Ống polyetylen ( Ống PE ) được sử dụng rộng rãi trong cấp nước, thoát nước, vận chuyển khí đốt tự nhiên, tưới tiêu nông nghiệp, xử lý nước thải và nhiều lĩnh vực khác. Do khả năng chống ăn mòn, tính linh hoạt cao, trọng lượng nhẹ và lắp đặt dễ dàng, chúng đã trở nên không thể thiếu trong các dự án kỹ thuật. Một trong những đường ống. Tuy nhiên, với việc mở rộng lĩnh vực ứng dụng và cải thiện các yêu cầu kỹ thuật, ống PE vẫn gặp phải những trở ngại kỹ thuật trong một số tình huống ứng dụng cụ thể và cần phải cải tiến và tối ưu hóa hơn nữa. Bài viết này sẽ tìm hiểu những hạn chế kỹ thuật của ống PE và đề xuất những cải tiến có thể thực hiện được.
1. Tắc nghẽn hiệu suất trong các ứng dụng nhiệt độ cao
Câu hỏi: Đặc tính vật liệu của ống PE xác định phạm vi nhiệt độ hoạt động của nó thường nằm trong khoảng từ -40°C đến 60°C. Trong môi trường nhiệt độ cao, độ bền kéo và độ cứng của ống PE sẽ giảm đáng kể, ảnh hưởng đến tuổi thọ và độ an toàn của ống. Do đó, trong các ứng dụng cần chịu được nhiệt độ cao trong thời gian dài hoặc vận chuyển chất lỏng có nhiệt độ cao, chẳng hạn như đường ống nước nóng công nghiệp hoặc hệ thống địa nhiệt, hiệu suất của ống PE có thể không đáp ứng được yêu cầu.
Hướng cải tiến: Để giải quyết nút thắt này, việc phát triển vật liệu polyetylen biến tính đã trở thành vấn đề then chốt. Ví dụ, khả năng chịu nhiệt của đường ống có thể được cải thiện bằng cách thêm các chất phụ gia chống lão hóa do nhiệt hoặc sử dụng polyetylen liên kết ngang chịu nhiệt độ cao (PEX). Ống PEX tăng cường độ ổn định nhiệt của chuỗi phân tử thông qua công nghệ liên kết ngang và có thể duy trì các tính chất vật lý tuyệt vời ở nhiệt độ cao hơn. Chúng là một hướng tiềm năng để giải quyết các vấn đề ứng dụng nhiệt độ cao.
2. Vấn đề về độ bền dưới tải áp suất dài hạn
Vấn đề: Khi ống PE chịu tải trọng áp suất dài hạn, vật liệu có thể bị dão, nghĩa là ống dần dần biến dạng dưới áp suất duy trì, từ đó ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc và tuổi thọ sử dụng của chúng. Đặc biệt trong các hệ thống cấp nước cao áp hoặc truyền khí tự nhiên, khả năng chịu áp lực lâu dài của ống PE đã trở thành một trong những điểm nghẽn kỹ thuật.
Hướng cải tiến: Để cải thiện khả năng chống rão của ống PE, độ bền kéo và độ bền có thể được tăng cường bằng cách điều chỉnh cấu trúc phân tử của nhựa polyetylen hoặc phát triển vật liệu PE mật độ cao (như PE100). Ngoài ra, ống PE gia cố (như ống PE gia cố khung lưới thép) cũng là một hướng cải tiến hiệu quả. Loại ống composite này cải thiện đáng kể khả năng chịu áp lực và độ ổn định cấu trúc của ống bằng cách nhúng lưới kim loại hoặc cốt sợi vào vật liệu polyetylen.
3. Hạn chế của khả năng chống tia cực tím
Vấn đề: Ống PE dễ bị phân hủy do quang oxy hóa khi tiếp xúc với tia cực tím trong thời gian dài ngoài trời, gây nứt, cứng và giòn bề mặt ống, do đó làm giảm tuổi thọ sử dụng. Đặc biệt ở những nơi cần tiếp xúc lâu dài như hệ thống tưới tiêu nông nghiệp, thoát nước ngoài trời, tác động của tia cực tím lên ống PE càng đáng kể.
Hướng cải tiến: Về ảnh hưởng của tia cực tím, hướng cải tiến chủ yếu tập trung vào xử lý chống tia cực tím cho bề mặt vật liệu. Ví dụ, bằng cách thêm các chất phụ gia chống tia cực tím (như muội than) vào ống PE, khả năng chống chịu thời tiết của chúng có thể được cải thiện một cách hiệu quả. Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ phủ bề mặt đặc biệt để tạo thành lớp màng bảo vệ ngăn chặn tia cực tím cũng có thể kéo dài tuổi thọ của ống PE trong môi trường ngoài trời.
4. Cần cải thiện cường độ kết nối
Vấn đề: Mặc dù ống PE dễ lắp đặt và có đặc tính bịt kín tốt do kết nối nóng chảy và kết nối nung chảy điện, nhưng trong các ống có đường kính lớn hoặc môi trường áp suất cao, độ bền của phần kết nối có thể trở thành liên kết yếu và có nguy cơ rò rỉ hoặc vỡ. , đặc biệt là trong các hệ thống đường ống đường dài.
Hướng cải tiến: Để giải quyết vấn đề về cường độ kết nối, có thể phát triển công nghệ kết nối tiên tiến hơn. Ví dụ: sử dụng công nghệ uốn cơ học hoặc các mối nối kim loại để tăng cường độ bền của các bề mặt ống. Ngoài ra, việc tối ưu hóa việc kiểm soát tham số của kết nối nóng chảy và đảm bảo kiểm soát chính xác nhiệt độ và áp suất hàn có thể cải thiện chất lượng hàn và giảm sự tập trung ứng suất cũng như các khuyết tật tiềm ẩn tại mối nối.
5. Hạn chế về khả năng chống ăn mòn hóa học
Vấn đề: Mặc dù ống PE cho thấy khả năng chống ăn mòn tốt trong môi trường hóa học nói chung, khả năng chống ăn mòn hóa học của ống PE có thể bị thách thức trong một số tình huống công nghiệp hóa chất cụ thể hoặc môi trường tiếp xúc với nồng độ axit và kiềm cao. Điều này đặc biệt rõ ràng trong xử lý nước thải hoặc các hệ thống vận chuyển phương tiện đặc biệt trong ngành hóa chất.
Hướng cải tiến: Để nâng cao khả năng chống ăn mòn hóa học của ống PE, việc cải tiến có thể được thực hiện từ hai khía cạnh. Đầu tiên, khả năng chống ăn mòn của ống PE có thể được tăng cường bằng cách điều chỉnh công thức vật liệu và bổ sung các chất độn chức năng hoặc copolyme có khả năng chống ăn mòn hóa học. Thứ hai, có thể thêm một lớp vật liệu lót có độ ổn định hóa học mạnh hơn (chẳng hạn như lớp lót fluoroplastic hoặc PP) vào thành trong của ống để cải thiện độ bền của ống trong môi trường hóa học khắc nghiệt.
6. Những thách thức về yêu cầu bảo vệ môi trường và tính bền vững
Câu hỏi: Khi thế giới ngày càng chú ý đến việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, việc tái chế và tác động đến môi trường của các sản phẩm nhựa đã trở thành vấn đề then chốt của ngành. Mặc dù ống PE có thể tái chế nhưng vẫn có một số vấn đề nhất định về tiêu thụ năng lượng và phát thải carbon trong quá trình sản xuất và sử dụng, đặc biệt là trong các dự án cơ sở hạ tầng quy mô lớn.
Hướng cải tiến: Để đối phó với thách thức này, hoạt động sản xuất ống PE trong tương lai có thể chú ý hơn đến công nghệ sản xuất xanh và sản xuất ít carbon. Ví dụ, sử dụng năng lượng tái tạo để thúc đẩy quá trình sản xuất sẽ làm giảm việc sử dụng năng lượng hóa thạch. Đồng thời, chúng tôi sẽ khám phá vật liệu polyetylen dựa trên nguyên liệu thô sinh khối và phát triển các sản phẩm ống PE thân thiện với môi trường hơn để giảm thiểu tác động đến môi trường hơn nữa. Ngoài ra, thúc đẩy công nghệ tái chế và tái sử dụng ống PE thải để giảm lãng phí tài nguyên và thúc đẩy phát triển nền kinh tế tuần hoàn.
