UHMWPE管材在我国油气集输系统中的应用管道输送是石油、天然气最为经济合理的运输方式 ,它是现代能源供应的命脉之一 。 目前,全世界油气管线的总长度已超过 2 .3 0×1 0 6 k m,并以 ( 4~5 )×1 0 4 k m/ a的速度增加。但由于管道输送的介质越来越复杂,无处不在的金属腐蚀除引起管道穿孔破坏而造成跑 、冒、泄漏事故外 ,还极易引起爆炸和火灾 。可靠性 、安全性是管道运输系统 中的两大关键特征 。在油气集输系统中 ,西方工业发达国家使用塑料和塑料复合材料管道的几率正在逐年增加 。据美国天然气研究所( G R I )的工业评估报告显示[ 1 5 1 ,仅 1 9 9 6年美国就铺设了油气输送塑料管道总长约 5 8 0 0 0 k m,世界管道系统塑料类材料的使用量 目前正以 9 0 0 0 0 k m/ a 的速度增加。我国的油田开发已有几十年历史 ,部分油田开发进人中后期 。在石油天然气管道集输系统中,内陆油田主要采用钢质管道。随着我国原油主产区进人高含水期 ,钢质集输管道进人老化期 ,输送系统中管道的腐蚀和结焦阻塞问题日渐突出。长期以来 ,对钢质管道主要采用涂层和阴极保护两大保护措施 ,并在输送原油中加人各种缓蚀剂、降凝剂和杀菌剂以及对天然气的脱硫脱水来减轻腐蚀 ,虽然取得了一定的效果 ,但是这些方法在很大程度上是被动的。UHMWPE管道具有优异的耐化学腐蚀性和耐环境应力开裂性,若能在各油田得到广泛的应用,则管道腐蚀问题将得到有效解决。塔里木油田北部地区的地下水和油田采出水具有高矿化度 ,C l 一 、F e 、C O 含量较高和 p H值低的特点 ,对金属的腐蚀性很强。为此 ,从 2 0 0 0年起 ,塔里木油田在腐蚀严重地区的集油系统中采用了玻璃钢多层复合管 ( 玻璃钢 F l I P为结构层 ,氯化聚乙烯为 内层 ,P E为外层 )和钢骨架塑料复合管 ( 普通低碳钢钢丝网为骨架 ,H DP E为基体) , 总长约 9 k m。前者维卡软化温度大于 8 0 c 【 = ,运行l 0年无问题 ;后者适应的输送介质温度为_ 4 0~8 0 c 【 = ,使用寿命在 5 0年以上。经跟踪监视【 I 6 1 ,目前这些管道的运行状况 良好。1 9 9 9年中原油 田开始引进钢骨架塑料复合管 ( 以优质低碳钢丝 网为增强骨架 ,以进口HD P E为基体) ,作为污水和高含水原油的输送管道 ,并于 2 0 0 0年在联合站、输油中转站进行推广应用,其使用寿命长达 5 0年旧。由于UHMWPE具有 比 P E和 HD P E更好的耐磨性 、耐腐性和耐环境应力开裂性 ,若采用UHMWPE作为管道外保护层 、基体或管道内衬 ,则管道的输送性能将更加优异。目前世界油气储运的趋势是建设长距离油气运输管道 ,用 以满足对油气需求大但资源缺乏地区工农业发展的需要。我国西气东输工程满足了这种经济发展形势的需要 ,它横贯我 国东西 ,管道干线 自西 向东途径新疆 、甘肃 、宁夏 、陕西 、山西、河南 、安徽 、江苏和上海等 9个省 、区、 直辖市。干线管道全长 3 9 0 0 k m,支线管道总长近 20 0 0k m,向我国东部 4省 l 市供气【 l 司 。干线管道内层为 x 7 0 钢,管道外部采用熔结环氧涂层 ( F B E ) 、双层 F B E和三层 P E结构防腐,防腐长度达 l 9 6 0 k m【 1 。 三层 P E造价很高,若采用 UHMWPE作为管道外防腐层 ,由于其耐磨 、耐腐蚀 、冲击强度很 高且经济性好 ,则 可 以达 到很 高的性价 比。直径 在 D5 0 0 l ' n / n以下的管道采用 UHMWPE复合增强管有着显著的优越性 。
有关部门专家对UHMWPE复合增强管材作为石油和天然气 的输送管道给予了很高的评价I 2 o l 。 在 2 1世纪初我国各地出现铺设燃气管网的热潮。根据 国际上公认的成熟经验 ,铺设燃气管应用 聚乙烯管。在北美 ,9 5%的新铺燃气管是聚乙烯管 ;在欧洲 、日本 、澳大利亚等国家都大量使用聚乙烯燃气管。在易发生地震 的地区更应该采用聚乙烯管输送燃气。过去几年我 国每年铺设燃气管约 1 0 0 0 0 k m,而且 3 0%~5 0%使用聚乙烯管 ,每年的聚乙烯燃气管市场约在 3 0~5 0 k t [ 2 ” 。 由于 UHMWPE的脆化温度在一 8 0℃以下 ,因此UHMWPE具
有优 良的耐低温快速开裂性 ,其应用前景十分广阔。
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