CN209469889U - 热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管 - Google Patents

Abstract

热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，属于浆液输送管技术领域。包括一层内层和至少一层外层通过热熔共挤出同轴复合嵌套在一起；外层为一层或多层通过热熔共挤出复合嵌套在一起的同轴层状结构；层与层之间的接触处形成融合界面。本实用新型既解决了矿物浆液在输送过程中对管道的磨损、腐蚀性能要求，还达到了矿物浆液输送所必须满足的压力、强度和耐久性要求；同时这种耐磨防腐蚀复合管具备高强度和优良的高刚性，显著提高了管材的跨度弯曲强度，更适合高跨度安装；而且该复合管在生产过程中共挤出成型，作为一个有机整体而不会产生任何的脱落，防止了对管道产生堵塞的可能。

Description

热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管

技术领域

本实用新型属于浆液输送管技术领域，尤其涉及一种热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管。

背景技术

在热电厂及其它工业生产中，产生的矿物浆液主要含有亚硫酸盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐及其酸、碱等混合物，一直以来人们主要采用金属管道或非金属管道进行输送。这种硫酸盐等矿物浆液混合物，对金属材料有极强的腐蚀性，同时在输送过程中对金属管道的磨损较大，极大地影响了输送管道的使用时间和寿命，不得不频繁地更换或维修输送管道，增加了生产成本和工作量，有时还对设备的正常运行造成影响。

普通非金属管道和金属管相比，具有重量轻，只有金属管的1/4-1/3；具备优良的耐腐蚀、安装简便迅速、节约能源、运输方便，成本低等显著优点。但由于普通非金属材料本身的特性，存在着严重的缺点：耐性差、耐压耐冲击性不强、线膨胀系数大等。正是由于有机非金属材料本身的特点，对硫酸盐等矿物浆液混合物的输送存在较大的局限性，如普通的非金属材料的耐磨性还远远达不到对矿物浆液输送管的要求、承压能力也达不到管道高压输送的压力要求等。

近些年出现的在金属管道内衬丁基橡胶层的办法,部分地解决了上述的问题。这种管道是在金属管道的内壁贴上一层耐磨性能较好的丁基橡胶片材作为管道的耐磨耐腐蚀层，在金属管道内壁和丁基橡胶片材之间涂上一层溶剂型液态粘接剂，以使丁基橡胶片材与金属管道内壁之间良好的粘接。这种在金属管道内贴丁基橡胶层的办法，结合了非金属材料与钢管各自的优点也较好地解决了管材的耐磨耐腐蚀的问题，还解决了非金属管耐腐不耐压、钢管耐压不耐腐等缺点。但这种管材生产成本高、加工工序较为麻烦，尤其是小口径管道的加工更是困难；而且在加工过程中使用溶剂型液态粘接剂，其挥发分(VOC)对环境和施工作业人员带来较大的伤害和影响；另外这种溶剂型液态粘接剂容易老化，导致这种衬胶金属管在使用过程中时有粘接剂脱胶事件发生，结果丁基橡胶层与金属管脱落、矿物浆体无法正常输送且外层金属管很快被腐蚀。这样不仅严重影响了矿物浆液输送管道的正常使用和寿命，而且由于粘接剂的脱落导致被撕裂的橡胶片极易堵塞管道，造成极大的生产危险事故等。

实用新型内容

本实用新型的目的是客服现有技术问题，提高一种新的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管及制备。本实用新型的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管属于环保产品，无任何VOC排放和有害物质的析出，对自然环境和生产技术人员不产生任何的影响。

本实用新型的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，结构见示意图1，包括一层内层和至少一层外层通过热熔共挤出同轴复合嵌套在一起；外层为一层或多层(优选2-7层)通过热熔共挤出复合嵌套在一起的同轴层状结构；内层厚度为1.0—10.0mm，外层总厚度为5.0—50.0mm。

外层为多层复合时，层与层之间的接触处形成融合界面；每一层的具体材料成分相同或不同。

内层为热塑性弹性体耐磨防腐蚀材料，内层优选为热塑性弹性体TPE耐磨防腐蚀材料；

外层为增强改性型高分子聚合物材料；主要承担复合管介质输送的内在压力要求、管道的刚性要求、跨度弯曲强度、外力压溃、以及外界环境和耐候性要求。

上述所述的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料准备

各种原材料在使用前，均需干燥处理，含水量小于0.5wt％；

(2)复合管制备模具要求

矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，最大的特点在于可以不使用热熔胶，利用成型模具和加工工艺，把内层材料与外层的材料复合共挤出成多层型，实现良好的热融合，形成一个有机的整体；

模具设计为了实现上述两步共挤出材料之间的有机融合，本实用新型采用一种新型的模具，示意如图2所示：

模具沿轴向分为三段，依次为宽径管段、折角凸起管段、窄径管段；其中所述的折角凸起管段为沿径向凸起变大，凸起变大的为折线角度结构，轴向方向依次分为前半部分直线倾斜变大a段和后半部分直线倾斜缩小b段，直线倾斜变大a段和直线倾斜缩小b段之间的夹角大于90度，小于180度；

宽径管段和折角凸起管段的前半部分直线倾斜变大a段中，中间为空，沿径向有多层材料轴向平行环形通道，依次向外为有1层内层材料对应的环形通道、一层或多层外层对应的环形通道；折角凸起管段的后半部分直线倾斜缩小b段和窄径管段只有一环形通道，环形通道的径向宽度与宽径管段和折角凸起管段的前半部分直线倾斜变大a段中的内层材料对应的环形通道和外层对应的环形通道的径向宽度之和；其中所述宽径管段和窄径管段指的是宽径管段中心的孔直径相对大于窄径管段中心的孔直径；且在窄径管段对应的环形通道的内径壁设有均匀分布的凸起，外径壁上设有均均分布的凹槽，增加面的不均匀性，且凸起与凹槽在径向方向有错位；

内层材料与外层的一种或几种材料、一层或多层结构的共挤出层之间，通过模具的压缩、放大、再经过三次曲折的压缩，不借助热熔胶的粘接作用，最终达到各层材料之间的良好结合而不产生脱层。示意图中的凸起与凹槽，有一定距离的错位，保证物料熔融体的曲折流动和充分的粘接。

(3)复合管制备的共挤出加工。

本实用新型所研制的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，为二层或多层复合共挤出耐磨防腐蚀复合结构。这样既解决了矿物浆液在输送过程中对管道的磨损、腐蚀性能要求，还达到了矿物浆液输送所必须满足的压力、强度和耐久性要求；同时这种耐磨防腐蚀复合管具备高强度和优良的高刚性，显著提高了管材的跨度弯曲强度，更适合高跨度安装；而且该复合管在生产过程中共挤出成型，作为一个有机整体而不会产生任何的脱落，防止了对管道产生堵塞的可能；另外复合管价格更加合理、质量轻、安装施工更加方便、节省了大量的安装和维护费用；

附图说明

图1为本实用新型的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管结构示意图；示意图中的外层数量不为特指，包括但不限于此层数；

1内层，2外1；3外2；4外3；5外4；

图2为制备所述复合管的模型装置。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。

实施例

1、矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，内层为耐磨防腐蚀热塑性弹性体TPE材料(或其他耐磨材料)，由一种高分子弹性体与热塑性塑料共混改性，得到的一种热塑性弹性体。包括但不限于如乙-丙共聚物与茂金属—烯烃聚合物共混形成的一种热塑性弹性体TPE、其他的热塑性弹性体、或超过分子量聚乙烯(UHMWPE)等耐磨防腐蚀原材料。

这类热塑性弹性体TPE的“海—岛”状结构，为材料提供了优良的回弹性，也为材料的耐磨提供了基础，从而为管道的耐磨、防腐蚀提供了保障。本实用新型使用TPE材料的性能指标(包括但不限于下列数据)如下：

热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其内层—耐磨防腐蚀热塑性弹性体TPE(或其它耐磨防腐蚀材料)；内层的厚度范围在1.0—10.0mm，具体厚度因复合管材的直径大小而异；

2、热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其外层材料有高分子聚合物，或改性增强的高强度、高刚性聚合物复合材料等(包括但不限于如PP/HDPE、纤维或无机材料增强PP/PE、耐候型PP/PE、热熔粘接树脂等)中的一种或几种的多层复合。

例：纤维/无机材料增强PP/HDPE性能指标(包括但不限于下列数据)

密度g/cm<sup>3</sup>	拉伸强度MPa	弯曲强度MPa	冲击强度KJ/m<sup>2</sup>
				1.12	56	81	55

热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，外层用一种或几种材料，由一层或多层复合共挤出而成；外层的厚度范围在5.0—50.0mm，具体厚度由复合管材的直径大小、压力等级决定。

上述所述的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料准备

各种原材料在使用前，均需干燥处理，含水量小于0.5wt％；

(2)复合管制备工艺及模具要求

矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，最大的特点在于不使用热熔胶，利用成型模具和加工工艺，把内层材料与外层的一种或多种高分子(改性)聚合物复合共挤出成多层型，实现良好的热融合，形成一个有机的整体。

1)内层耐磨防腐蚀TPE材料与外层材料的融合

复合管内层的耐磨防腐蚀TPE材料与外层的高分子聚合物或改性聚合物复合材料之间实现良好的融合，中间不使用任何的热熔粘接树脂，直接通过共挤出加工工艺和成型模具来共同完成。

2)复合管外层材料之间的相互热融合形成一层或多层结构

复合管的外层可以有一种或几种材料，由一层或多层复合共挤出而成；当外层由多层复合共挤出构成时，外层各层材料(包括一种或几种材料)之间必须实现良好的融合，各材料之间不需要使用热熔粘接树脂，各层和各种材料之间通过共挤出工艺和成型模具来共同完成。

3)模具设计

为了实现上述两步共挤出材料之间的有机融合，本实用新型采用一种新型的模具，示意如图2所示：

模具沿轴向分为三段，依次为宽径管段、折角凸起管段、窄径管段；其中所述的折角凸起管段为沿径向凸起变大，凸起变大的为折线角度结构，轴向方向依次分为前半部分直线倾斜变大a段和后半部分直线倾斜缩小b段，直线倾斜变大a段和直线倾斜缩小b段之间的夹角大于90度，小于180度；

宽径管段和折角凸起管段的前半部分直线倾斜变大a段中，中间为空，沿径向有多层材料轴向平行环形通道，依次向外为有1层内层材料对应的环形通道、一层或多层外层对应的环形通道；折角凸起管段的后半部分直线倾斜缩小b段和窄径管段只有一环形通道，环形通道的径向宽度与宽径管段和折角凸起管段的前半部分直线倾斜变大a段中的内层材料对应的环形通道和外层对应的环形通道的径向宽度之和；其中所述宽径管段和窄径管段指的是宽径管段中心的孔直径相对大于窄径管段中心的孔直径；且在窄径管段对应的环形通道的内径壁设有均匀分布的凸起，外径壁上设有均均分布的凹槽，增加面的不均匀性，且凸起与凹槽在径向方向有错位；

内层材料与外层的一种或几种材料、一层或多层结构的共挤出层之间，通过模具的压缩、放大、再经过三次曲折的压缩，不借助热熔胶的粘接作用，最终达到各层材料之间的良好结合而不产生脱层。示意图中的凸起与凹槽，有一定距离的错位，保证物料熔融体的曲折流动和充分的粘接。

(3)复合管制备的共挤出加工工艺

欲把两种或更多种高分子聚合物材料有效地共挤出成为一个整体，在挤出加工工艺方面也有别于一般的塑料管材加工：

1)内层材料热塑性弹性体TPE材料的分子量较大，达到200万以上，材料弹性好，流动性差，这就需要不同于普通材料的加工工艺，克服材料的回弹性对加工成型的影响。

热塑性弹性体TPE材料的加工温度一般在220—245℃，挤出机的螺杆长径比L/D≧38，挤出速度V＝0.2—2.0m/min；

2)外层材料为高分子聚合物或改性增强聚合物复合材料等(包括但不限于如PP/HDPE、纤维或无机材料增强PP/PE、改性PP/PE材料、热熔粘接树脂等)作为复合管的外层，对于不同的高分子聚合物材料，将分别采取适宜于各层材料性能特点的加工工艺，高于熔融温度30-70℃(即比未改性的高分子聚合物材料挤出温度高10-30℃)，挤出机的螺杆长径比L/D≧30，挤出速度V＝0.2—2.0m/min。

下面为几种外层材料的加工工艺，本实用新型复合管的外层材料包括但不限于这几种材料。

对比例1：外层材料为高分子聚合物

高分子聚合物，作为复合管外层通用的有机材料，有着广泛的用途。如：PP的加工温度在210-230℃，PE的加工温度在190-210℃，挤出机的螺杆长径比L/D≧30，挤出速度V＝0.2—2.0m/min；

例2：外层材料为纤维或无机材料改性增强的高分子聚合物

复合管有更高的强度、刚度、跨度弯曲要求时，普通高分子材料还不能满足复合管性能要求的需要。为了达到复合管的高强度、高刚性和高跨度弯曲要求，我们必须对外层材料的高分子聚合物改性增强。通常我们在高分子聚合物中添加纤维材料或其它无机材料，来达到改性增强的目的。如玻璃纤维(或碳纤维或玄武岩纤维等)增强PP/PE，或其它无机材料增强PP/PE等；其中，玻璃纤维或无机材料改性增强PP材料的加工温度在230—260℃，玻璃纤维或无机材料改性增强PE材料的加工温度在210—240℃；挤出机的螺杆长径比L/D≧30，挤出速度V＝0.2—2.0m/min。

例3：外层材料为几种改性高分子聚合物复合共挤出结构

当复合管的外层有某些特殊要求，需要几种高分子聚合物的协调配合才能达到其性能要求时，我们将通过几种改性高分子聚合物的复合共挤出结构(即多层复合)来满足产品的使用性能要求。

在共挤出过程中，各复合层的挤出材料，通过独立流道的温度和挤出控制，达到材料的正常挤出要求。在各种材料进入模腔以后，调节各层的挤出速度，形成协调、均匀的共挤出，再经过模具的挤压和捏合作用，将各层更加牢固地粘接在一起，从而形成一个有机的整体。

如：内层为TPE材料、依次外层1为玻璃纤维改性增强PP复合材料、外层2为耐候型改性PP材料的三层共挤出复合管。内层加工温度控制在230—240℃，外层1的加工温度控制在240—250℃，外层2的加工温度控制在220—230℃；挤出速度统一控制在0.2—2.0m/min。

Claims (4)

1.热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其特征在于，包括一层内层和至少一层外层通过热熔共挤出同轴复合嵌套在一起；外层为一层或多层通过热熔共挤出复合嵌套在一起的同轴层状结构；内层厚度为1.0—10.0mm，外层总厚度为5.0—50.0mm。

2.按照权利要求1所述的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其特征在于，外层的多层为2-7层。

3.按照权利要求1所述的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其特征在于，外层为多层复合时，层与层之间的接触处形成融合界面；每一层的具体材料成分相同或不同。

4.按照权利要求1所述的热电厂湿法脱硫用矿物浆液输送耐磨防腐蚀复合管，其特征在于，内层为热塑性弹性体耐磨防腐蚀材料，内层为热塑性弹性体TPE耐磨防腐蚀材料；外层为增强改性型高分子聚合物材料；主要承担复合管介质输送的内在压力要求、管道的刚性要求、跨度弯曲强度、外力压溃、以及外界环境和耐候性要求。