)查中統(tǒng)計目前農(nóng)村住宅有管道供水的僅一半。在各地‘新農(nóng)村’的建設(shè)中 ,配合農(nóng)村飲水工程 ,農(nóng)村建筑供水管道形成一個很大市場。 隨著中國城鄉(xiāng)建設(shè)的發(fā)展 ,越來越多的農(nóng)村鄉(xiāng)村向城市化建設(shè)轉(zhuǎn)變 ,伴隨而來的便是大量的配套設(shè)置急劇增長。目前國內(nèi)應用最多的增強熱塑性塑料管是細鋼絲直接纏繞增強聚乙烯管 ‘鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復合管 (CJ/T 189)’ ,此外還有早期開發(fā)的‘鋼骨架聚乙烯復合管 (CJ/T 124)’和‘孔網(wǎng)鋼帶聚乙烯復合管(CJ/T 181)’。主要應用城鄉(xiāng)輸水管道 ,目前最大直徑 610mm,最高壓力到 3MPa。近年新開發(fā)中的有‘鋼增強低壓聚乙烯復合輸水管’ ,主要應用于較大直徑和較低工作壓力的城鄉(xiāng)輸水管道 (引水管、灌溉管 ),需要在增加抗內(nèi)壓能力的同時提高抗外壓性能。 、舊管線修復工程 領(lǐng)域 對于腐蝕嚴重或泄露的舊鐵管和鋼管 ,內(nèi)襯 HDPE 構(gòu)成結(jié)構(gòu)性復合管 ,可達到恢復管線功能、延長使用壽命的目的。性能優(yōu)異的 HDPE 管能大幅度地提高在線舊管道的承壓能力、耐腐蝕性能和輸送能力 ,而其成本僅為鋼管的 40%左右。因此內(nèi)襯 HDPE 復合管修復在線舊管道 ,具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境保護效益。尤其是在城市不可開挖地段對不能以新汰舊的管線進行重建的情況下 ,效益更為明顯。 2020 年 ,德國一家油氣儲運公司將芳綸纖維增強塑料管作為燃氣輸送管道修復工程中內(nèi)襯管的應用試驗 ,輸送介質(zhì)為含硫化氫的濕式天然氣 。將內(nèi)徑為75mm、工作壓力為 10MPa 的芳綸纖維增強塑料管插人公稱直徑為 150mm、工作壓力為 10MPa 的鋼管中 ,管道長度為 900m。由于塑料管的流動阻力小 ,與同口徑的鋼管相比 ,輸送能力可以提高 50%。只要選擇適當口徑的芳綸纖維增強塑料管 ,就完全可以維持原有管道的輸送能力。在管道修復施工時 ,需要對鋼管內(nèi)腔進行清理 ,以防止鋼管內(nèi)腔攙留雜物損傷內(nèi)襯管。在管道拐彎處 ,應注意其彎曲半徑不小于增強塑料管所容許的最小彎曲半徑。修復直通管道時 ,芳綸纖維增強塑料管一次可插人幾百米長度。對于大規(guī)模超長的管道修復工程 ,應考慮 管網(wǎng)的走向和環(huán)境條件 ,通常是將芳綸纖維增強塑料管按需要切開分段插人 ,然后再將每個管段連接起來。 、消防管道領(lǐng)域日本本州到四國的著名懸索大橋的消防管道就采用了多層復合增強聚乙烯管。 RTP 復合管道的技術(shù)難點 、 RTP 管材的力學性能設(shè)計由于 RTP 管材由 3 層不同組織結(jié)構(gòu)的材質(zhì)組成 ,所以我們在設(shè)計管道各個力學性能指標是即不能完全用 PE 塑料計算 ,也不能用增強材料的參數(shù)來代替計算 ,因而對于 RTP 管材的力學性能的計算是一個十分復雜的過程。我們對 RTP 管材復雜的力學性能計算作一個假設(shè)理論 ,我們首先假設(shè) RTP 管材所有的承受內(nèi)壓及外壓的能力分別來自于 RTP 管材的增強層和 PE 結(jié)構(gòu)層 ,且管材的內(nèi)外 PE 結(jié)構(gòu)層還對管材起保護作用 ,而不對管材的力學性能有任何影響。在這個假設(shè)