Rury polietylenowe ( Rury PE ) są szeroko stosowane w zaopatrzeniu w wodę, odwadnianiu, transporcie gazu ziemnego, nawadnianiu rolnictwa, oczyszczaniu ścieków i wielu innych dziedzinach. Ze względu na ich odporność na korozję, dużą elastyczność, lekkość i łatwy montaż stały się niezbędne w projektach inżynieryjnych. Jedna z rur. Jednakże wraz z poszerzaniem się obszarów zastosowań i poprawą wymagań technicznych, rury PE w niektórych konkretnych zastosowaniach wciąż napotykają techniczne wąskie gardła i wymagają dalszego udoskonalania i optymalizacji. W tym artykule omówimy ograniczenia techniczne rur PE i zaproponujemy możliwe ulepszenia.
1. Wąskie gardła wydajności w zastosowaniach wysokotemperaturowych
Pytanie: Charakterystyka materiału rury PE określa, że jej zakres temperatur roboczych wynosi zwykle od -40°C do 60°C. W środowiskach o wysokiej temperaturze wytrzymałość na rozciąganie i sztywność rur PE znacznie się zmniejszą, co wpłynie na ich żywotność i bezpieczeństwo. Dlatego w zastosowaniach, które muszą wytrzymywać wysokie temperatury przez długi czas lub transportować płyny o wysokiej temperaturze, takich jak przemysłowe rurociągi ciepłej wody lub systemy geotermalne, właściwości rur PE mogą nie spełniać wymagań.
Kierunek ulepszeń: Aby zaradzić temu wąskiemu gardłu, kluczowy stał się rozwój modyfikowanych materiałów polietylenowych. Na przykład odporność cieplną rur można poprawić poprzez dodanie dodatków zapobiegających starzeniu cieplnemu lub zastosowanie usieciowanego polietylenu (PEX) odpornego na wysokie temperatury. Rury PEX zwiększają stabilność termiczną łańcuchów molekularnych dzięki technologii sieciowania i mogą zachować doskonałe właściwości fizyczne w wyższych temperaturach. Stanowią potencjalny kierunek rozwiązania problemów związanych z aplikacjami wysokotemperaturowymi.
2. Problemy z trwałością przy długotrwałym obciążeniu ciśnieniem
Problem: Kiedy rury PE są poddawane długotrwałym obciążeniom ciśnieniowym, materiał może pełzać, co oznacza, że rury pod stałym ciśnieniem ulegają stopniowej deformacji, co z kolei wpływa na ich integralność strukturalną i żywotność. Szczególnie w wysokociśnieniowych systemach zaopatrzenia w wodę lub przesyłu gazu ziemnego długoterminowa nośność rur PE stała się jedną z technicznych wąskich gardeł.
Kierunek ulepszeń: Aby poprawić odporność na pełzanie rur PE, można zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie i trwałość poprzez dostosowanie struktury molekularnej żywicy polietylenowej lub opracowanie materiałów PE o dużej gęstości (takich jak PE100). Ponadto wzmocnione rury PE (takie jak rury PE wzmocnione siatką stalową) również stanowią skuteczny kierunek ulepszeń. Ten typ rur kompozytowych znacznie poprawia wytrzymałość na ciśnienie i stabilność strukturalną rury poprzez osadzenie metalowej siatki lub wzmocnienia z włókien w materiale polietylenowym.
3. Ograniczenia odporności na promieniowanie UV
Problem: Rury PE są podatne na degradację fotooksydacyjną pod wpływem długotrwałego działania światła ultrafioletowego na zewnątrz, powodując pękanie, twardnienie i kruchość powierzchni rury, a tym samym skracając jej żywotność. Szczególnie w scenach wymagających długotrwałej ekspozycji, takich jak nawadnianie w rolnictwie i systemy odwadniające na zewnątrz, wpływ promieni ultrafioletowych na rury PE jest bardziej znaczący.
Kierunek ulepszeń: Jeśli chodzi o wpływ promieni ultrafioletowych, kierunek ulepszeń koncentruje się głównie na obróbce anty-UV powierzchni materiału. Na przykład, dodając dodatki anty-UV (takie jak sadza) do rur PE, można skutecznie poprawić ich odporność na warunki atmosferyczne. Ponadto zastosowanie specjalnej technologii powlekania powierzchni w celu utworzenia filmu ochronnego blokującego promienie ultrafioletowe może również wydłużyć żywotność rur PE w środowiskach zewnętrznych.
4. Należy poprawić siłę połączenia
Problem: Chociaż rury PE są łatwe w montażu i mają dobre właściwości uszczelniające dzięki połączeniu termotopliwemu i elektrooporowemu, w rurach o dużej średnicy lub w środowiskach pod wysokim ciśnieniem wytrzymałość części łączącej może stać się słabym ogniwem i nie będzie ryzyko wycieku lub pęknięcia. zwłaszcza w systemach rurociągów na duże odległości.
Kierunek doskonalenia: Aby rozwiązać problem siły połączenia, można opracować bardziej zaawansowaną technologię połączeń. Na przykład użyj technologii mechanicznego zaciskania lub połączeń metalowych, aby zwiększyć wytrzymałość połączeń rur. Ponadto optymalizacja kontroli parametrów połączenia termotopliwego oraz zapewnienie precyzyjnej kontroli temperatury i ciśnienia zgrzewania może poprawić jakość spawania oraz zmniejszyć koncentrację naprężeń i potencjalne wady złącza.
5. Ograniczenia odporności na korozję chemiczną
Problem: Chociaż rury PE wykazują dobrą odporność na korozję w ogólnych środowiskach chemicznych, odporność na korozję chemiczną rur PE może być kwestionowana w niektórych specyficznych scenariuszach przemysłu chemicznego lub w środowiskach narażonych na wysokie stężenia kwasów i zasad. Jest to szczególnie widoczne w oczyszczalniach ścieków lub systemach transportu mediów specjalnych w przemyśle chemicznym.
Kierunek ulepszeń: Aby poprawić odporność rur PE na korozję chemiczną, można wprowadzić ulepszenia w dwóch aspektach. Po pierwsze, odporność na korozję rur PE można zwiększyć poprzez dostosowanie składu materiału i dodanie funkcjonalnych wypełniaczy lub kopolimerów odpornych na korozję chemiczną. Po drugie, do wewnętrznej ściany rury można dodać warstwę materiału wykładzinowego o większej stabilności chemicznej (takiego jak wykładzina z tworzywa fluorowego lub PP), aby poprawić trwałość rury w ekstremalnych środowiskach chemicznych.
6. Wyzwania związane z ochroną środowiska i wymogami zrównoważonego rozwoju
Pytanie: Ponieważ świat zwraca coraz większą uwagę na ochronę środowiska i zrównoważony rozwój, recykling i wpływ produktów z tworzyw sztucznych na środowisko stały się kluczowymi kwestiami branżowymi. Chociaż rury PE nadają się do recyklingu, podczas ich produkcji i użytkowania nadal występują pewne problemy związane ze zużyciem energii i emisją dwutlenku węgla, szczególnie w projektach infrastrukturalnych na dużą skalę.
Kierunek doskonalenia: Aby sprostać temu wyzwaniu, w przyszłej produkcji rur PE można zwrócić większą uwagę na ekologiczną produkcję i niskoemisyjną technologię produkcji. Na przykład wykorzystanie energii odnawialnej do napędzania procesów produkcyjnych zmniejsza zużycie energii kopalnej. Jednocześnie będziemy badać materiały polietylenowe na bazie surowców z biomasy i opracowywać bardziej przyjazne dla środowiska produkty z rur PE, aby jeszcze bardziej zmniejszyć wpływ na środowisko. Ponadto promuj technologię recyklingu i ponownego wykorzystania odpadowych rur PE, aby zmniejszyć marnotrawstwo zasobów i promować rozwój gospodarki o obiegu zamkniętym.
