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PE钢骨架管道与钢管玻璃钢夹砂管的对比
钢骨架聚乙烯塑料复合管
与其他管道的性能比较
2014年10月26日
一、钢骨架聚乙烯塑料复合管的管材性能
二、钢骨架聚乙烯塑料复合管与钢管的比较
三、钢骨架聚乙烯塑料复合管与玻璃钢夹砂管的比较
、钢骨架塑料复合管的管材性能
钢骨架塑料复合管是一种以缠绕并焊接成型的钢丝网作为加强骨架,以聚乙烯(PE)或聚丙烯(PPR)等热塑性塑料为基体,并将两者均匀地复合在一起,在生产线上连续生产的复合结构管道。
管道采取内定径方式,内表面光滑如镜,外表呈自然收缩状态。
加强钢丝网可按不同要求灵活地调整,其复合结构见下图。
钢骨架塑料复合管件的骨架是用薄钢板均匀冲孔(且孔打磨倒圆)后卷筒焊接而成,以注塑方式将其与聚乙烯或聚丙烯等热塑材料均匀地复合在一起,如下图所示。
钢骨架塑料复合管是一种承压管材,由于它独特的结构决定了钢骨架塑料复合管具有集钢材和热塑性塑料两种材料优点于一身,同时也决定了钢骨架塑料复合管具有卓越的性能特点。
钢骨架塑料复合管主要性能参数:
(1)受压开裂稳定性
取长度为100±10mm的管材样品进行试验,样品置于液压机压板
间进行缓慢下压,10~15s压至管材直径的50%时管材未发现裂纹
则认为合格。
(2)纵向尺寸收缩(110o,保持1h),按GB6671.2的规定进行测定为≤0.4%。
(3)短期静液压强度试验,按GB6111的规定进行测定。
20℃,1h,压力为:
公称压力×1.5
80℃,165h,压力为:
公称压力×1.5×0.6输送燃气时:
20℃,1h,压力为:
公称压力×2×2.291
80℃,165h,压力为:
公称压力×1.5×1.6×2.291
(4)热稳定性按GB15558.1—1995中5.9的规定或要求原料生产厂家提供。
(5)耐应力开裂(80℃,8MPa)为≥1000h
(6)聚乙烯的长期静液压强度(20℃,50年,95%)为≥8.0Mpa;
(7)耐侯性试验(管材积累接受≥3.5KMJ/㎡老化能量后,仍能满足上述(3)项性能要求,并保持良好的焊接性能。
(8)不圆度管材、管件不圆度应不大于5%。
(9)管材弯曲度
管材公称内径,mm
50
65
80
100
125
150
200
250
300
350
400
450
500
弯曲度(%)
≤2.0
≤1.2
≤1.0
≤0.8
≤0.6
注:
弯曲度指同方向弯曲,同一根管不允许呈S形弯曲。
(10)公称压力修正系数
温度t(℃)
0 20 30 40 50 60 公称压力修正系数 1 0.95 0.90 0.86 0.81 0.76 (11)线膨胀系数 管材线膨胀系数35.4~35.9×106(1/℃) (12)管材允许弯曲半径 公称内径d,mm 50 65 80 10 0 12 5 15 0 200 250 300 350 400 450 500 允许弯曲半径R≥ mm 80d 80d 80d 80d 80d 80d 100d 100d 100d 110d 110d 110d 110d 注: 管段上有接头时,R不应小于200d。 (13)架空敷设支架间距 规格 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 支架间距m 3.0 3.5 4.0 4.0 4.5 5.0 5.5 5.5 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 (14)管材、管件爆破压力管材、管件爆破压力≥公称压力×3输送燃气时: 管材、管件爆破压力≥公称压力×3.3×2.291 (15)钢骨架塑料复合管输送介质温度不超过70℃ (16)管材表面电阻为>1013Ω×㎝ 体电阻率为>1016Ω 介电强度为700KV/㎝ (17)管材20℃时热导率0.43W×(m×k)1 管材20℃比热1.74KJ/kg℃ (18)管材介电常数2.33 (19)介电损耗: 50Hz时6×104 103Hz时8×104 104Hz时7×104 105Hz时6×104 (20)管材内壁粗糙度为0.22~0.47μm; (21)钢骨架塑料复合管的刚度如下表。 规格 Dn150 Dn200 Dn250 Dn300 Dn400 Dn500 刚度,KPa 47.52 21.26 16.05 9.28 7.32 5.52 (22)管材的弹性模量2~3Gpa; (23)维卡软化点117.9℃; 二、钢骨架塑料复合管与钢管比较分析 钢管是一种传统管材,由钢板螺旋缠绕成圆筒状后焊接而成。 从强度和刚度来看,钢骨架塑料复合管和钢管都具有优良的特性。 但从耐腐蚀性与使用寿命、施工安装及抗不均匀沉降、水力特性、卫生特性、保温性能、耐磨性能以及价格等方面分析,钢骨架塑料复合管比钢管更优越、更具有竞争力。 一、耐腐蚀性与使用寿命 由于钢骨架塑料复合管基材采用高密度聚乙烯,具有优异的抗腐蚀能力,对非强氧化性酸、碱和有机溶剂介质有很好的耐腐蚀性。 双面具有同样的防腐能力,管道内外壁不需做防腐处理,使用方便,可以确保50年的使用寿命,较钢管要长很多。 钢管使用寿命一般为20年。 运行期间维护频繁,维修难度大,费用高。 钢管在埋入地下运行时,管内水质、周围土壤、地下水,埋设地带附近是否存在电场等因素,均会使管内外壁产生腐蚀。 因此,国家标准规定: 钢管体内外表面应涂覆沥青质或其他防腐材料。 由于涂覆材料与钢管的材质不同,在长期运行中,受到气候冷热、水力冲击等作用,容易产生界面分层脱落,而逐步失去防腐涂覆层,从而使管的内表面铁分子产生氧化作用、电化学腐蚀等,必将减少使用寿命。 二、施工安装及抗不均匀沉降 钢骨架塑料复合管的重量仅为为钢材的30%左右,运输简单,接头采用电熔套筒连接,安装简便。 而钢管施工接头需要人工焊接,且管壁内外层均需作防腐处理,长距离管线还需阴极保护,施工麻烦,效率极低。 钢骨架塑料复合管采用以网状钢丝和高密度聚乙烯为主要原料,其柔性好,敷设时对基础要求不高,且可以适当弯曲,随地形起伏布置,特别适合在山地敷设。 钢管虽然也是柔性管,但与钢骨架塑料复合管相比,柔性小,刚性大,特别是接口采用焊接形式,受外力或不均运沉降作用易发生剪切破坏或焊囗开裂现象。 在地形蜿蜒起伏、障碍物多的地区,必须才用弯头等配件,使得整个管网系统的接头数量增多,安全隐患也增加,同时也加大了成本。 因此,钢骨架塑料复合管比钢管具有更强的抗变形和不均匀沉降能力,对地震等外力有较强的抵抗能力。 三、水力特性比较 钢骨架塑料复合管内壁比钢管光滑,当量绝对粗糙度为0.08mm,而钢管内表面当量绝对粗糙度为0.20mm,在同等条件下,流量比钢管高30%以上,抗结垢能力比钢管高20%以上。 四、卫生特性比较 钢骨架塑料复合管内壁采用高密度聚乙烯材料,管材环保卫生,卫生指标符合GB9687《食品包装用聚乙烯成型品卫生标准》和GB/T17219《生活饮用水输配谁设备及防护材料的安全性评价标准》,即便长期运行后内壁不结垢,内壁不滋长微生物,确保自来水的质量。 由于钢管必须涂覆涂料,因此GBl3295一91标准对涂料作了严格规定: 涂料应不溶于水,不得使水产生臭和味,涂料中的有害物质应符合卫生部引水的有关规定。 此外,由于钢管壁粗糙,即使采取涂覆防腐材料工艺也难以达到和玻璃钢管内壁的光滑性,且长期使用后会产生腐蚀,因而会生长微生物和结垢,从而影响水质。 五、保温性能比较 钢骨架塑料复合管还具有优良的保温性能,钢管导热系数为46.06W/m2k,而用作基材的高密度聚乙烯导热系数为0.48W/m2k,仅约为钢管导热系数的1%,如用于输送需要保温的介质,其保温材料可比同径钢管减少两个级别,大大节约施工费用。 六、管材耐磨性比较 在水速7~8m/s及水温30℃—35℃的条件下,用直径为50mm的钢骨架塑料复合管和钢管进行试验(水中混有15%的砂子)表明HDPE管1600小时后腐蚀量为4mm,而同样磨量对钢管来说不到1000小时。 说明钢骨架塑料复合管的耐磨性远远高于钢管。 三、钢骨架塑料复合管与玻璃钢夹砂管比较分析 排污用玻璃钢管主要用石英砂采用短玻璃纤维离心或长纤维缠绕工艺制成。 内层外层采用不饱和聚脂树脂作保护层,为了降低成本,很多厂家的不饱和聚脂树脂内村壁厚小于国家规定1.2mm,从而缩短了玻璃钢管道的使用寿命;另外内衬层过薄易使玻璃布内的玻璃纤维混入水流,污染水源。 工艺及特点 1、玻璃钢夹砂管掺粉料,采用短纤维离心或长纤维缠绕,管壁为复合材料壁,由外壁(树指、纤维构成)、结构层(树脂、石英砂、纤维)、内衬层(树指、玻纤布)复合材料构成。 2、玻璃钢夹砂管采用石英砂作为填充材料,既增加了刚度又节约了成本,石英砂填充过多时使其变成了刚性管、而其弹性模量小,容易受剪切力作用而破裂。 3、钢骨架塑料复合管管材是由缠绕并焊接成型的管状钢丝网作为加强骨架镶嵌在热塑性塑料管壁中间构成,管件的加强骨架是用薄钢板均匀冲孔后卷筒焊接制成。 管材的所能承受的压力等级及管道整体的柔性都优于玻璃钢夹砂管。 施工安装及抗不均匀沉降 钢骨架塑料复合管的重量仅为为玻璃钢管的30%左右,运输简单,接头采用电熔套筒连接,安装简便。 玻璃钢夹砂管密度为1.9-2.1kg/cm3,管道自重较大,对沟槽垫层的处理程度要求较高,必须达到承载力要求才能下管安装,管道对机械依赖性强,增加施工难度,采用承插式密封圈连接的方式,使得管道必须在沟槽内安装,大口径管道施工主要依赖机械作业,当沟槽内地下水位较高或者无法有效降低时,往往影响到施工工期,而且玻璃钢夹砂管道的脆性很大,在施工过程中,一旦出现损伤或刮痕暗伤,管道则无法修复,而且在之后的使用过程中极易出现应力集中,从而破坏管道的结构出现爆管或破裂的工程事故发生。 钢骨架塑料复合管采用以网状钢丝和高密度聚乙烯为主要原料,其柔性好,敷设时对基础要求不高,且可以适当弯曲,随地形起伏布置,特别适合在山地敷设。 玻璃钢夹砂管接口采用O形圈密封连接,要求管径≥DN500转角度≤1°,管径≥DN400转角度≤2°管径≤DN300转角度≤3°施工时管道对于沟槽平整度的要求较高,当地基出现不均匀沉降时,管道接头因为转角度无法满足要求出现,接头漏水,甚至破坏的情况;另外管材的脆性大,在接口处容易形成损失并延伸,破坏管材的密封性。 管道系统适应环境能力差(如不均匀沉降、地震扰动容易破坏管道连接,密封圈会受微酸碱物腐蚀而老化)。 在地形蜿蜒起伏、障碍物多的地区,玻璃钢夹砂管必须才用弯头等配件,使得整个管网系统的接头数量增多,安全隐患也增加,同时也加大了成本。 因此,钢骨架塑料复合管比玻璃钢夹砂管具有更强的抗变形和不均匀沉降能力,对地震等外力有较强的抵抗能力。 卫生特性比较 钢骨架塑料复合管内壁采用高密度聚乙烯材料,管材环保卫生,卫生指标符合GB9687《食品包装用聚乙烯成型品卫生标准》和GB/T17219《生活饮用水输配谁设备及防护材料的安全性评价标准》,即便长期运行后内壁不结垢,内壁不滋长微生物,确保自来水的质量。 由于目前市场上的普通玻璃钢夹砂管内衬层过薄易使玻璃钢管 内的玻璃纤维混入水流,污染水源 综合使用寿命比较 由于钢骨架塑料复合管基材采用高密度聚乙烯,具有优异的抗腐蚀能力,对非强氧化性酸、碱和有机溶剂介质有很好的耐腐蚀性。 双面具有同样的防腐能力,管道内外壁不需做防腐处理,使用方便,可以确保50年的使用寿命,较钢管要长很多。 由于目前世界上最好的密封圈也只有十几年寿命,当密封圈失去作用时,玻璃钢管将严重漏水,大大缩短了玻璃钢管管网的使用寿命;
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