淺談采輸鹵管道材質(zhì)的選擇

李廣常 張 棟 馬華興

（1.山東肥城精制鹽廠，山東 肥城 271600；2.山東省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

淺談采輸鹵管道材質(zhì)的選擇

李廣常1張 棟2馬華興1

（1.山東肥城精制鹽廠，山東 肥城 271600；2.山東省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

山東肥城精制鹽廠通過考察論證，對各種管道材質(zhì)的性能進(jìn)行對比，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況，最終確定采輸鹵管道選用鋼骨架聚乙烯復(fù)合管。

采輸鹵;管道;材質(zhì);選擇

山東肥城精制鹽廠是山東省鹽業(yè)集團(tuán)有限公司（山東省鹽務(wù)局）直屬企業(yè)。2013年以來，該廠借助地方政府“退城進(jìn)園”優(yōu)惠政策，積極推進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐，相繼實(shí)施了2×30kt/a藥用氯化鈉搬遷節(jié)能技改項(xiàng)目（以下簡稱6萬噸藥用氯化鈉項(xiàng)目）和2× 600 kt/a熱泵制鹽搬遷節(jié)能技改項(xiàng)目（以下簡稱120萬噸制鹽項(xiàng)目）。建設(shè)地點(diǎn)在山東省肥城市現(xiàn)代鹽化工園區(qū)，項(xiàng)目所需鹵水均來自企業(yè)自有礦山開采基地—大汶口盆地東向至東軍寨礦區(qū)巖鹽礦, 水溶法開采鹵水通過管道輸送至化工園區(qū)。生產(chǎn)后的冷凝水及各類工業(yè)廢水回收后輸送回礦區(qū)，用于鹵水開采，實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放。巖鹽礦區(qū)距生產(chǎn)地點(diǎn)約12km，考慮實(shí)際生產(chǎn)需求，需鋪設(shè)采輸鹵管道3條，其中120萬噸制鹽項(xiàng)目輸鹵管道1條、回水管道1條和6萬噸藥用氯化鈉項(xiàng)目專用管道1條。管道材質(zhì)的選擇是關(guān)系項(xiàng)目投資及后繼生產(chǎn)的重要因素，企業(yè)對此進(jìn)行了深入的探討。

1 管道管徑的確定

120萬噸制鹽項(xiàng)目噸鹽耗鹵水約3.6m3，按照生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算年耗用鹵水4320000m3，輸鹵時(shí)間按照每年320d、每天24個(gè)h計(jì)算，每小時(shí)需要輸鹵約563 m3，即鹵水流量Q=563 /3600=0.16m3/s。按照常用流速范圍，選擇流速為1.00m/s，根據(jù)Q=SV（S為截面面積,V為流速），求得管徑：

以上計(jì)算為理想狀態(tài)，考慮到實(shí)際應(yīng)用中的不確定性及管道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，確定120萬噸熱泵制鹽項(xiàng)目的管道規(guī)格為DN500。

120萬噸制鹽項(xiàng)目返回礦區(qū)制鹽母液及工業(yè)廢水量為284.6 萬 m3/a，按照每年320d 、每天24h計(jì)算，每小時(shí)需要輸送回礦水約370m3；6萬噸藥用鹽項(xiàng)目返回礦區(qū)回收的制鹽母液和廢水排放量約35m3/h;另外，因礦區(qū)水資源匱乏，需要從廠區(qū)補(bǔ)充新鮮水用于鹵水開采。綜合以上因素，回水管道的管徑也采用DN500規(guī)格。

6萬噸藥用氯化鈉項(xiàng)目年需飽和鹵量為25萬m3/a，因藥用氯化鈉的生產(chǎn)對原材料的質(zhì)量要求較高，該項(xiàng)目所需鹵水通過獨(dú)立的管道輸送。結(jié)合企業(yè)實(shí)際，該管道的管徑擬采用DN200規(guī)格。

2 管道材質(zhì)的確定

我廠項(xiàng)目辦人員考察了省內(nèi)外同行企業(yè)及各種管材生產(chǎn)廠家，與設(shè)計(jì)院專家進(jìn)行深入探討，并將相關(guān)考察材料上交辦公會(huì)集體研究討論。各種管材性能比較如表1所示。

表1 各種管材性能比較

通過以上對比，在我廠采輸鹵管道材質(zhì)的選擇上，金屬骨架聚乙烯管具有其他管材不可比擬的性能特點(diǎn)：

（1）內(nèi)壁光滑輸送阻力小，抗結(jié)垢能力強(qiáng)：內(nèi)壁光滑，在同等條件下，流量比鋼管高30%以上，抗結(jié)垢能力比鋼管高20%以上。

（2）抗腐蝕能力強(qiáng)：由于金屬骨架聚乙烯管材基材采用高密度聚乙烯，具有優(yōu)異的抗腐蝕能力。雙面具有同樣的防腐能力，管道內(nèi)外壁不需做防腐處理。

（3）管道耐壓性能高：由于金屬骨架的增強(qiáng)作用，大大增加了管道耐壓性能，又從根本上解決了純塑料管快速開裂和慢速裂紋的隱患。

（4）使用壽命長：使用壽命可達(dá)50年以上。

（5）經(jīng)濟(jì)性能突出：綜合性價(jià)比與鋼管的成本比較考慮到防腐和使用壽命以安裝施工成本，價(jià)格優(yōu)勢突出。重量輕、運(yùn)輸安裝簡便。與同規(guī)格塑料管重量相近，安裝時(shí)不需要配備大量的施工工具，電熱熔焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠、施工快捷方便、抗快速開裂和慢速裂紋擴(kuò)展性能好，可達(dá)到管道全系統(tǒng)無滲漏。

（6）柔韌性能好：該管材保留了聚乙烯管的柔韌性能，安裝使用時(shí)不怕碰撞，可作適當(dāng)彎曲隨地勢起伏布置，節(jié)省管件，更適于地形的沉降和復(fù)雜地形。

（7）自示性好：地下埋設(shè)后可用普通磁性控測設(shè)備查找定位，從而避免受其它工程挖掘的破壞。

3 金屬骨架聚乙烯管材質(zhì)

鑒于金屬骨架聚乙烯管材優(yōu)異的性能，初步確定采輸鹵管道采用金屬骨架聚乙烯管材。金屬骨架聚乙烯管分為鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管和鋼骨架聚乙烯復(fù)合管，為進(jìn)一步了解這兩種復(fù)合管的不同性能，項(xiàng)目辦人員分別到這兩種復(fù)合管的生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了實(shí)地考察，考察后對兩種復(fù)合管作如下比較：

3.1 鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管

圖1 鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復(fù)合管結(jié)構(gòu)圖

鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管是一種經(jīng)過改良的新型的金屬骨架塑料復(fù)合管。這種管材又稱為srtp管。這種新型管道是用高強(qiáng)度過塑鋼絲網(wǎng)骨架和熱塑性塑料聚乙烯為原材料，鋼絲纏繞網(wǎng)作為聚乙烯塑料管的骨架增強(qiáng)體，以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，采用高性能的HDPE改性粘結(jié)樹脂將鋼絲骨架與內(nèi)、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起，使之具有優(yōu)良的復(fù)合效果。因?yàn)橛辛烁邚?qiáng)度鋼絲增強(qiáng)體被包覆在連續(xù)熱塑性塑料之中，因此這種復(fù)合管克服了鋼管和塑料管各自的缺點(diǎn)，而又保持了鋼管和塑料管各自的優(yōu)點(diǎn)。鋼絲網(wǎng)骨架復(fù)合管的生產(chǎn)由擠出內(nèi)層的芯管開始。芯管選用的原料為PE100或PE80級管材專用料，擠出后的蕊管經(jīng)過水冷和定徑后，在芯管管壁上將鋼絲分別以左旋和右旋纏繞上去，纏繞形成的鋼絲網(wǎng)狀增強(qiáng)層，纏繞角度為54.7度，使得管材軸向和環(huán)向均勻受力，增強(qiáng)用鋼絲為高強(qiáng)度鍍層鋼絲，纏繞前鋼絲外層包覆具有熱熔粘接性能和阻水作用的包覆層。在芯管上纏繞后，經(jīng)過加熱、中間結(jié)合層擠出包覆、外層PE擠出包覆，保證高強(qiáng)度鋼絲與內(nèi)外層PE之間熱熔粘為一體。該管材結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

通過對生產(chǎn)廠家實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合管存在以下不足:

（1）DN500中的500指的是管道的外徑，管道的壁厚為18mm，管道的實(shí)際通經(jīng)只有約464 mm，使實(shí)際輸送能力下降。

（2）該管材的連接管件內(nèi)只有導(dǎo)熱銅線，沒有鋼絲網(wǎng)，所以管件連接處是管道的薄弱環(huán)節(jié)。

（3）該管材的外套管、內(nèi)套管和金屬網(wǎng)是通過加熱利用粘結(jié)膠粘合起來的，內(nèi)、外管非一次性成型產(chǎn)品。

3.2 鋼骨架聚乙烯復(fù)合管

鋼骨架聚乙烯復(fù)合管是在聚乙烯芯管上交叉纏繞經(jīng)過熱熔膠涂覆的高強(qiáng)度鋼絲，并擠出一層高強(qiáng)度熱熔膠，形成增強(qiáng)層，外層包覆聚乙烯保護(hù)套的一種新型復(fù)合管材。該復(fù)合增強(qiáng)技術(shù)使增強(qiáng)層與內(nèi)、外聚乙烯層形成牢固的整體，不僅金屬骨架處于無縫隙的有效可靠保護(hù)中，加強(qiáng)層與內(nèi)外管壁間也已相互融合而不會(huì)出現(xiàn)結(jié)合上的縫隙界面，消除了管內(nèi)的壓力或腐蝕性介質(zhì)可能對管道造成的侵蝕和損壞。該管材的組成形式是由互相垂直的經(jīng)緯線組成，具體結(jié)構(gòu)見如圖2所示。

圖2 鋼骨架聚乙烯復(fù)合管結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過實(shí)地考察，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該管材具有以下的性能特點(diǎn)：

（1）內(nèi)襯鋼絲較粗，機(jī)械強(qiáng)度較高。

（2）管道通徑較大，該管材DN500指的是管道內(nèi)徑，每小時(shí)輸水能力可達(dá)707 m3。

（3）該管材的內(nèi)外套管是一次成型的，結(jié)合力較高。

（4）該管材的管件中內(nèi)含有鋼板，機(jī)械強(qiáng)度較高。

通過對比也發(fā)現(xiàn)，該管材造價(jià)較高，每米造價(jià)較鋼絲網(wǎng)骨架塑料復(fù)合管（含安裝、管件等費(fèi)用）高200多元。

4 結(jié)語

綜合以上對各種材質(zhì)的性能對比，考慮企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，我廠采輸鹵管道最終選用性能占優(yōu)的鋼骨架聚乙烯復(fù)合管。

[1]徐泉.淺談我公司輸鹵管道工程的建設(shè)[J].中國井礦鹽，2013（6）:18-21.

Introduction to Our Factory Pipe Material Selection about Brine Extraction and Transportation

LI Guangchang1ZHANG Dong2MA Huaxing1
(1.Shandong Feicheng Refined Salt Plant, Feicheng 271600;2.Shandong Salt Industry Group Co.,Ltd., Jinan 250013)

Shandong Feicheng Refined S alt Plant through investigating and argumentation,comparing the performance of all kinds of pipe material, in combination with the practical situation of enterprise, finally determine the plant select steel frame polyethylene compound pipe as brine extraction and transportation pipe.

Brine Extraction and Transportation; Pipe; Material; Selection

李廣常（1959- ），男，大專，工程師，現(xiàn)任山東肥城精制鹽廠廠長、黨委副書記。