
钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管这种产品,说到底就是把钢丝和塑料两种材料结合在一起做成的一种管子。可能有些人第一次听到这个名字会觉得有点绕口,其实它还有个简称叫SRTP管。这种管子不是单纯的塑料管也不是钢管,而是把高强度钢丝做成网状骨架,然后跟高密度聚乙烯(也就是HDPE)通过特殊工艺复合到一块儿。这么做的目的其实也挺直接的,就是想把钢管的强度和塑料管的耐腐蚀这两个优点都给凑到同一个管子上。
这种复合管的结构大致分三层。最里面一层和最外面一层都是高密度聚乙烯材料,中间夹着一层用高强度钢丝左右螺旋缠绕成的网状骨架。钢丝骨架和内外层的聚乙烯之间,还专门用了一种高性能的粘接树脂把它们牢牢粘在一起。这个粘接树脂挺关键的,因为钢和塑料本来是不容易粘到一块儿的,有了这层东西才能保证它们在使用过程中不会分层脱落。产品执行的是城镇建设行业标准CJ/T 189-2007。
产品主要技术特点
要说这个管子的技术特点,最值得提的就是它的抗蠕变性能。纯塑料管在长期受力的情况下会慢慢变形,也就是所谓的蠕变现象,所以纯塑料管的承压能力通常比较低,一般就在1.0MPa以内。但是钢丝的机械强度大约是热塑性塑料的10倍左右,而且在塑料的正常使用温度范围内钢丝基本不会发生蠕变。把钢丝网骨架复合进去之后,钢丝网就能有效地限制塑料的蠕变,这样一来管材的许用应力比纯塑料管提高了一倍左右。
耐温性能方面也有比较明显的特点。塑料管的强度会随着温度升高而下降,温度每提高10℃强度大约降低10%以上。但钢丝网骨架聚乙烯复合管因为大约三分之二的强度是由钢丝网骨架承担的,所以温度升高时强度下降的幅度要比纯塑料管小得多。实测数据显示每提高10℃,这种复合管的强度降低在5%以下。
还有一点是关于热膨胀的。纯塑料管的线膨胀系数大约是170×10-6(1/℃),而钢丝的线膨胀系数只有10.6到12.2×10-6(1/℃)。有了钢丝网骨架的约束之后,复合管的线膨胀系数降到了35.4到35.9×10-6(1/℃)。这个数值大约是普通碳钢管的3到3.4倍。实际使用中如果是埋地安装的话,一般可以不用专门做热补偿装置。
另外这种管子还不太容易发生快速开裂。大口径的纯塑料管在低温条件下受到持久环向应力作用时,如果局部有缺陷或者应力集中,可能会发生快速开裂。但低碳钢丝本身不存在脆性断裂的问题,钢丝网的存在使得塑料的变形和应力都不会达到产生快速开裂的那个临界点。从理论上讲这种复合管是不存在快速开裂问题的。
管子内壁比较光滑,流动阻力小,不容易结垢。钢管的当量绝对粗糙度大概是0.7mm,而这种复合管内表面的当量绝对粗糙度只有0.001mm。这个数据差异还是挺大的,意味着同样管径下这种复合管的过流能力会更好一些。
防腐性能方面因为是双面防腐的结构,内外表面都有聚乙烯层保护,钢丝网骨架被包覆在塑料内部不会接触到输送的介质。所以在盐碱地或者酸性土壤里也可以直接埋地使用。
产品基本参数
钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管的规格范围还是比较宽的。公称外径从50毫米到800毫米都有生产。壁厚方面根据不同的外径和压力等级会有差异,最小壁厚大概在4.5毫米到30毫米这个区间。公称压力等级常见的有0.8MPa、1.0MPa、1.25MPa、1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa,高的可以达到3.5MPa。管子长度一般有6米、9米和12米几种常见规格。
需要注意的是,同一规格不同压力等级的复合管,其钢丝直径和网格参数是不一样的。压力等级越高,用的钢丝会粗一些,网格也会密一些。具体选用什么规格要根据工程的实际需求来确定。
应用领域
这种复合管的应用范围还挺广的。市政工程方面主要用于城市供水、饮用水输送、消防水系统、热网回水等。燃气输送方面也可以用来输送煤气和天然气。
化学工业方面因为管子的耐腐蚀性能比较好,可以输送酸、碱、盐这类腐蚀性液体,所以在化工、纺织、印染等行业都有应用。冶金矿山领域可以用来输送矿浆和各种腐蚀性介质。
石油和天然气行业方面可以用于长距离输送管道。另外在农业灌溉、海水利用、电力通信工程中的电缆保护管道等方面也都有应用。总的来说只要是输送液体或者气体、对耐压和耐腐蚀有一定要求的场合,基本上都能用得上。
连接方式
钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管主要采用两种连接方式:电热熔连接和法兰连接。
电热熔连接是比较常用的一种方式。具体操作的时候把复合管承插到电熔管件里面,管件内表面预埋了电热丝,通电之后电热丝发热使管件内表面和管材外表面的塑料熔化,冷却之后就把管件和管材连接成一体了。这种连接方式的好处是接头比较可靠,密封性也好。
法兰连接一般用于需要经常拆装的场合,或者大口径管道的连接。法兰连接用的活套法兰、螺栓这些金属件需要根据现场情况做相应的防腐处理。
连接之前要把管材端面切割平整,并且保证与管道轴线垂直。连接部位的承插口、套筒、密封件这些配件都要清理干净,不能有土、水和其他杂质。
施工与安装注意事项
管材在下管之前应该按照产品标准逐项进行外观检验,不符合标准的不能下管敷设。
搬运管材的时候要轻抬轻放,不能在沟槽里面拖拉、滚动,也不要用铲车、叉车、拖拉机这些设备来牵引搬运。铺管的时候沟槽里面不能有积水,最好边铺边挖。
切割管材长度的时候要用机械方法切割,不能直接用明火烧割。管道需要改变管径或者接出支管的时候,必须用配套的管件,不能在管道或者管件上直接开孔接管。
室外埋地敷设的时候,管道应该埋在地层季节性冰冻线以下,管顶的覆土高度一般不宜超过6米。在车行道或者农田下面的时候,管顶覆土高度不宜小于1米。在绿化带下面的话不宜小于0.7米。
电熔连接和法兰连接建议在环境温度较低的时候进行。管道连接完成之后,接头部位要用中粗砂回填密实。
设计使用寿命
按照相关标准和规范的要求,钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管的设计使用寿命通常按50年考虑。这主要得益于聚乙烯材料的耐腐蚀性能和钢丝网骨架的力学性能相互配合,再加上粘接树脂层能够保证钢塑界面在长期使用过程中不会分离。
不过实际使用寿命也会受到安装质量、使用环境、输送介质等因素的影响。埋地安装时如果土壤条件比较恶劣,或者输送的介质温度长期偏高,都会对管材的使用寿命产生一定影响。所以在工程设计和选型的时候需要综合考虑这些因素。
产品标准
钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管执行的是中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 189-2007《钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管材及管件》。这个标准是2007年8月1日发布的,2007年12月1日开始实施。它替代了之前的CJ/T 189-2004版本。
这个标准规定了管材和管件的术语定义、分类标记、材料要求、技术要求、测试方法、检验规则以及标志包装运输贮存等方面的内容。标准涵盖了工作温度、外观颜色、基本尺寸及偏差、公称压力、物理力学性能、卫生性能、耐化学性能、热稳定性能等多项技术指标。
另外给水用的钢丝网增强聚乙烯复合管道还有国家标准GB/T 32439-2015可以参考。工程设计方面可以参照CECS 181-2005《给水钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管道工程技术规程》。
选用时的一些考虑
选用这种复合管的时候,首先要明确工程的使用需求是什么。输送的是什么介质、工作压力多大、工作温度多高、是埋地还是架空安装,这些因素都会影响到管材规格的选择。
管材的公称外径、壁厚和压力等级这几个参数是相互关联的。同样外径的情况下,压力等级越高壁厚也会越大。具体选型的时候需要根据工程的设计压力和管径要求来匹配合适的规格。
连接方式的选择也要根据实际情况来定。电热熔连接适用于大部分场合,接头质量和密封性都比较可靠。法兰连接则更适合需要经常拆装维护的场合。
另外管材的运输和贮存也有一定要求。运输过程中要防止管材受到剧烈碰撞和挤压,贮存的时候要避免阳光直射和靠近热源。