超高分子量聚乙烯材料在石油化工企业的应用

邓广武

海隆管道工程技术服务有限公司上海200949

摘要：随着我国石油化工产业的发展，聚乙烯材料已成为目前世界上产量最大、使用量最大的塑料产品之一。超高分子量聚乙烯从分子结构来看与普通聚乙烯材料相同，但是分子量却是非常高的，所以超高分子量聚乙烯材料具有更好的性能，其中表现最突出的就是抗冲击性、耐腐蚀性、耐低温，同时还具有较好的自润滑性、吸收冲击性能、无毒无害等，由于其综合性能较好所以被广泛的使用在石油化工产业、医疗行业、建筑行业、机械制造行业以及农业生产等领域，并且都得到了良好的应用效果。

关键词：超高分子量聚乙烯材料；石油化工企业；应用

1超高分子量聚乙烯材料概述

随着超高分子量聚乙烯材料的发展，得到了广泛的应用，这主要与其特性有关。超高分子量聚乙烯材料本身具有良好的物理特性，这样就给应用带来了较多的便利，与普通聚乙烯材料相比其还具有较好的抗腐蚀性、抗冲击性与耐磨性等。但是其在使用的过程中也呈现出一些缺点，比如说熔点较高，在某一些生产中根本是不适用的，且流动性也很差等。要想有效的解决这些缺点应对其进行更加深入的研究，进一步完善其使用性能。

2超高分子量聚乙烯材料性能分析

2.1耐磨性能分析

超高分子量聚乙烯材料具有非常好的耐磨性能，且耐磨性能随着式量的增高也就变得越好，但是也是有一定限度的，当式量达到一定范围是耐磨性不会再随之增高。在同等磨损条件下超高分子聚乙烯材料一般来说都是运用的砂浆磨损方法来对磨损率进行测试与检验的。通常检验比对分析可得知，超高分子聚乙烯材料所检测出来的磨损性能指数是比较高的。与聚四氟乙烯的磨损性能相比，是聚四氟乙烯相比的5倍；与碳钢的磨损性能相比，是碳钢的7倍；与黄铜的磨损性能相比，是黄铜的27倍。

2.2润滑性能分析

由于超高分子量聚乙烯材料的摩擦系数比较低，与普通聚乙烯材料相比其具有更好的润滑性能。其自润滑系数=0.10022，水润滑摩擦系数=0.05010，油润滑系数=0.05008。超高分子量聚乙烯材料表面吸附能力相对较弱所以不容易粘附异物，其粘附性能仅次于聚四氟乙烯材料。

2.3防水性能分析

超高分子量聚乙烯材料还具有较好的防水性能，所以其通常也会被用作建筑防水材料。防水性能好主要是因为此种材料的密度相对较高，且分子聚合力也相对较强，水不容易透过分子，因此其可以达到较好的防水效果，即使是将其放入水中也不会出现变形情况，可以说超高分子量聚乙烯材料是所有塑料中吸水率最小的。

2.4耐冲击性能分析

耐冲击性能好也是超高分子量聚乙烯材料的一大优点，所以被广泛的应用到实际生产中，与其它塑料材料的耐冲击性能相比要更为强些。耐冲击性能也会随着式量的变化而产生变化，但是当式量增加到一定高度时耐冲击性能会逐渐降低。与普通塑料材料相比当其分子量在275万时耐冲击强度是最好的，但是在后期会随着分子量的增加冲击强度会下降。

2.5耐低温性能分析

超高分子量聚乙烯材料结构还具有较好的耐低温性能，这样就可以保证在低温环境下其不会发生太大的变化，确保其仍具有较好的抗冲击能力。从相关研究数据可以看出当超高分子量聚乙烯材料即使在-269℃环境下受到冲击形态也不会发生改变。

3超高分子量聚乙烯材料在石油化工企业的应用

3.1超高分子量聚乙烯材料在石油化工企业设备零件中的应用

将超高分子量聚乙烯材料应用到设备零件上，可以充分的利用其耐磨性能、自润滑性能以及不粘性。在化工生产中超高分子量聚乙烯材料主要被用在包装机械导轨装置以及传送装置中。使用高分子量聚乙烯零件可以在很大程度上提升工作效率并可以降低噪音。利用超高分子量聚乙烯材料制成的产品还具有质量轻、驱动力小、能源消耗量小的优点同时还可以减低成本、降低噪音，创建更好的工作环境，并在很大程度上延长了零件的使用寿命，所以得到了广泛的使用。

充分利用超高分子量聚乙烯材料的耐磨性能与耐腐蚀性能，所以可以将其作为化工设备中法兰、垫片、过滤器、喷嘴、绝缘塞等零件。在化工设备中所使用的硫酸注射喷嘴之前一直是使用PP材料，但是改用高分子量聚乙烯材料后其使用寿命是原有的5倍。机械密封装置中所使用的152-35型弹簧座对耐磨性、自润滑性有着非常高的要求，改用高分子量聚乙烯材料后可以是使用效果更加且可以降低成本。

3.2超高分子量聚乙烯化工泵的研制及应用

超高分子量聚乙烯材料属于新型的高分子聚合物，虽然其耐腐蚀性能、耐低温性能还无法与氟塑料相比，但是其耐磨性能确是目前塑料材料中最好的。在国外很多化工生产企业都是用其来制作化工泵，并用来输送H2SO4、H3PO4以及F6H2Si等酸性化工介质。现阶段我国所引入的硫酸酸洗净化装置主要是超高分子量聚乙烯卧式泵，其可以充分的实现连续运转，所以其已代替价格较贵的路密特合金泵。上个世纪九十年代，化工部研究院开展了中小型超高分子量聚乙烯卧式泵的研究，水力性能测试指标均符合相关要求，在运行中还可有效的降低振动、噪音并可以提升运行的可靠性，减少渗漏情况的发生，可以充分满足生产要求，其在化工行业中得到了广泛的推广与使用。

3.3超高分子量聚乙烯管材在油气管道运输中的应用

我国油田的数量相对较多，所使用的运输管道所处的环境也比较恶劣，多处在酸性土壤、海水或是天然盐水中，这些环境都会给管道带来严重的腐蚀性，也就相应的缩短了钢管的使用寿命。如果使用超高分子量聚乙烯输油管道或是超高分子量聚乙烯与钢复合材料输油管道代替玻璃钢管，就可以有效的提升管道强度、抗冲击力以及耐腐蚀性，同时还可以增强生产的安全性，延长其使用寿命，再加之自身性能特征的优势，在一定程度上使输送更加通畅和快速以及降低能耗，乃至节约成本。在对原油输送特点进行分析后与原油管道要求相结，可以在此基础上制备UHMWPE管作为输送管的内管，输送管的外管为UHMWPE/钢复合管。此种复合型管与现阶段所使用的输油管道相比，性价比是比较高的，并且可以有效的解决原油在输送中所产生的问题，可以说是比较理想的材料，在未来其使用范围会更加广泛。

3.4超高分子量聚乙烯管材在油井抽油的应用

由于石油行业具有一定的特殊性，所以在进行油气输送管材选择时应选用耐腐蚀性能较强的油井管。如果油井的压力已经达到或是超过100MPa，油井底部的温度高于200℃，同时原油中还存在CO2、H2S以及负离子等，这些都属于重腐蚀油气，所以也就对油井管的抗腐蚀性有着更高的要求，如果在选择油井管时不符合要求，在实际使用中则会出现脱口、压溃以及漏气的情况发生，最终也就导致了油井报废无法使用。

超高分子量聚乙烯内衬油罐是在普通钢制油管内增加一层超高分子量聚乙烯管材，运用专业的制造技术确保内管与钢制油管可以紧密的黏在一起，形成管中管的结构。利用此种内衬输油管可以有效的避免油管出现腐蚀、结蜡或偏磨情况，同时还可以降低摩擦系数、油井光感负荷以及抽油杆下部的应力并可以在很大程度上延长抽油杆柱的使用寿命。

4结语：由于超高分子量聚乙烯材料自身具有较好的性能，所以得到了石油化工企业的青睐，并将其运用到石油、天然气输送管道、化工机械设备零件原油等方面。在具体使用的过程中相关的研究人员还应对其使用性能等方面进行进一步的研发，使用效果可以不断被优化，相信在未来石油化工生产中超高分子量聚乙烯材料可以更好的发挥出作用，推动我国石油化工行业的发展。

参考文献：

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