超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是指粘均分子量在150萬以上的線性結構聚乙烯（PE），由于其分子量*，具有耐磨損、耐沖擊、耐腐蝕、自潤滑等優異的綜合性能，被稱為“令人驚異的塑料”，但成型加工較為困難。近年來由于柱塞推壓、單螺桿擠出等技術的突破，使UHMWPE管材得以實現了工業化連續。該管材具有如下優點
（1）耐磨性居塑料，是碳鋼、不銹鋼的7~10倍；
（2）沖擊強度列塑料之，為PC的2倍、ABS的5倍，且能在液氮溫度（-196℃）下保持；
（3）自潤滑、抗粘附、不結垢，磨擦系數低，可與聚四氟乙烯（PTEE）媲美；
（4）沖擊能吸收值在所有塑料中zui高，且具消音性；
（5）化學穩定性好，在一定溫度和濃度范圍內能耐各種腐蝕性介質及有機介質；
（6）優良的耐低溫性，在液氦溫度（-269℃）下仍具延展性；
（7）優良的抗內壓強度、耐環境應力開裂性、抗快速開裂性；
（8）衛生、無毒，可接觸食品和藥物。
上述性能使UHMWPE管材不僅可以輸送流體、氣體，而且可輸送固體顆粒、粉末等松散物料和漿體狀固液混合物料，從而拓展了塑料管材的應用范圍。
1松散物料輸送
固體顆粒、粉末等松散物料的輸送，主要采用以空氣為載體的氣力管道輸送方式，在高速風送過程中物料對管道造成磨損，且由于磨擦阻力使功率消耗高、噪音較大。UHMWPE管以其耐磨損、耐沖擊、磨擦系數低、自潤滑、不粘附、衛生無毒、消音、輕便等優點而可替代鋼管、不銹鋼管等在以下領域應用。
（1）糧食、飼料加工業
國內外糧食加工行業的面粉廠、雜糧加工廠和大米廠以及儲糧庫等均采用氣力輸送糧食。然而用鋼管或鐵皮管在較高風速下輸送小麥、面粉、大米、谷物、大豆、玉米等糧食時不僅噪音大，而且存在嚴重的磨損問題，如面粉廠輸送小麥，使用鐵皮管4個月就磨損穿洞。儲糧庫內糧垛的轉移采用氣力管道輸送，通常完成一次轉移后，使用的鐵皮管就會磨損報廢?，F在，北京、青島等地的面粉廠采用了以UHMWPE片材為內襯的鋼管或UHMWPE管，其耐磨性提高了7~10倍，養活噪音，改善了環境。全國有大型面粉廠2500多家，中小型面粉廠上萬家，應用UHMWPE管的潛力很大。
同樣，UHMWPE管也可在飼料加工業中應用。國內外現代化飼料廠均采用金屬管道輸送物料。比如，在預混料線的原料接收工序，礦物質和其它大組分粉狀原料經正壓輸送系統直接由風運送入線的配料倉；在成品包裝工序，成品預混料由風運送入濃縮飼料線的配料倉。截止到1994年底，全國共有飼料加工企業11000多家[5]，即使部分企業采用UHMWPE管，其用量也相當可觀。
（2）油脂、釀酒工業
油脂廠輸料管彎頭處磨損現象嚴重，輸送菜籽及餅粕時更為突出。如某榨油廠送料車間使用6mm鋼板卷制管送料，在運送風速20m/s的條件下，使用10d左右彎頭處就出現磨穿現象；軋床車間清雜后菜籽的輸料彎頭采用厚度5mm的玻璃制成，經運送1400t菜籽后出現磨穿現象[6]。
釀酒廠豆粕、麩皮等原料，以及熟料、成曲、脫脂酒渣等都采用氣力輸送。酒精廠的主要原料瓜干大部分為片狀，通常不得不采用大風速輸送，導致較小雜質（砂子等）也隨著氣流運動，不僅輸送噪音大，而且管路磨損嚴重。如果采用UHMWPE管，可以提高管道的使用壽命，且有良好的消音性，大幅度降低輸送噪音。
（3）食品、醫藥工業
 
食品工業中可以用氣力輸送的物料很多，如精鹽、奶粉、淀粉、薯粉、砂糖、可可、調味品、豆渣、茶葉、葵花籽等。某加碘精制鹽廠利用φ125mm管道通過氣力輸送原鹽，鹽粒在管道中心運動時，由于速度高，對管壁有較強的磨擦，尤其彎管處更為嚴重；干法調味奶粉線為半自動封閉式，采用風力輸送物料，由于有衛生性要求，所有與物料接觸的部位都有杉昂貴的不銹鋼。如果采用UHMWPE管就便宜得多。卷煙也涉及氣力輸送管道，國外50年代就已采用管道輸送煙葉、煙梗、煙絲等。
醫藥工業中對藥丸和藥片也采用氣力輸送，除了衛生性要求外，還需考慮破碎問題。UHMWPE管衛生無毒，在國外已符合日本衛生協會的標準，并得到美國食品及藥物行政管理局（FDA）和美國農業部（USDA）的同意，可用于接觸食品和藥物，因此在食品、醫藥輸送中，不僅可替代昂貴的不銹鋼管，而且因其能吸收沖擊能，可減少物料在輸送中的破碎。
（4）紡織、化纖工業
氣力輸送在紡織工業中已廣泛地用來輸送棉花、羊毛、廢棉、麻屑和其它纖維物料?，F代化的混、開清棉是用氣流通過管道把原棉輸送給蓋板梳棉機，并連續地把纖維分配給各臺機器。滌綸長絲廠等化纖中的原料、半成品和產品也采用脈沖氣力輸送方式代替傳統的機械輸送，輸送的物料包括聚酰胺（PA）切片、聚酯切片、聚乙烯醇、短切纖維等。輸送過程中切片與管壁沖擊磨擦產生的粉末及絲條狀破屑甚多，直接影響到熔融紡絲的質量。如果采用UHMWPE管，由于該管材能吸收沖擊能，可以減弱切片與管壁的沖擊，降低粉末產生量。
（5）建材、散裝物料運輸
水泥、石灰、沙（砂）石、混凝土、耐火材料、陶瓷原料、焙燒礦、礬土、石膏等建材的輸送中，管道磨損較為嚴重。比如，某水泥公司的φ89mm×4.5mm窯灰輸送管，采用無縫鋼管只能使用3個月。水泥輸送管道彎曲部分雖采用了鑄鐵拱壁彎頭，也只使用2a就磨破了。在玻璃中已普遍地采用了氣力卸料系統，氣力輸送玻璃配合料的速度為10~15m/s，輸送過程中管道容易磨損。
UHMWPE管具有耐磨損、自潤滑等優點，用于輸送流砂，其壽命比鋼管可提高18倍，成本降低24倍；與PA管相比，其壽命提高3倍，成本降低近7倍；輸送時管內阻力比金屬管小25%。
在散裝物料運輸中，各種散裝的水泥、谷物、食鹽、礬土、化肥、煤塊等物料需要采用氣力輸送裝置的卸料機來輸送。我國沿海接卸進口糧食的港口，在散糧泊位配置了吸糧機、裝卸機和圓筒倉，中小港口的多數糧食泊位都配備了固定式吸糧機，均需要相應的耐磨輸送管道。到2000年我國水泥散裝運量將達到1.7億t以上，糧食散裝運量將有6000萬t。由此看來，UHMWPE管在散裝物料運輸中具有廣闊的應用前景。
（6）化工工業
化工廠經常會遇到向高壓反應器輸送物料的問題，如采用回轉供料高壓壓送方式輸送礬土、銅燒結礦石、硫胺、氯化鉀等，也采用氣力輸送粉狀原料如純堿、碳粉、粉狀涂料、顏料、染料、磷肥粉、洗滌劑、磷礦石、粉狀氧化鋁、催化劑、硫酸鋇、二氧化鈦等。在電石中，采用正壓式輸送焦粉、石灰粉等，風送管路為碳鋼管，由于磨損大，彎頭處需設置耐磨襯里。在塑料制品廠，不僅利用氣力輸送向單機供料，而且還用于集中供料系統，通過管網將各種原料送至各臺塑料加工機械。在合成樹脂中，氣力輸送裝置用來輸送PE，PS，PA粒料及PVC、聚丁二烯、酚醛等粉料。如齊魯石化公司年產6萬tLLDPE裝置的氣力輸送包括粉料輸送、摻混均化和顆粒產品的輸送。輸送塑料顆粒存在的問題是，顆粒磨損產生的粉末會粘附在管壁上形成薄膜，如果采用具有自潤滑、不粘附特性的UHMWPE管就可減少這種現象。
（7）礦粉輸送
 
選礦廠采用干式自磨礦石時，需要用風力將磨好的產品排出。金屬礦山和煤礦近年來已開始采用風力填充的新工藝，即利用氣力將矸石、爐渣等充填材料拋擲到采空區。機械鑄造廠的鑄造用砂、煤粉、粘土、鐵屑、噴涂鐵丸等現在也采用氣力輸送。輸送這些礦粉時，由于磨損嚴重，普遍鋼彎管的使用壽命通常為6個月。煤礦、礦山輸送高密度介質也存在鋼管易磨損的問題。如某選煤廠采用鋼管輸送磁鐵粉，鋼管平均每4個月就需更換一次；某鐵礦使用的長度為300m的鐵精粉輸送管路為普通鋼管時，每年翻轉180°，2a即報廢。若采用UHMWPE管可顯著提高其使用壽命，并能減少維護工作量。
（8）電廠干除灰
我國火力發電廠的干除灰系統一般采用負壓、低正壓和正壓輸送等氣力輸送。由于輸送速度高達15~25m/s，輸灰管道磨損嚴重，使用壽命短。如某電廠6臺機組8條鋼灰管輸送干灰，其彎頭使用壽命僅3個月[17]。在干灰溫度較低的情況下，采用UHMWPE管可大大提高使用壽命。
2漿體輸送
漿體狀固液混合物的輸送主要采用以水為載體的水力管道輸送方式，輸送時易產生磨損、腐蝕、結垢等問題。UHMWPE管以其耐磨損、耐腐蝕、不結垢、磨擦系數低等優點，可替代普通鋼管、不銹鋼管、特種鋼管等在下列領域應用。
（1）采選礦、冶金
煤礦、化工礦、鐵礦、有色金屬礦及非金屬礦等的采礦，選礦廠的礦漿輸送大量采用管道，如原礦管、尾礦管、精礦管、浮選系統管等。選煤廠輸送煤炭洗選所產生的浮選入料、浮選精礦和重介質懸浮液等固液混合物都要用管道輸送。據日本統計，輸送礦漿的精礦管使用壽命為15000h，原尾礦管zui短時為6000h，砂漿填充用管多為6000h，zui長時為1000h。目前，我國選礦廠尾礦、精礦輸送用管道多為鋼管，由于礦漿中含有約30%的鐵礦石，對鋼管的磨損相當厲害，使用壽命僅為1~2a，且每半年要翻轉90°，工作量很大。
冶金行業的焦炭粉、礦粉、礦漿及冶煉廢渣的處理也涉及大量的管道輸送。如革鋼鐵公司的一個選礦廠用于精選各種礦物的輸送管路長達60km，對磨損zui嚴重的部位通常幾個星期需要更換一次管道，其余管道每隔不長時間就需進行翻轉，工作量之大可想而知。我國是煤炭、礦業大國，煤礦多達9萬余個。據不*統計，每年需耐磨塑料礦用管約2萬t，若普遍使用，每年需求量在4萬t以上，可節約鋼材20萬t。
據報道，美國聯邦環境保護委員會規定采礦業，特別是礦砂排水操作要采用UHMWPE管。
（2）水煤漿工程
水煤漿是一種新型的高粘度液、固混合流體，由約70%的煤粉、30%的水及1%的化學添加劑配制而成，可以像油一樣通過管道輸送到終點，再經過脫水、干燥處理后送給用戶。水煤漿在北京造紙一廠、桂林鋼廠、紹興軋鋼廠等廠燃用均取得成功。
我國自80年代初開始規劃了10條不同長度的輸煤管道，其中孟-濰管道長達600km。煤炭管道運輸是當前解決我國煤炭運力不足的重要運輸方式。1998年我國制定的能源工業長期發展計劃綱要中明顯指出：“要發展管道輸煤，輸送水煤漿”。目前全國已有北京京西水煤漿廠、山東兗日水煤漿廠等7個水煤漿廠。如采用UHMWPE管，就可抵抗這種高粘度固液混合物產生的磨損和腐蝕現象，并因其具有自潤滑性而減小輸送阻力。據了解，國內某重點工程為了長距離輸送煤頭，已花費高價（3萬美元/t）從國外購進了大量的UHMWPE管材作為輸送管道。
（3）電廠沖灰
火力發電廠水力沖灰系統中普遍存在著管內壁結垢的問題。如某火電廠總裝機容量為33萬kw，沖灰管道長6.5km，灰漿管內結垢速度為53mm/a，每1.停運去垢檢修一次，人工敲打去垢，工時4個月。運行6a的灰管由于結垢嚴重幾乎堵死，并已將13km的鑄鐵管報廢。又如2臺30萬kw發電機組，沖灰管2a酸洗一次，除垢后鋼管內表面銹蝕非常嚴重，表層剝落，底部更甚，使用管壁減薄4mm以上，入口處100m范圍內結垢、銹蝕更為嚴重。沖灰管除了結垢外，磨損也比較嚴重，如高井電廠φ273mm×10mm的沖灰管道，直管僅用2a就磨漏，彎頭部位更為突出。
UHMWPE管抗粘附，不易掛灰，可減少結垢現象，即使有一定程度的結垢，清除也比較容易，并且管材耐磨損、耐腐蝕，可大大延長使用壽命，且不需要涂刷防腐涂料，能節省維護費用。國內曾用UHMWPE板材卷制成內襯管做試驗，結果表明，基本不結垢，其耐磨性比普通鋼管提高了8倍。
我國現有大型燃煤電廠400余座，小型電廠更多，今后每年將以10家以上的速度增建火力發電廠。每個電廠若需UHMWPE管100t，全國就需幾萬噸。
（4）海湖鹽化工
由于UHMWPE管具有*的耐磨性、耐腐蝕性及耐低溫性，可望在海湖鹽化工行業鹽漿、鹵水的輸送中發揮重要作用。
①海鹽輸送
目前北方海鹽的收儲工藝流程中，集中式鹽田采用大管道輸洗；半集中鹽田采用小管道輸洗。機械化鹽場將原鹽經幾公里長的水力管道（管徑為ф114mm，ф125mm等）輸送至篩房。鹽化工廠將含有雜質的海鹽通過粉碎、洗滌和干燥獲得普通精鹽產品（又稱精洗鹽）。從鹽坨到洗滌設備之間，各廠大都采用管道水力輸送的頭道洗滌工序。海鹽在鋼管輸送過程中受到機械和水力的磨擦沖擊，鹽粒破碎，原鹽中的粉鹽比例增加（隨鹵水溢流而去），造成粉鹽流失較嚴重，而且，鋼管輸送鹽漿，容易產生結垢現象。塑料管已開始在輸鹽系統應用，如某鹽湖集團公司采鹽系統輸送管道采用了大口徑HDPE管，如果采用UHMWPE管則使用效果更佳，且可吸收沖擊能而減少鹽粒的破碎。據了解，zui近某鹽化工廠開始試用UHMWPE管作鹽漿輸送管道。我國北方海鹽年產量占全國鹽產量的2/3，氣溫較低，而UHMWPE管的耐寒性極優。
②鹵水輸送
國外鹽廠和制堿廠的輸送鹵水管道較多，如澳大利亞黑德蘭鹽場的輸鹵管道長25km，西德博斯鹽礦的輸鹵管道長達70km。我國海湖鹽現改傳統明溝輸鹵方式為壓力管道輸鹵；每年礦鹽也在不斷新增和改造管道，如果集中制鹵區的管道總長5km，管徑為ф100~ф250mm的石棉水泥管輸送鹽鹵達500km以上，一般工作壓力為0.2~0.5Mpa，使用效果不一，有的鹽場使用1~3a就報廢了，zui短僅1a就腐爛、破裂。UHMWPE管優良的耐腐蝕性將會大大提高其使用壽命。
（5）疏浚、排泥
所謂疏浚就是用挖泥船挖掘港口、江河、湖泊等泥砂，并將泥砂排出的作業。如湖鹽船采船運隨著期的延長，航道和港池內沉積的淤泥、粉鹽和粒鹽越積越厚，直到影響鹽駁的正常航行，所以通常采用絞吸式挖泥船進行疏浚，其附屬設備就是水上浮筒、排泥管、水下沉管和陸上排泥管?，F在，許多城市護城河、湖泊的清淤也開始采用新工藝，即從水底直接抽吸淤泥漿，經管道實現長距離排送。挖泥船配管中有水上浮動管線、零號及上坡管線、水上架設管線、水底管線、陸上架設管線。這些挖泥配管必須耐波浪、潮流。
據統計，年均有4億t的泥沙淤積在黃河河道內。我國將對黃河實施“百船工程”項目，即從國外引進百艘挖泥船對黃河等河流主河道進行清淤治理。每艘船需配備4km泥砂輸送管。因鋼管易銹蝕、磨損快、笨重，且不易裝卸，因而挖泥船輸出國要求配用UHMWPE管，*項目每年需用耐磨管材8000多t。此外，我國現有挖泥船400多艘，將需耐磨管材15000t以上。
 
城市下水污泥是濃度較低的漿狀物，歐美、日本等和地區早就用管道進行輸送，如美國在洛杉磯、芝加哥等地修建了84km管道；日本在東京都、大阪等地修建了50km的污泥輸送管道。建筑工程中挖泥工地的輸泥管道由于長期暴露在曠野中，經常遭受日曬和雨淋，且泥漿中砂、礫石堅硬易磨損管壁，鋼質輸泥管的平均使用壽命僅為4a，且每年需要拷鏟、涂漆保護。而用UHMWPE管輸送泥漿既耐磨，又可減少維護工作。
3流體、氣體輸送
UHMWPE管也適于輸送各種流體、氣體。
（1）建筑業
UHMWPE管的沖擊強度、耐低溫性位于現有塑料管之，遠優于PVC-U管、PP-R管、PB管、ABS管等，有利于抵抗意外沖擊和嚴寒的破壞，而且抗內壓強度、耐環境應力開裂性可與交聯PE管、鋁塑復合管相媲美，因此安全可靠、使用壽命長；因其能吸收沖擊能，排水時的消音性優于實壁PVC-U管；用作埋地管時，柔韌性好，地層變動時（如地震）不易被破壞；其使用溫度一般為100℃以下，但由于分子量*，分子鏈段移動困難，其熱變形溫度比普通PE高，如果沒有應力的作用，在熔點以上的150~200℃下，制品的形狀也不會發生改變，與交聯PE的熱性能相似[29]。因此，建筑業的供水管、排水管、污水管、排氣管、煤氣管、下水管都可采用UHMWPE管。比如，鹽化車間內的室內外鑄鐵排水管，流經管道的多為鹵水，或含有酸、堿的污水，再加上地下水的侵蝕，使用壽命通常只有3~4a；沿海地區氣候潮濕，帶著大量含鹵濕空氣，使得居民住宅的鑄鐵排水管銹蝕斑斑[30]。因此，耐腐蝕性強的UHMWPE管大有用武之地。據預測，2000年我國塑料給水管的需求量為10萬~15萬t。到2010年，全國新建住宅室內排水管的80%將采用塑料管，基本淘汰傳統鑄鐵管；室內上水管采用柔性塑料管的比例將達到30%。這為大力推廣UHMWPE管的應用提供了條件。
（2）水處理
工業“三廢”的腐蝕性較強，如某堿廠通過10km管道排廢渣，鋼管磨壞后產生泄漏，對周圍環境造成危害，堿廠每年購置防腐涂料的費用就達數百萬元。某石化公司的污水處理廠，來自各分廠的工業污水經中和、沉淀等工序后，變成泥漿狀的污物，排污鑄鐵管通常3a就磨穿，輸送腐蝕性廢水處理污泥的不銹鋼管使用1a多因磨得太薄而發生縮徑現象。據報道，美國菲利浦化學公司的廢水處理系統中使用了UHMWPE管材，其設計使用壽命為50a。水處理和廢水處理可能是塑料管的另一大市場。據EAP估計，2000年用于水處理和廢水處理裝置消耗的塑料管大約超過350億美元。
（3）化學、制藥工業
UHMWPE管具有優良的耐化學藥品性，除強氧化性酸液外，在一定溫度和濃度范圍內能耐各種腐蝕性介質（酸、堿、鹽）及有機介質（萘溶劑除外），其在20℃和80℃的80種有機溶劑中浸漬30d，外表無任何反常現象，其它物理性能也幾乎沒有變化。
據了解，目前各地的化工廠主要用鈦鋼管路輸送硫酸（發煙）、砂酸、鹽酸和各種強堿腐蝕性介質，鈦鋼價格比高價的氟塑料高1倍以上?；び霉艿墓軓酵ǔ椐?0~ф76mm，壓力一般為0.2Mpa。我國制藥設備使用的管路、管接頭等主要材質為進口不銹鋼，管徑通常為ф15～ф108mm，輸送壓力為0.6～0.8Mpa。UHMWPE管在一定范圍內輸送腐蝕性化工原料時，可替代價格昂貴的不銹鋼管和氟塑料管。
（4）燃氣工業
天然氣、煤氣管等要求耐0.4Mpa的壓力，其運行的安全性受到重視。80年代后期，英國石油公司成功“第三代HDPE”，其較高的重均分子量是保證高的快速開裂阻力的關鍵因素。UHMWPE的重均分子量在300萬以上，脆化溫度在-80℃以下，可推斷其具有優良的耐低溫快速開裂性。美國菲利浦制品公司曾鋪設了1600km的UHMWPE煤氣輸送管道。
（5）海水利用、船舶
據不*統計，青島、威海、龍口等地的年海水利用總量已超過8億m3，廣泛用于電力、化工、機械、紡織、食品等工業。由于海水腐蝕較嚴重，必須采取適當的防腐措施才能保證系統安全運行，目前所采用的管道材料為：循環水干管選用內襯水泥砂漿的鑄鐵管，支管為加環氧樹脂內襯的鋼管。耐腐蝕的UHMWPE管可以在該領域應用。
船舶上的管路較多，如空氣通風管、測深管、壓載水吸入管、冷水管、盥洗系統、沖洗用管路、炮臺冷卻水系統、污水管、淡水冷卻管、房間和走廊內的常溫低壓管等。建造一艘15000t油輪，全船的金屬管重約207t。船用管過去均為銅管、鋼管、鋁管和鉛管，搬運時不但笨重，勞動強度大，而且耐腐蝕性能差，使用壽命短，一般4～5mm厚的鋼管3～4a就會爛穿。UHMWPE管不僅輕便，而且極耐腐蝕，在船上應用的潛力頗大。
（6）石油工業
油田是消耗各種管材的大戶。據報道[20]，石油和天然氣市場，特別是二次和三次回采的小塊油田，1983年就用了約39000km的塑料管材。我國油田已有幾十年歷史，隨著部分油田進入中后期，特別是一些油田井液含水增加以及鹽堿嚴重，加快了管道腐蝕速度，僅大慶油田每年就需更換大量的各種管道。目前，在油田應用的主要塑料管為普通PE內襯管，而UHMWPE作為內襯管，具有耐腐蝕、耐磨、輸送阻力小等優點。
4其它
日本作新工業公司成功的UHMWPE管材，以取代氟塑料管為目標，準備向半導體行業和醫療部門銷售；厚度10mm以下的UHMWPE薄壁管已用作皮帶輸送機和抄紙機輥子的包覆管。
UHMWPE的電絕緣性好，介電強度可達50kv/mm，高于PVC-U管和交聯PE管（介電強度分別為23～28，41kv/mm），尤其是損耗角正切值低，故可作為在高頻和超高頻區間工作的電纜管道；并可制作汽車用電纜套管；染整工業中染料液的輸送也是它的重要市場。
將UHMWPE管切制為輥筒，可用作皮帶輸送線的塑料托輥；切制加工為磨擦領域用的滑動材料，以代替銅套、PA套、PTFE套等。
UHMWPE的低溫性能極為優異，在液氦溫度（-269℃）下仍具延展性，因此可望在制冷技術、低溫工程方面開拓應用領域。
5結語
UHMWPE管作為一種綜合性能優異的新型工程塑料管材，在輸送各種粉體、漿體、流體、氣體方面可以廣泛地應用，具有廣闊的市場潛力。為解決大批量、多品種工業物料輸送中管道嚴重磨損、腐蝕、結垢等問題展現出美好的前景。加快UHMWPE管的與應用并開拓新的市場領域應受到人們的重視