宋卓颐
（青岛威东科橡塑科技有限公司 山东青岛市）
摘要低温超韧黑色高密度聚乙烯保温管专用料是由青岛威东科橡塑科技有限公司研制的防腐保温新材料。经现场应用试验，具有抗低温、高韧性、高强度等优异性能，这为我国在极寒地区石油天然气管道建设提供了新的材料选择。
关键词管道防护新材料
Development and application of super toughness black HDPE material for large size insulated pipe in cold area
Song Zhuoyi
(Qingdao Wedonk R&P Technology Co., Ltd. Qingdao, Shandong)
AbstractThe super toughness black HDPE material is developed by Qingdao Wedonk R&P Technology Company specially for the application of anti-corrosion and insulated pipes in cold area. Its excellent performance such as low temperature durability, high toughness and high strength has been verified by site trial tests. It provides the pipeline applicators with new choice for the protection of oil and gas pipelines in the arctic area.
Key wordspipeline protection, new material
在中国90年代末至今，第三代聚乙烯管道专用料即双峰PE100，因其较好的耐慢速裂纹增长性能和长期静液压性能，在给水管、燃气管等防腐管道中得到广泛应用。但第三代聚乙烯管道专用料在局部恶劣环境下暴露出许多缺陷：运输和施工过程中导致管道刮伤以及周围环境（如石头顶住管材外表面）造成的点载荷引发的银纹破坏；低温（-30℃以下）使用韧性差，应用于极端恶劣气候条件下，作为低温泡沫夹克外护层（-40℃到-55℃）产生结晶应力，因昼夜温差大（50℃到70℃）引发的拉应力导致的低温集中应力；大口径、厚制品低温生产而导致的残余应力，及封存于泡沫内的气体而引发涨应力，这些应力因素集中在一起会对材料起到致命的破坏，这说明双峰PE100级基料还不能满足这些极端环境的要求。国外早在40年前就致力于设计研发生产低温耐高应力开裂管道聚乙烯专用料，现已广泛应用于特殊不利环境条件下工程中，该材料称为第四代管道聚乙烯专用料PE100-RC（耐应力开裂），目前国内此项技术研发尚处于空白状态。
漠河位于我国黑龙江省的最北端，冬天极端温度低于－50℃，气候条件相当恶劣，对管道的防腐保温要求非常高。我国建设的漠河至大庆漠一线输油管道于2015年竣工验收，漠二线即将开工建设。青岛威东科公司针对漠一线管道外护层出现的开裂的现象，综合客观分析了开裂原因，评估了漠一线地处的地理环境，比如常年处在低温气候，极寒天气持续时间长，昼夜温差大，土壤长期处在冻土状态，生产和施工的过程温度过低，口径大、壁厚，以及聚乙烯材料本身收缩率大等因素，根据双峰PE100级在国内不同环境实际应用中的优缺点，和国外第四代高密度聚乙烯PE100-RC（耐应力开裂）的结构性能进行了对比分析研究，专门针对即将开工的漠二线，成功设计研发了采用共混工艺生产的综合性能好，具有抗施工刮伤、抗点载负荷应力、耐极寒天气（-55℃）、耐昼夜温差大，能满足GB/T23257技术规范要求的黑色高密度聚乙烯保温夹克外护层专用料。这种WDK-LTPE106-RC改性了高分子量聚乙烯收缩率大、尺寸稳定性差的缺点，用WDK-LTPE106-RC制作的外护层具有尺寸稳定性好，收缩率低。耐温高（维卡大于110℃），耐候性好，抗大气户外爆嗮等优点。
2015年12月，由大庆油田设计院采用WDK-LTPE106-RC专用料，专门针对莫二线所处的地理和天候条件进行了设计，和大庆管道防腐厂一起进行了应用实验。预制四根长12米，壁厚14毫米泡沫夹克管外护层，历经极限温度-53℃、昼夜温差60℃-70℃、四个月（2015年12月-2016年3月）的抗压抗暴，抗低温开裂、尺寸稳定性及收缩率现场试验和评定，实验结果显示各项理化数据满足GB/T23257技术规范要求（附材料典型值）。
实验表明，采用新配方和共混技术研制的低温超韧黑色管道高密度聚乙烯专用料做为管道防护材料，具有优异的抗低温性（-55℃）、低温超韧性（-50℃冲不断），耐低温慢速裂纹增长等优异特性，见附表。
WDK-LTPE106-RC专用料测试性能表
| 项目 | WDK-LTPE106-RC典型值 | 测试标准 |
| 密度 g/cm3 | 0.94 | GB/T4472 |
| 熔指 190℃,2.16Kg | 0.2 | GB/T3682 |
| 炭黑含量 % | 2.5 | GB/T13021 |
| 拉伸强度 MPa | 24 | GB/T1040.2 |
| 断裂伸长率 % | 600 | GB/T1040.2 |
| 缺口冲击强度 -45℃，KJ/m2 | NB(不裂) | GB/T1043.1 |
| 低温伸长率 -45℃ % | ≥100 | GB/T1043.1 |
| 玻璃化转变温度DMA法，1Hz,升温速率2℃/min |
-60 |
|
| 维卡软化点 ℃ | 110 | GB/1633 |
| 脆化温度 ℃ | ≤-80 | GB/T5470 |
| 电器强度 MV/m | 30 | GB/T1408.1 |
| 体积电阻率 Ω.m | ≥1×1014 | GB/T1410 |
| 耐环境应力开裂 F50 h | ＞1500 | GB/T1842 |
| 耐热老化 100℃,4800h
熔体流动速率变化率 |
≤35 |
GB/T3682 |
| 耐紫外光老化 336h
断裂伸长率保持率 |
≥80 |
GB/T23257 |
| 220℃氧化诱导期 min | 60 | GB/T17391 |
由于WDK-LTPE106-RC专用料各方面性能优于第三代聚乙烯管道专用料，能应对苛刻的自然环境，如抗低温及外壁划伤、点载荷引发的韧纹致开裂性，以及昼夜温差材料收缩而致的拉应力等因素而导致应力集中引起的破坏等， 用作漠大二线大口径、厚壁、抗低温冻土和大气爆嗮的防腐保温层是最好的选择。