淺談采輸鹵管道材質的選擇

李廣常 張 棟 馬華興

（1.山東肥城精制鹽廠，山東 肥城 271600；2.山東省鹽業集團有限公司，山東 濟南 250013）

淺談采輸鹵管道材質的選擇

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.山東省鹽業集團有限公司，山東 濟南 250013）

山東肥城精制鹽廠通過考察論證，對各種管道材質的性能進行對比，結合企業實際情況，最終確定采輸鹵管道選用鋼骨架聚乙烯復合管。

采輸鹵;管道;材質;選擇

山東肥城精制鹽廠是山東省鹽業集團有限公司（山東省鹽務局）直屬企業。2013年以來，該廠借助地方政府“退城進園”優惠政策，積極推進企業轉型升級步伐，相繼實施了2×30kt/a藥用氯化鈉搬遷節能技改項目（以下簡稱6萬噸藥用氯化鈉項目）和2× 600 kt/a熱泵制鹽搬遷節能技改項目（以下簡稱120萬噸制鹽項目）。建設地點在山東省肥城市現代鹽化工園區，項目所需鹵水均來自企業自有礦山開采基地—大汶口盆地東向至東軍寨礦區巖鹽礦, 水溶法開采鹵水通過管道輸送至化工園區。生產后的冷凝水及各類工業廢水回收后輸送回礦區，用于鹵水開采，實現全廠廢水零排放。巖鹽礦區距生產地點約12km，考慮實際生產需求，需鋪設采輸鹵管道3條，其中120萬噸制鹽項目輸鹵管道1條、回水管道1條和6萬噸藥用氯化鈉項目專用管道1條。管道材質的選擇是關系項目投資及后繼生產的重要因素，企業對此進行了深入的探討。

1 管道管徑的確定

120萬噸制鹽項目噸鹽耗鹵水約3.6m3，按照生產規模計算年耗用鹵水4320000m3，輸鹵時間按照每年320d、每天24個h計算，每小時需要輸鹵約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Q=SV（S為截面面積,V為流速），求得管徑：

以上計算為理想狀態，考慮到實際應用中的不確定性及管道標準規格，確定120萬噸熱泵制鹽項目的管道規格為DN500。

120萬噸制鹽項目返回礦區制鹽母液及工業廢水量為284.6 萬 m3/a，按照每年320d 、每天24h計算，每小時需要輸送回礦水約370m3；6萬噸藥用鹽項目返回礦區回收的制鹽母液和廢水排放量約35m3/h;另外，因礦區水資源匱乏，需要從廠區補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規格。

6萬噸藥用氯化鈉項目年需飽和鹵量為25萬m3/a，因藥用氯化鈉的生產對原材料的質量要求較高，該項目所需鹵水通過獨立的管道輸送。結合企業實際，該管道的管徑擬采用DN200規格。

2 管道材質的確定

我廠項目辦人員考察了省內外同行企業及各種管材生產廠家，與設計院專家進行深入探討，并將相關考察材料上交辦公會集體研究討論。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：

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

（2）抗腐蝕能力強：由于金屬骨架聚乙烯管材基材采用高密度聚乙烯，具有優異的抗腐蝕能力。雙面具有同樣的防腐能力，管道內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50年以上。

（5）經濟性能突出：綜合性價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，價格優勢突出。重量輕、運輸安裝簡便。與同規格塑料管重量相近，安裝時不需要配備大量的施工工具，電熱熔焊接質量穩定可靠、施工快捷方便、抗快速開裂和慢速裂紋擴展性能好，可達到管道全系統無滲漏。

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

（7）自示性好：地下埋設后可用普通磁性控測設備查找定位，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

鑒于金屬骨架聚乙烯管材優異的性能，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骨架聚乙烯復合管和鋼骨架聚乙烯復合管，為進一步了解這兩種復合管的不同性能，項目辦人員分別到這兩種復合管的生產企業進行了實地考察，考察后對兩種復合管作如下比較：

3.1 鋼絲網骨架聚乙烯復合管

圖1 鋼絲網骨架聚乙烯復合管結構圖

鋼絲網骨架塑料復合管是一種經過改良的新型的金屬骨架塑料復合管。這種管材又稱為srtp管。這種新型管道是用高強度過塑鋼絲網骨架和熱塑性塑料聚乙烯為原材料，鋼絲纏繞網作為聚乙烯塑料管的骨架增強體，以高密度聚乙烯（HDPE）為基體，采用高性能的HDPE改性粘結樹脂將鋼絲骨架與內、外層高密度聚乙烯緊密地連接在一起，使之具有優良的復合效果。因為有了高強度鋼絲增強體被包覆在連續熱塑性塑料之中，因此這種復合管克服了鋼管和塑料管各自的缺點，而又保持了鋼管和塑料管各自的優點。鋼絲網骨架復合管的生產由擠出內層的芯管開始。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，纏繞形成的鋼絲網狀增強層，纏繞角度為54.7度，使得管材軸向和環向均勻受力，增強用鋼絲為高強度鍍層鋼絲，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，經過加熱、中間結合層擠出包覆、外層PE擠出包覆，保證高強度鋼絲與內外層PE之間熱熔粘為一體。該管材結構圖如圖1所示。

通過對生產廠家實地考察發現，該復合管存在以下不足:

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

（2）該管材的連接管件內只有導熱銅線，沒有鋼絲網，所以管件連接處是管道的薄弱環節。

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

3.2 鋼骨架聚乙烯復合管

鋼骨架聚乙烯復合管是在聚乙烯芯管上交叉纏繞經過熱熔膠涂覆的高強度鋼絲，并擠出一層高強度熱熔膠，形成增強層，外層包覆聚乙烯保護套的一種新型復合管材。該復合增強技術使增強層與內、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中，加強層與內外管壁間也已相互融合而不會出現結合上的縫隙界面，消除了管內的壓力或腐蝕性介質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緯線組成，具體結構見如圖2所示。

圖2 鋼骨架聚乙烯復合管結構圖

經過實地考察，進一步發現該管材具有以下的性能特點：

（1）內襯鋼絲較粗，機械強度較高。

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

（3）該管材的內外套管是一次成型的，結合力較高。

（4）該管材的管件中內含有鋼板，機械強度較高。

通過對比也發現，該管材造價較高，每米造價較鋼絲網骨架塑料復合管（含安裝、管件等費用）高200多元。

4 結語

綜合以上對各種材質的性能對比，考慮企業生產實際，我廠采輸鹵管道最終選用性能占優的鋼骨架聚乙烯復合管。

[1]徐泉.淺談我公司輸鹵管道工程的建設[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，現任山東肥城精制鹽廠廠長、黨委副書記。