Design and manufacture of glass⁃fiber⁃reinforced PVC thermoplastic composite pipes for underground filling in coal mine

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.01.009

Abstract

Abstract:

In view of the poor wear resistance and difficulty of replacement of seamless steel pipes used in coal mine paste delivery， the glass?fiber?reinforced PVC thermoplastic composite pipes （PVC?RTP） were developed for the use in the underground filling of coal mine， and their part composition， connection mode， process flow and process parameters were introduced comprehensively. The performance of the pipes at a nominal pressure of 9.5 MPa was also detected. The results indicated that the pipe exhibited a blasting pressure of 38.95 MPa， which was 4 times greater than the nominal pressure. There is no crack occurring in the pipe under the test time of 100 h and test pressure of 14.25 MPa. There is no leakage at 11.4 MPa. After 1 000 h， the pipes showed no rupture and no leakage. At a nominal pressure of 11.4 MPa and a ΔP/PN ratio of 48 %， the number of cycles reached 12 000， and no rupture and leakage were observed. With the characteristics of light weight， high wear resistance， and strong corrosion resistant， the composite pipes can better meet the requirement for the transportation of coal mine paste.

Key words: pipeline, coal mine filling, thermoplastic composite pipe, process parameters

CLC Number:

TQ327.1

ZHANG Yunpeng, LIU Xiangwei, WANG Zhiming, ZHANG Zhao, WANG Qingzhao. Design and manufacture of glass⁃fiber⁃reinforced PVC thermoplastic composite pipes for underground filling in coal mine[J]. China Plastics, 2022, 36(1): 61-66.

Figures/Tables 10

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型号	基体	增强材料	玻璃纤维型号	玻璃纤维强度/ N·（tex）^-1	厚度/ mm	玻璃纤维束厚度/mm	纵向拉力/N	横向强度/ MPa	纤维质量分数/%	纤维体积分数/%
GFR150?05	改性聚乙烯（MPE）	玻璃纤维无捻粗砂（E?glass）	1200TEX	≥0.5	0.5	0.25	≥19 800	≥20.5	53.2	25.2
GFR300?05			1200TEX		0.5	0.25	≥39 600	≥20.5	53.2	25.2
GFR150?07			2400TEX		0.7	0.45	≥39 600	≥20.5	65.3	34.1
GFR300?07			2400TEX		0.7	0.45	≥79 200	≥20.5	65.3	34.1
GFR150?09			3600TEX		0.9	0.65	≥59 400	≥20.5	71.3	38.3
GFR300?09			3600TEX		0.9	0.65	≥118 800	≥20.5	71.3	38.3

型号	基体	增强材料	玻璃纤维型号	玻璃纤维强度/ N·（tex）^-1	厚度/ mm	玻璃纤维束厚度/mm	纵向拉力/N	横向强度/ MPa	纤维质量分数/%	纤维体积分数/%
GFR150?05	改性聚乙烯（MPE）	玻璃纤维无捻粗砂（E?glass）	1200TEX	≥0.5	0.5	0.25	≥19 800	≥20.5	53.2	25.2
GFR300?05			1200TEX		0.5	0.25	≥39 600	≥20.5	53.2	25.2
GFR150?07			2400TEX		0.7	0.45	≥39 600	≥20.5	65.3	34.1
GFR300?07			2400TEX		0.7	0.45	≥79 200	≥20.5	65.3	34.1
GFR150?09			3600TEX		0.9	0.65	≥59 400	≥20.5	71.3	38.3
GFR300?09			3600TEX		0.9	0.65	≥118 800	≥20.5	71.3	38.3

项目	结果	检测方法
密度/g·cm^-3	0.88±0.02	GB/T 1033.1-2008
拉伸强度/MPa	≥20	GB/T 1040.3—2006 （5型哑铃试样）
断裂拉伸应变/%	≥600	GB/T 1040.3—2006 （5型哑铃试样）
低温冲击脆化温度/℃	≤-40	GB/T 5470—2008
氧化诱导时间（200 ℃）/min	≥30	GB/T 19466.6—2009
砂浆磨耗率/%	≤0.30	QB/T 5101—2017

项目	结果	检测方法
密度/g·cm^-3	0.88±0.02	GB/T 1033.1-2008
拉伸强度/MPa	≥20	GB/T 1040.3—2006 （5型哑铃试样）
断裂拉伸应变/%	≥600	GB/T 1040.3—2006 （5型哑铃试样）
低温冲击脆化温度/℃	≤-40	GB/T 5470—2008
氧化诱导时间（200 ℃）/min	≥30	GB/T 19466.6—2009
砂浆磨耗率/%	≤0.30	QB/T 5101—2017

树脂	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	密度/g·cm^-3
PVC	45	3 000	1.43
PE80	22	700	0.93