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塑料管材取代传统管材是不可抗拒的趋势

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HDPE双壁波纹管

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1^# 大中小发表于 2008-4-10 19:18 只看该作者

塑料管材取代传统管材是不可抗拒的趋势

塑料管材取代传统管材是不可抗拒的趋势

2．1 塑料管材的发展：

　　在现代化社会中物流业日趋重要，相对于水运、公路、铁路、航空业来说，在未来的社会中，管道输送将占据第二的位置。对于一个现代化国家，遍布城乡象人的血管一样的各种管道网是保障社会正常生产、生活，促进经济发展的基础设施。根据世界各国的历史经验，在现代化的过程中塑料管的发展速度都超过同期经济发展的速度，用塑料管代替传统管材是历史发展不可抗拒的趋势。即使在已建成密布塑料管网的发达国家，塑料管的应用量仍然在逐年增长。例如，欧洲塑料管总用量1986年是213.4万吨，到1998年达到346.5万吨，年均增长5.2%超过同期国民经济增长速度。我国塑料管的市场在过去十年里，平均每年增长20%到2000年已达年产量70—80万吨，2002年达130万吨，2003年达150万吨，增速达15%，其中PVC管占55%，PE管占40%。预计到2010年以前，塑料管材仍然达到年增长超过20%的一个历史性大发展时期。

2．2 塑料管材的优点：

　　塑料埋地管材在国外已经得到广泛的应用。原因就在于塑料埋地管比传统埋地管材如铸铁管、钢管、水泥管有太多的优点，表现在以下方面：

　　1、在强度和刚性方面：从表面上看塑料埋地管不及水泥管，特别是钢筋混凝土管，但从实际应用看，塑料埋地管是属于“柔性管”，在正确设计和铺设施工下塑料埋地管是和周围土壤共同承受负载的。所以塑料埋地管不需要达到“钢性管”混凝土管一样的强度和刚性就可以满足埋地使用中的力学性能的要求。

　　2、在水力特性方面：由于塑料管内壁光滑、阻力小、水流通量大，所以在同等口径下塑料管的水流量要比混凝土管大，对于地形有坡度时，塑料管可减少管材口径，即施工量可以减小。

　　3、在密封性方面：水泥管的泄漏造成环境污染是水泥管的主要缺点，据统计在城市污水管网中水泥管的泄漏量达30%以上。主要是因为水泥管在保证密封性方面很差，国内平接口混凝土管在连接处就靠抹一圈混凝土，施工中不能保证不泄漏，又因为是刚性管稍有移动例如土壤的不均匀沉降就可造成连接处的破坏，再者水泥管使用的硫化橡胶密封圈其使用寿命也不如塑料管连用的热塑性弹性体密封圈，加上塑料管的连接和密封有一系列严格要求，能够最大限度地保证不会发生泄漏。

　　4、在使用寿命和耐腐蚀方面：在这方面塑料管的优点更为突出。水泥管的寿命只有15年而塑料管的寿命可达50—100年。埋地排水管输送的生活污水、雨水常带有腐蚀性，工业污水腐蚀性更大，金属管、水泥管耐腐蚀方面不如塑料管。室外的自然环境有的地区腐蚀性非常大，例如天津市塘沽新区围海造地，铺设的水泥排污管三年后找不到了都被海水中的盐腐蚀了，只好二次再铺设塑料管。

　　5、在铺设施工方面：塑料管由于质量轻、长度大，接头少塑料管的优越性更大，它对管沟的要求低、连接方便、施工快捷、施工费用少。在城市和恶劣自然条件下，优点更加突出。

　　6、在综合经济方面：在综合经济性方面，塑料管的优势正在被越来越多的用户所认识。塑料管的单价比水泥管略高，但总的工程造价不比水泥管高。天津市政工程设计院从1992年起对UPVC双壁波纹管，从1998年起对PE双壁波纹管应用于埋地排水管进行了系统研究，他们的结论是：“双壁波纹管的工程造价可与混凝土平口管造价相当，比承插口混凝土管的造价降低30%。施工周期大大缩短，经济效益显著”。

3、使用PE大口径室外埋地管是世界发展潮流

　　近十年来国际上塑料管的一个明显的发展趋势是给水用和输气用聚乙烯管发展很快。从1998年国际性会议（慕尼黑国际煤联LGU配气委员会会议）一致推荐用聚乙烯（PE）为原料的埋地燃气管道作为配输管以来，通过世界各国十多年的研究开发，已将聚乙烯管道发展成多品种、多领域应用的管材。从燃气开始，已经进入城市给水、农田灌溉、城市排水、排污、矿山油田、地板采暖、化工医药等领域。国际统计资料表明，聚乙烯管道每年以10—15%速度上升。据97年调查，在欧洲给水用领域塑料管总用量42.3万吨中，聚乙烯管26万吨，占62%。在输气管领域总用量10.9万吨中，98%是聚乙烯管。

3．1 聚乙烯管超过UPVC管的主要原因：
1、管材用聚乙烯材料不断取得重大发展：在塑料管发展的初期，聚乙烯管的应用量远远小于聚氯乙烯管，其主要原因是经济性。那时高性能聚乙烯管材料没有被开发出来，只能使用相当于PE63等级的聚乙烯材料，因为强度低，在同样的条件下PE的管壁要比PVC管厚一倍以上。不仅材料成本高而且只能应用在压力较低、直径较小的管材上，否则壁厚太厚无法使用。例如在中国1992年制定的标准中，直径200mm给水管的壁厚是18.2mm（压力为1Mpa）而同等直径的UPVC管的壁厚只有8.7mm，两者相差的厚度比是2.09：1。换算成质量比是1.42：1。可是由于聚乙烯管材专用料的开发研究，新一代高强度的材料不断涌现。不仅出现PE80级产品，还出现PE100产品。随着聚乙烯材料的升级换代，聚乙烯管的各种应力提高了许多，聚乙烯的壁厚就越来越薄了，甚至超过了PVC管。例如在2000年中国标准中（GB/T3663—2000），在给水用直径为200mm的聚乙烯管，若使用PE100为原料，在压力等级是1Mpa时其壁厚已降到11.9mm。其与PVC管厚度之比是1.37：1，换算成质量比是0.93：1。这样PVC壁厚较薄因而成本低的优势已经失去了。

　　2、聚乙烯管独特的柔韧性和可熔接性使得管路的铺设方便经济，使用更加安全可靠，用途也增加了。

　　从成本上看，高等级的聚乙烯管材专用料比PVC管材料要高但是为什么发达国家还是大量使用，是因为高性能的聚乙烯材料做成的管材具有许多独特的优点，其中之一是PE管的独特的柔韧性，其断裂伸长率达500以上，弯曲半径可以小到管材直径的20—25倍以下，还有优良的耐刮伤能力。因此铺设时很容易移动、弯曲和穿插。聚乙烯管对管沟的要求低，一方面管沟的费用可降低，另一方面当基础发生不均沉降和错位时管道也不易损坏。例如在1995年日本神户大地震中聚乙烯燃气管和输水管是唯一没有破坏的。此外PE管可以使用比较方便的热熔对接，也可以在大口径管材上采用热收缩带联接。由于PE管这些优点还可以看到五种新颖的用途：A、较小直径的聚乙烯管可以用长盘管方式供货，使得运输、铺设安装十分方便；B、较大直径柔韧的聚乙烯管一般可在地面上连接好再铺入管沟，这样施工大为方便；C、在某些场合可以不用开挖管沟可用顶管技术铺设PE管；D、可以用长管沉入的方法在江湖河海的水底铺设PE管也可在沙漠上面不挖沟铺设PE输水管；E、可用聚乙烯管来做内补管，来修复旧的排水管。

　　3、低温韧性：聚乙烯管比PVC管优越的性能表现在低温韧性上，一般在我国华北、东北、西北地区冬季的气温在零下0℃—-30℃。这时PVC管会变硬变脆，容易损坏而PE管仍然保持其良好的柔韧性，即使到-30℃它也不会变脆。

　　4、耐老化性：现在聚乙烯管被要求做成蓝色和黑色，特别是加入2%碳黑后会防止光线和紫外线的伤害而PVC管还是做成黄色和白色不能长期在阳光下暴晒。

　　5、环保的压力：PE管对人对环境无害，而PVC管由于使用重金属盐类做稳定剂会对水质和埋入管材的土壤产生重金属污染，在回收旧废管材时如焚烧会产生二恶英等有害物质。

3．2 大口径管采用结构壁管
　　塑料埋地管可以分实壁管和结构壁管两大类。一般压力管使用实壁管而排水管主要承受外压负载，用环刚度表示。环刚度与管材的惯性矩，弹性模量成正比与管径的立方成反比：S=IE/D3。使用实壁管不如使用结构管经济，达到同样环刚度的结构壁管要比实壁管节约材料50—70%。结构壁管共有六种类型，分别是PVC双壁波纹管，PVC加筋管，HDPE双壁波纹管，HDPE缠绕管，克拉管和玻璃钢夹砂管。

　　目前使用最多的是：ф500mm以下的PVC双壁波纹管，PVC加筋管，HDPE双壁波纹管。
ф500mm以上HDPE双壁波纹管、克拉管、缠绕管和玻璃夹砂管。在这六种结构壁管中，大口径HDPE双壁波纹管优点最突出，主要是原料最省、成本最低、生产效率最高、整体性好、施工方便、使用最安全。

4、发展大口径HDPE双壁波纹管制造技术
4．1 大口径HDPE双壁波纹管国外加工设备的引进：
从1996年开始中国开始从国外引进大口径HDPE双壁波纹管成套加工生产线，最早是山西塑料总厂引进加拿大科玛（CORMA）生产线，接着安徽国风公司引进德国尤尼卡（UNICOR）生产线，到2001年已有近十家企业看好大口径HDPE双壁波纹管的市场，陆续引进国外生产线，不完全统计见表1：
表1 国外大口径HDPE双壁波纹管生产设备厂家在中国主要用户
国家厂家最大直径中国的用户
德国 UNICOR 到1200mm 安徽国通、郑州塑料、杭州东冠
加拿大 CORMA INC 到1200mm 山西塑料总厂、上海绿威等
德国 FRANKISCHE 到800mm 山西铝制品厂、江苏星河
德国 DROSSBACH 到1200mm 天津塑料机械、昆山罗德斯、大连三塑
德国 HEGLER ——
当时中国人根本不会制造，由于整条生产线和模具、零部件售价太高，开始由中国的塑机厂替代他们修复模具，更换零部件。

4．2 国产设备的开发
2001年由无锡桥联公司开始引进国外先进技术开发出第一台国产大口径HDPE双壁波纹管生产线，并在江阴“银达来”公司投产，接着第二条生产线在无锡海捷投产，第三、四、五条生产线在天津博通、焦作、浙江诸暨海亮投产，接着山东中云引进国外技术生产出合格的生产线。无锡华光、上海金纬陆续投入开发研制并且推出国产设备。从2001年到2003年底，由上述四家企业推出二十多条生产线陆续投入生产。国产设备的开发成功使设备造价从2000多万元降到500—600万元，为中国大口径塑料埋地管的推广立下汗马功劳。现在以华光为代表的厂家正在为国家设备质量的提高而不断改进。

4．3 大口径HDPE双壁波纹管生产线主要特点
大口径HDPE双壁波纹管生产线由挤出机、双壁成型挤出机头、双壁波纹成型机、成型模具、冷却喷淋箱和后联设备组成。其中关键设备是波纹成型机。对≤500mm以下管材可使用卧式成型机，它分封闭式和开放式两种。开放式生产稳定、维修方便，国产设备的代表厂家是大连北方公司。对≥500mm以上的管材必须采用立式成型机，早期是“履带式”设计，把成对的成型模块一对接一对地固定在同步相对循环移动的两履带上，形成一排移动中的成型模块。热熔态的外壁就在压力和真空下形成波纹外管，波纹外管再和平直的内管熔接成双壁波纹管。改进后的是“梭式”设计，成对的成型模块不再固定在履带上，而是沿矩形轨道循环移动。在成型工作区成对模块慢速移动，离开工作区后模块沿外侧轨道快速度返回。梭式设计的特点是只需数量较小的模块，可以降低投资和能耗，可以把51对模块减少到12对。

该生产线的主要特点是：“二机共挤、分层分流，内正外负成型工艺”。关键设备是模头、模块、波纹成型机。其中使用“超冷式”内冷却系统对大口径管材冷却成型尤为重要。

[ 本帖最后由 blue66 于 2008-4-15 10:10 编辑 ]