塑料管道
(1)硬聚氯乙烯塑料管道。在防腐蚀工程中常用硬聚氯乙烯塑料和道输送腐蚀介质如酸、碱、盐溶液及腐蚀气体。它具有优良的耐腐蚀性能、质量轻,减磨、耐震、绝缘、复合能力强,加工方便,成本低等优良综合性能。它的缺点耐热性能差,硬聚氯乙烯塑料管可单独使用,也可衬里钢管内部,增加强度,也可在硬聚氯乙烯塑料管外缠绕玻璃钢增强,提高强度和使用温度。
①硬聚氯乙烯塑料物理力学性能 硬聚氯乙烯在20℃以下拉伸强度可达50 MPa,但随温度的升高,强度下降很快,每升高1℃约下降0.6MPa;随着湿度的降低,它的抗冲强度迅速下降。
②硬聚氯乙烯塑料耐腐蚀性能 硬聚氯乙烯塑料除氧化剂如50%以上的硝酸、发烟硫酸之外,它能耐各种浓度的酸类、碱类和盐类溶液的腐蚀。
③硬聚氯乙烯管材规格见表4—27。
表4-27 硬聚氯乙烯管材规格
公称直径/mm | 外径及容差/mm | 轻型管 | 重型管 | ||
壁厚/mm | 的似质量/kg·km-1 | 壁厚/mm | 近似质量/kg·km-1 | ||
8 | 12.5±0.2 | 2.25±0.23 | 0.04 | ||
10 | 15.0±0.2 | 2.5±0.25 | 0.60 | ||
15 | 20.0±0.2 | 2.0±0.2 | 0.7 | 2.5±0.25 | 0.85 |
20 | 25.0±0.3 | 2.0±0.2 | 0.9 | 3.0±0.3 | 1.3 |
25 | 32.0±0.3 | 3.0±0.3 | 1.7 | 4.0±0.4 | 2.2 |
32 | 40.0±0.4 | 3.5±0.35 | 2.5 | 5.0±0.5 | 3.4 |
40 | 51.0±0.4 | 4.0±0.40 | 3.6 | 6.0±0.6 | 5.2 |
50 | 65.0±0.4 | 4.5±0.45 | 5.2 | 7.0±0.7 | 7.4 |
65 | 76.0±0.5 | 5.0±0.5 | 6.8 | 8.0±0.8 | |
80 | 90.0±0.5 | 6.0±0.6 | 10 | ||
100 | 114.0±0.6 | 7.0±0.7 | 15 | ||
125 | 140.0±0.8 | 8.0±0.8 | 20 | ||
150 | 166.0±1.0 | 8.0±0.8 | 25 | ||
200 | 218.0±1.3 | 10.0±1.0 | 40 |
④硬聚氯乙烯塑料管的应用实例见表4—28。
表4-28 硬聚氯乙烯塑料管的应用实例
管道名称 | 规格 | 介质 | 温度/℃ | 压力/MPa | 使用情况 |
稀HNO3 管道 |
φ100 硬PVC |
<42%HNO3
|
常温
|
常压
|
5年良好 |
老化器 硬PVC管 |
DN65
|
60%磺酸发烟 H2SO4 |
38
|
常压
|
4年良好 |
H2SO4输送管道 | φ300×20 300m以上 硬PVC |
88g/L H2SO4 87g/L ZnSO4 185g/L NaSO4 |
25
|
0.2~0.3
|
2~3年良好
|
烟囱,硬PVC | φ400×32m | 废氯气 | 常温 | 常压 | 4~5年仍在用 |
H2SO4输送管道 | φ125×40m δ=8mm 硬PVC |
13%H2SO4
|
70 | 0.06 | 3年仍用 |
下水管 | φ8×40m | 28%HCl 20%异丙醇,苯,甲醛,三氯化铝少量红油 |
常压 | 7~8年良好 | |
引风度 | φ300×3×20m 硬PVC |
氯化氢 异丙醇 |
常温
|
常压
|
6~7年 |
盐酸室外管道 | φ1003 L=400m |
35HCl | 35 | 0.2 | 已用6年 |
氢氟酸管道 | φ20 | 稀HF | 60 | 已用3年 | |
漂白粉管道 | φ50 | 漂白粉20% | 已用2年 | ||
磺酸管道 | φ65 | 磺酸60% | 38 | 已用4年 | |
氯气(湿)管道 | 电解槽出口 管道φ100 φ200 L=40~50m |
95%氯气 | 80~90 | 已用5年 | |
氟气管道 | φ800 L=100 m |
10~20g/m3 | 80~90 | 已用1年 |
(2)聚丙烯塑料管道。聚丙烯塑料具有良好的耐防腐性能,耐120℃以下的稀硫酸、磷酸、溴乙烷、硝基苯等介质的腐蚀。聚丙烯塑料是由石油裂解气中的丙烯聚合而成的,是无色、无味、无毒的热塑性塑料。它是由丙烯以烷基铝和氯化钛为催化剂,在20~100℃和0.2~5 MPa大气压力之下进行聚合反应而制得的、其分子结构式为
平均分子量在8万以上。
①聚丙烯塑料的特点
a.综合力学性能好,在-15~+120℃保持一定的机械强度。
b.聚丙烯的相对密度0.90~0.91,是现有塑料中最轻的一种。制品表面光洁,不易结垢堵塞。
c. 耐腐蚀性能优良。
d.聚丙烯的使用温度高于聚乙烯、聚氯乙烯,可在100℃温度下使用。如果不受外力,在150℃时亦不变形。
e. 聚丙烯塑料的线膨胀系数比较大,约为硬聚氯乙烯的2倍。
f.聚丙烯塑料的弹性模量比硬聚氯乙烯小,但高于聚乙烯等软塑料。它具有一定的刚度,能作单独的结构材料使用。
g.聚丙烯的主要缺点是成型收缩率较大,氐温时性脆,耐磨性不好。
②聚丙烯塑料的耐腐蚀性能 聚丙烯塑料能耐多种酸碱盐溶液、有机溶剂。不耐氧化性酸如铬酸、发烟硫酸、浓硝酸、氢氟酸、氯磺酸的腐蚀,与硬聚氯乙烯、聚乙烯相比,它的突出优点在80℃以上时,还能耐70%以上的硫酸、硝酸、暖酸、各种浓度的盐酸、40%碱以及稀醋酸、甲酸等介质的腐蚀,甚至100℃时仍能耐许多稀酸、稀碱的腐蚀。
③聚丙烯塑料管 可作化工防腐输送管道,耐腐蚀、质量轻、易加工,价格低等特点。
聚丙烯塑料具有优良的耐腐蚀性能,耐酸喊盐溶液的作用。100℃下用于浓磷酸,40%硫酸和盐酸溶液的介质中,在室温下几乎对所有溶剂都很稳定,不易溶解。除浓的醋酸和丙酸外,对大多数有机酸都具有良好的耐腐蚀性。聚丙烯塑料的耐腐蚀性与分子量和结晶度有关,其耐热温度比聚氯乙烯塑料高:最高使用温度一般推荐为110~120℃,在没有外力作用时允许使用到15D℃。聚丙烯塑料管国内已有定型产品,选用各种规格的聚丙烯塑抖管代替其他材料的管道,用在化工生产上解决了腐蚀问题,实例正明具有良好效果。聚丙烯塑料管用于兰州制药厂作溴乙烷输送管道,介质温度120~130℃,比原使用的铅管寿命(1个月)提高10倍。
a.聚丙烯塑料弯管法兰成型 聚丙烯塑料塑化温度160~170℃,利用甘油加热聚丙烯塑料管4~5 min,外观质量好,抗冲击强度下降很少。
制弯管时将160~170℃热砂装入管内,管两端用塞塞紧,放入甘油中。甘油温度(170±2)℃,不断翻转约3~5min管子颜色发白变软,取出管子速放模具上弯至所需要角度,然后用冷水冷却定型扩口,将管子一端放入(170±2)℃甘油中几分钟后,管口颜色发白变软速取出,套在木模上扩口,用冷水冷却定型,再放入甘油中加热进行翻边,如图4-19所示。
b.管子连接 焊接和法兰连接。管子热风焊接,温度240~270℃,焊接速度8 m/h,热风
压力O.02 MPa,焊条2~4 mm,焊缝冷却后可投入使用。
法兰连接,在聚丙烯塑料的法兰连接中,以钢的活套去兰连接最有效,如图4-20所示。
④聚丙烯管规格推荐使用压力,见表4—29。
表4-29 聚丙烯管规格推荐使用压力
管型 | 公称直径/mm | 外径/mm | 壁厚/mm | 推荐使用压力/MPa | ||||
20℃ | 40℃ | 60℃ | 80℃ | 100℃ | ||||
轻型 | 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 |
20 25 32 40 51 65 76 90 114 140 166 218 |
2 2 3 3.5 4 4.5 5 6 7 8 8 10 |
1 0.6
|
0.6
0.4 |
0.4 0.25
|
0.25
0.15 |
0.15
0.1以下 |
重型 | 8 10 15 20 25 32 40 50 65 |
12.5 15 20 25 32 40 51 65 76 |
2.25 2.5 2.5 3 4 5 6 7 8 |
1.6
|
1.0
|
0.6
|
0.4
|
0.25
|
⑤聚丙烯塑料管在国内使用情况 见表4—30。
表4-30 聚丙烯塑料管在国内使用情况
名称 | 规格,长度 | 介质 | 效果 | 使用单位 |
输送管 | DN40,10m | 15H2SO470~80℃ | 4年良好 | 兰化公司有机厂 |
输送管 | DN40,24m | 50H2SO4100℃以下 | 良好 | 兰化公司化肥厂 |
母液输送管 | DN50,10m | 盐酸母液pH值4 100~120 ℃ |
3年以上 | 兰州合成制药厂 |
溴乙烷蒸汽管 | DN100,12m | 溴乙烷120℃ | 良好 | 兰州合成制药厂 |
压送管 | DN40,15m | 扑热息痛成品液含微量醋酸pH值5 90~100 ℃ |
良好 | 兰州合成制药厂 |
喷淋管及喷头 | DN50,1m | 管内磷酸40℃ 管外氨气80℃ |
1年多工艺改革停用 | 南京磷肥厂 |
输送管 | DN50,45m | 氯化锌盐酸pH值2.3~3.5 80℃ | 半年因管弯停用 | 南京长征化工厂 |
蒸汽管 | DN80,7m | 氯乙酸甲酯蒸气105~130℃ | 良好 | 广州浓药厂 |
循环管 | DN40,20m | 碳酸氢铵 40~60℃ 0.46MPa |
良好 | 兰州红古氮肥厂 |
放空管及导管 | DN50 DN100 DN150 300m |
氯甲基甲醚 <60℃ |
良好 | 北京化工五厂 |
输送管 | DN40,100m | 氯丙烯 | 有溶胀弯曲现象 | 北京油漆厂 |
污水管 | DN150 3000m |
含硫污水30℃ | 7年良好在用 | 锦州石化炼油厂 |
输送管 | DN50,16m | F22及微量盐酸和氯仿70~80℃ | 1年多良好 | 某化工厂 |
输送管 | DN50,4m DN50,1m DN50,20m DN50,2m |
氢氟酸盐酸及微量氯仿70~80℃ 碘代丁烷106℃ 氯甲基甲醚60℃ 饱和盐水100 ℃ |
1年多良好 | 某化工厂 |
输送管 | DN50,1m | DD混剂含三氯丙烷二氯丙烷105℃ | 某化工厂 |
(3)石棉酚醛塑料管道。前苏联称为法奥利特,是以酚醛树脂为黏结剂,以耐酸石棉为填料的热固性塑料。使用温度130℃,耐多种酸、盐类及有机溶剂。石棉酚醛塑料可制成各种化工管道、管件、泵、阀等。广泛用于氯碱、染料、制药等化工行业。
①石棉酚醛塑料的物理力学性能见表4-31。
表4-31 石棉酚醛塑料的物理力学性能
性能指标 | 数值 |
密度/kg·m-3 | 1.6~2.0 |
线膨胀系数(20~100℃)/℃-1 | (2~3)×10-5 |
马丁耐热度/℃ | ≥150 |
抗拉强度/MPa | ≥24.5 |
抗压强度/MPa | ≥98.1 |
抗弯强度/MPa | ≥58.8 |
抗剪强度/MPa | ≥28.4 |
抗冲击强度/N·cm·cm-2 | ≥34.3 |
导热系数/W(m·K-1) | ≥0.178 |
吸水率(24h)% | ≥0.05 |
酸溶液/% | -0.6 |
与钢板附着力/MPa | 0.5~2 |
②石棉酚醛塑料的化学稳定性能 石棉酚醛塑料能耐大部分酸类,有机溶剂等介质的腐蚀,特别能耐盐酸、氯化氢、硫化氢、二氧化硫、低浓度及中等浓度硫酸的腐蚀,但不耐强氧化性的酸、碱、碘、溴、苯胺、吡啶等介质的腐蚀。
③石棉酚醛塑料管道应用实例 石棉酚醛塑料管是由酚醛树脂(100)、耐酸石棉、纤维石棉(152~218、8~11)混合挤压或模塑成型。石棉酚醛塑料管道应用实例,见表4—32。
表4-32 石棉酚醛塑料管道应用实例
管道名称 | 工艺条件 | 使用时间 |
盐酸吸收塔φ300×5000mm φ500×7000mm |
HCl31%,80~100℃,常压 HCl31%,90℃,负压 |
已用8年 已用10年 |
盐酸分析塔φ700×7500m | HCl20%~35%,30~135℃,60Pa | 已用6年 |
氯气总管φ250~350 | 湿氯气,氯水85~90℃微负压 | 可用8年 |
管道 | 98%H2SO4,100℃ 98%H2SO4,30~90℃ 40%H2SO4,35%HCl,氯苯 少量,130~150 ℃ |
12年 6年 良好 |
某焦化厂 中央导管 (丁腈酚醛塑料管) |
φ1725×3500mm 未净化煤气母液含硫酸20%~30% 60~70℃最高120℃ 压力0.15~0.18MPa |
使用3年 |
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