增强热塑性塑料管RTP综述

世界各国都在探索增强塑料管
• 能不能开发既具有热塑性塑 料管道系统优点又能克服其 缺点的增强热塑性塑料管道 系统呢？
• 历年来，国内外都有许多增 强热塑性塑料管的新设计新 专利提出来。但是能够在市 场上立足的并不多，因为真 正要做到优势互补需要解决 很多技术问题。所以增强塑 料管一直是个热门的科研课 题。
北 京 塑 料 工 业 协 会
零 五 年 五 月
为什么要探索开发增强热塑性塑料管
• 热塑性塑料管道系统有许多优点:例如:聚乙烯管道 系统柔韧,耐腐蚀,容易连接,轻,可盘卷供应,适合不 开挖铺设…等。但是热塑性塑料有明显的缺点--强 度较低,耐热也比较差。
• 需要承受较大压力或/和较高温度的领域和比较恶 劣的环境就不能使用普通的热塑性塑料管道系统。
制造--较大直径的非连续RTP
• 较大直径RTP不可能盘卷供应,连续生产也困难. • 先生产内层管段(如13.5米),再在旋转的内层管
段上缠绕增强带或增强长丝线,再缠绕外保护 层.(类似玻璃钢管生产方法)
RTP连接技术
• RTP长盘卷管,减少了连接工作量和管件需要量. 出厂时已经接好有标准法兰端面的管件。
• 柔韧.能抵抗强烈变形不开裂不泄漏. • 铺设方便和迅速.直径200mm以下可以制成连
续长盘管, 还容易收回再用. • 耐腐蚀,耐磨损.可以长期应用于恶劣环境. • 经济.在不少场合RTP的全寿命周期费用低.
RTP 的经济性
RTP管材费用比钢管高,但是铺设,连接,运行等费用低
比较芳纶纤维RTP和钢管的费用
• 外层是保护用的聚乙烯层.
外层
•保护用 •提供刚度 •常用 PE100/PE80
增强层(带/纤维) •抗内压 •抗轴向负载 •最常用的增强 材料是芳纶纤维
Aramid fiber.
内层
•支撑增强带 •密封输送的流体 •抗外压(土壤,交 通) 的刚度 •常用PE100
RTP最突出的优势
• 耐很高的压力和较高的温度. 在工作温度65℃ 下工作压力可高达到9-14MPa，爆破压力可 高达40MPa.
• 需要两种连接：RTP和RTP间的连接:盘卷RTP 管端和其他管材和管件(如阀门,三通等)的连接.
• 两种连接技术—电熔-热熔连接和机械压紧方式 连接。
RTP连接技术
• 电熔-热熔连接是先把RTP管热熔对接，然后把专用的 增强电熔连接套移到连接处通电熔接(连接套可以承受 轴向负载).所用的焊接设备和普通聚乙烯管道系统用的 类似 .
RTP-Reinforced Thermoplastic Pipes
• RTP增强热塑性塑料管包括范围很广,例如海上采油的 多层复合增强塑料管.目前开发的热点,常说的RTP是指 三层结构的增强聚乙烯管.
• 内层是耐腐蚀耐磨损的聚乙烯管,
• 中层是增强的缠绕层.缠绕的材料有高强度合成纤维 (纺纶,聚脂等),玻璃纤维，碳纤维和细金属丝多种.
• 没有柔软性不能做成很长的盘卷管，铺设 时费时费力,常常还需要笨重的施工机械.
热固性塑料管也有缺点
• 在压力和温度较高又要求耐腐蚀的领域, 部分可以采用热固性塑料管.在石油天然 气开采业已经采用.
• 但是热固性塑料管也有缺点:最突出的是 抗冲击性能较差,对于损伤的容忍性低.此 外柔韧性低难以连续的长盘管供用户.
• 机械压紧连接是把一个金属管件的插口端插入RTP,在 RTP外套一个金属套,用机械方法把金属套-RTP管端-管 件插口端压紧成为可以保证密封并承受轴向负载的接头.
• 一步法是在内层聚乙烯管上直接缠绕增强纤维的
长丝线或钢丝(可以预覆树脂).国内目前已经能制造 钢丝增强聚乙烯管(到500mm) 生产线,并开始探索 用芳纶纤维增强.
两种连续制造方案
金石一步法:直接 把很多根细钢丝交 错缠绕在内层管上, 然后通过一台挤出 特殊黏合剂的挤出 机覆盖一层黏合剂.
K-M两步法:先用聚 乙烯把纺纶纤维聚结 成增强带,再在主生 产线上把增强带缠绕 并熔焊到内层管上.
制造--较小直径的连续RTP
• 两步法用两条生产线,一条挤出生产线制造纤维增
强带(用聚乙烯把纺纶纤维线聚结成带),一条挤出内 层管-缠绕增强带-挤出外护层的生产线.先由一台挤 出机挤出内层聚乙烯管;在内层管冷却定型后,缠绕 纤维增强带(以一定的角度正反向螺旋形缠绕),缠绕 同时熔融焊接到一起;然后再通过另外一台挤出机 挤出覆盖外保护层,冷却定型后盘卷起来.德国 Krauss-Maffei (Kuhne)可提供生产线,.
例如:聚乙烯管道系统最大压力1.6MPa, 在1.6MPa用PE100料要SDR11, 最大直径630mm,
不少领域需要能够承受较大压 力或/和较高温度的管道系统。
• 石油天然气开采业， • 化学工业， • 输送含泥砂管道， • 特殊恶劣环境用的管
道系统
金属管的缺点突出
• 传统上压力和温度较高的领域用金属管道, 但是金属管容易腐蚀,常常造成严重的经济 负担 .胜利油田管理局调查,一般钢管在投 产4-5年后就因为腐蚀需要更换.
• 将来:天然气的高压输送.海上油气的开采.
• 可能:较大直径的中压和低压输水管.
RTP开发的历史
• 1996年在阿曼的油田铺设第一根RTP(Tube ’Aquitane) 1998年Pipelife的第一根RTP用于油+气的输送 1999年成立JIP(在石油和天然气产业应用各种增强热塑 性塑料管的行业合作计划),通过‘用RTP输送石油的推 荐规范 ’. 1999年Zapsiptechnologies在俄罗斯生产和铺设RTP. 2000年Pipelife 投产Soluforce管道系统. 2004年DVGW公布VP 642标准-RTP应用于16bar燃气. 2005年德国Thuga 的领先项目- RTP应用于燃气. 2005年国内引进Krauss-Maffei的RTP生产线.
120
100
运行
80
测试
百度文库
60
弯头 管材
40
连接
20
铺设
0
钢管
RTP
根据Special Plastics pipe中Helmut Luhrsen报告 Reinforced Thermoplastics Pipes
RTP的应用
• 目前:主要应用于石油和天然气的开采中油, 气和水的高压输送. 已经应用在炎热的中东沙漠地区，在酷寒的 西伯利亚，开始应用在海上采油。