增强MC尼龙管的应用:
广泛应用于石油、石化、化工、矿山、纯碱、热电脱硫等行业中已达二十余年,并取得了巨大成效。
本文对增强MC尼龙管在油田及纯碱行业的研发与应用要点进行简述,以期得到更广泛的应用。MC尼龙在聚合前通过定量增添其他添加剂可以有效提高MC尼龙的理化性能,如提高抗紫外线强度、润滑性、导电性能、强度和耐压等是增强MC尼龙管所具有的卓越性能,也是通过挤压成型其他工程塑料管无法实现的技术特性。
1 增强MC尼龙材料的研发
MC尼龙又称单体浇铸尼龙,将原料己内酰胺单体熔融后,用碱性物作催化剂,与活化剂等助剂一起制成待聚单体,直接注入预热到一定温度的模具中,使物料在模具内进行聚合反应,凝结成坚韧的成型铸件,再经过有关工艺处理,得到预定的制品MC尼龙管。而在MC尼龙中加入一定量的玻璃纤维等添加剂后生成增强MC尼龙[3]。增强MC尼龙与纯MC尼龙相比,所具有的机械强度、刚性、耐热性、耐蠕变性和耐疲劳强度得到了大幅度提高,耐疲劳强度是未增强的MC尼龙的2.5 倍。由于尼龙属于聚酰胺,在它的主链上有氨基。氨基具有极性,会因氢键的作用而相互吸引。所以尼龙容易结晶,可以制成强度很高的纤维。增强MC尼龙是一种新型的工程塑料,其物化性质优于高分子聚乙烯、高分子聚丙烯、聚氯乙稀等工程塑料。
2 增强MC尼龙管的技术性能与特点
2.1 耐腐蚀性
增强MC尼龙管具有良好的耐腐蚀性。由于增强MC尼龙管是尼龙聚合体,其分子结构的稳定性更强。增强MC尼龙管适应各种酸性和碱性介质环境,尤其是碱性介质环境,其耐腐蚀性更佳。在常温下,增强MC尼龙管适用各种酸碱溶液及无机盐溶液,适用多种有机溶剂及有机物产品。因此,增强MC尼龙管在化工产业中有广阔的应用范围。这是好多金属管道如钢管、铸铁管道、甚至不锈钢管所不能相比的。
我国的胜利油田地处渤海湾畔的盐碱地区,土壤含有大量的Cl-及其他Na2+、Ca2+、Mg2+等金属离子的盐类,对原钢制管道的外腐蚀极为严重,钢制管道经常因电化学腐蚀导致管道泄漏。胜利油田的埋地采油输油管道从1994年起使用一直至今,仍在正常使用。增强MC尼龙管道的抗酸碱优越性在胜利油田埋地输油管道中得充分表现。
纯碱行业中的氨盐水管道,氨蒸汽管道中的流体呈碱性状态。高pH值和Cl-对管道的腐蚀相当严重。铸铁管道的使用寿命最多5年,而大多数管道经常是2年必须更换。管道腐蚀后进入系统的铁离子,还会导致纯碱产品质量的严重影响。如青岛碱业股份有限公司从1993年开始使用增强MC尼龙管,在氨盐水系统逐渐全部替代铸铁管道,已经经历了20多年的考验,到目前第一批管道仍然还在使用,足见管道的耐腐蚀性极强。从上世纪90年代初期至今,增强MC尼龙管已经普遍被纯碱行业认可,并逐步替代铸铁管或其他非金属管道。如2009年建成的江苏井神股份公司、淮安实联化工、昆山化工、青海五彩矿业等纯碱厂在建设项目中,除蒸汽和水管道外,几乎全部使用了增强MC尼龙管或钢衬尼龙管。天津天辰设计研究院为几个国外纯碱厂的设计也采用了大量增强MC尼龙管或钢衬尼龙管道。
2.2 耐磨性
增强MC尼龙管具有良好的耐磨性。除其材料的洛氏硬度达到80~90,增强MC尼龙管还具有良好的自润滑性和韧性。因此,增强MC尼龙管对含有固体颗粒的流体,具有更好的耐磨性。青岛碱业股份有限公司在1993年投用的碳化出碱液管道,直到2015年年底还在使用,而之前使用铸铁管道最多只能使用5年,弯头部分经常不到2年就被冲刷磨透,与铸铁管道相比,增强MC尼龙管的耐磨性更强。经过在油田的输油管道和纯碱制造工艺中碳酸氢钠悬浊液20多年的应用证明,增强MC尼龙管的耐磨性远优于碳钢管或铸铁管。目前,纯碱行业的新建、扩建、技改项目中的碳化出碱管道,正在全部和逐渐用增强MC尼龙管替代铸铁管。
2.3 防结疤性
增强MC尼龙管的内壁表面光滑,其光洁度甚至比抛光的不锈钢还光滑。因此在饱和溶液输送中,管道内壁很难作为结晶的析出点,减少在管道内壁的结晶过程,可有效地降低管道结疤具有良好的防止或延缓结疤的能力。因为在化工生产中,结晶过程会在管道粗糙的表面上首先析出,严重时会导致管道阻力升高,使普通的管道功能丧失。纯碱行业的氨盐水输送就是最典型的示例。氨盐水在输送过程中随着温度的降低,NaCl等复盐在管壁上析出结晶体,但不会在尼龙管中形成结疤。
增强MC尼龙管的内表面非常光滑,可有效降低结晶结疤的附着力。即使形成结疤,也很容易清理,对管道法兰进行适度的敲打,结疤就会自然脱落。清理后的尼龙管就可以继续使用。这与铸铁管结疤后极难清理基本报废处理相比,增强MC尼龙管的清理简便,重复性使用等优点体现着显著的经济效益。
2.4 增强MC尼龙管性价比分析
增强MC尼龙管由于原材料及工艺制造成本的缘故,其造价高于碳钢管或铸铁管。对于尚未接触增强MC尼龙管的企业,对单纯的管道价格望而却步。这主要是没有从工艺管道的综合总投资考虑成本。如果按照工艺管道的综合总投入计算投资成本,增强MC尼龙管其性价比还是非常高的。一是材料密度方面:增强MC尼龙的密度为1.16,是钢材的1/7。对于同样长度的管道,其重量仅为钢管的1/7。因此按照吨位计算管道价格,增强MC尼龙管的价格仅为铸铁管的3倍。但是按照使用年限,增强MC尼龙管的使用寿命远远超过铸铁管的3倍,按照20年的总投资,增强MC尼龙管的投资要比铸铁管低很多。二是防腐费用方面:埋地增强MC尼龙管,可充分利用其优良的防腐性能,不再需要外部防腐或进行阴离子保护技术处理,可节省相当大的防腐费用。三是安装、检修费用方面:由于增强MC尼龙管其密度仅是钢管的1/7,重量大大减轻;由于具有良好的耐磨性,管道破损少,检修和更换管道少,降低了成本。综上所述,增强MC尼龙管确具有较强的性价比和社会效益。
3 增强MC尼龙管的未来发展
增强MC尼龙管研发20多年来,在石油行业、矿山行业、纯碱行业、氯碱等行业得到普遍的应用。随着对增强MC尼龙管和钢衬尼龙管的认识和了解,越来越多的行业开始认识和接受增强MC尼龙管的应用。如军工行业、城镇市政给排水行业、制盐行业、热电脱硫行业。增强MC尼龙管的高性价比不仅使得项目的综合投入成本降低,更重要的是保证了运行的可靠性,产品质量的优良性。增强MC尼龙管将通过技术改性,研发更加完善,适用更多行业的要求,不断拓展不同应用范围和领域。
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