• 鋼骨架塑料複合管
    鋼骨架塑料複合管

    一、鋼骨架塑料複合管産品特點、規格及应用

    1.1産品特點

    鋼骨架塑料複合管材(件)是一种集钢材与热塑性塑料两种材料优点于一身,有着优良的综合性能的新型复合管材産品。钢塑两种材料以结构复合方式复合。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(如圖1.1和圖1.2)。管道采取電熔和法蘭連接兩種方式(如圖1.3和圖1.4),連接處強度不低于管材本體。

       image002.jpg           image004.jpg

    1.1 金属骨架塑料复合管材截面示意圖           圖1.2 管件结构示意圖

    image006.jpg          image008.jpg

    1.3 電熔連接                        1.4 法蘭連接

     

    鋼骨架塑料複合管具有防腐、不结垢、光滑低阻、保温、不结露、耐磨、质轻等塑料管的共同特点,而且其独特的结构还造就了如下特点:

    1)抗蠕變性能好,持久機械強度高

    由于塑料在常溫及應力作用下會發生蠕變,在較高持久應力下會發生脆性斷裂,因此純塑料管材的許用應力及承壓能力較低。而鋼材的機械強度約是高密度聚乙烯塑料的10倍左右,且在聚乙烯使用溫度范围内十分稳定,不发生蠕变。将钢骨架与聚乙烯塑料复合后,钢骨架可有效地约束塑料的蠕变,使塑料本身的耐应力水平也大大地提高。因此鋼骨架塑料複合管材的许用应力与聚乙烯管材相比有大幅度提高。

    2)耐溫性能好

    聚乙烯管材的強度在其使用溫度範圍內一般隨溫度提高而降低,溫度每提高10℃其強度約降低10%以上。由于鋼骨架複合管強度約2/3是由鋼骨架所承擔,所以其強度隨使用溫度的提高而降低的程度低于聚乙烯管材。實驗結果表明每提高10℃,鋼骨架塑料複合管强度降低5%以下。

    3)剛性、耐沖擊性好、尺寸穩定性好,又有適度柔性,剛柔相濟。

    鋼的彈性模量通常是高密度聚乙烯彈性模量的200倍左右,由于钢骨架的加强作用使鋼骨架塑料複合管的刚性、耐冲击性及尺寸稳定性优于纯塑料管材,同時由于网状钢骨架本身又是一种柔性结构,从而使复合管在轴向也有一定柔性,因此该管材具有刚、柔结合的特点,从而使装卸、运输、安装的适应性及运行的可靠性好。地上安装可节省支座数量,成本低,地下安装可有效承受由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷。中小管径可作适当弯曲随地势起伏布置,节省管件。

    4)熱膨脹系數小

    由于普通碳鋼線膨脹系數爲10.612.2×10-61/℃),聚乙烯管材線膨脹系數爲170×10-61/℃),鋼骨架塑料複合管在网状钢骨架的约束下,复合管材的热膨胀性大大改善,低于常用的塑料管材。通过测试,鋼骨架塑料複合管线膨胀系数为35.435.9×10-61/℃),僅是普通碳鋼管材33.4倍。實驗結果表明,埋地安裝時一般可不用熱補償裝置,管材采用蜿蜒狀鋪設即可起到吸收(或釋放)膨脹的作用,從而使安裝成本降低。

    5)不會發生快速開裂

    純塑料管特別是大口徑純塑料管在持久環向應力的作用下,易産生突發外部載荷、局部缺陷、應力集中等造成的快速開裂(瞬間幾百米至千米以上),因此目前國際上對管材塑料的抗快速開裂性能提出了很高的要求。由于鋼網的存在使塑料的變形及應力均不會達到其産生快速開裂的臨界點,因此從理論上講鋼骨架複合管不存在快速開裂,實際試驗也證明了這一點。

    6)鋼、塑兩種材料複合均勻可靠。

    目前市场上的钢塑复合管由于钢、塑之间的复合是连续規范的界面。长期使用在交变应力的作用下易脱层,导致连接处泄漏,内部出现瓶颈状收缩,堵塞介质流动。与其相比,鋼骨架塑料複合管是网状结构,钢网与塑料互相交织浑然一体,复合表面积大而不規则,两种材料互相约束力大而均匀,应力集中小,不会发生脱层现象。

    7)雙面防腐

    鋼骨架複合在塑料之中,管材內外表面具有相同的防腐性能,耐磨,內壁光滑,輸送阻力小,不結垢,不結臘,節能效果明顯,用于地埋及有腐蝕性環境條件下十分經濟方便。

    8)自示蹤性好

    由于钢骨架的存在,使埋入地下的鋼骨架塑料複合管可以用通常的磁性探测的办法寻找定位,避免由于其它挖掘工程而造成的**。而这种**是纯塑料管及其它非金属管发生较多的**。

    9)産品結構性能調整方便靈活

    可以通過改變鋼線直徑、強度、網格間距、塑料層厚度、塑料種類來調整産品的結構與性能,以滿足不同的耐壓、耐溫、防腐要求。

    10)制造成本低、性能價格比高、市場競爭力強

    材料成本是管材制造成本的主體,鋼材價格是塑料價格的1/3左右,而鋼骨架塑料複合管的钢丝与塑料的用量比在1.2:1左右,所以较大直径鋼骨架塑料複合管的制造成本低于功能与其相同的塑料管材,从而具有更强的市场竞争力。

    上述特点决定了鋼骨架塑料複合管优越的安全可靠性和经济性,其不仅能满足目前普通塑料管适用范围内的要求,而且可以更大程度地适用于各种工業领域,取代不锈钢等金属防腐管材。

    1.2産品規格及參數

    1.2.1管材系列

    1.1 管材系列

    公稱內徑Dnmm

    65

    100

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    500

    公稱璧厚emm

    9

    9

    12

    12.5

    12.5

    12.5

    15

    15

    16

    公稱

    壓力

    MPa

    工業

    2.5

    1.6

    2.0

    1.6

    1.25

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    燃氣

    1.0

    0.8

    0.8

    0.7

    0.8

    0.5

    0.8

    0.44

    0.8

    0.44

    0.8

    0.44

    0.8

    0.44

    0.8

    給水

    2.5

    1.6

    1.6

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    1.0

    1.6

    工業

    增強型

    4.0

    4.0

    3.2

    3.2

    3.2

    3.2

    2.5

    2.0

    2.0

    注:公稱壓力是管材在预期寿命50年,輸送20℃且相对管材塑料具有化学稳定性的介质時允许使用的**壓力,若实际使用壓力高于公稱壓力,应调整钢骨架的强度,使産品爆破壓力≥使用壓力×3(输送介质是水)或爆破壓力≥使用壓力×3.0×1.6(输送介质是燃氣),若介質溫度高于20℃時,公稱壓力应进行修正。输送液化石油气(气态)時**工作壓力为0.1MPa ;输送液化石油气/混空气時**工作壓力为0.2MPa;输送人工煤气時**工作壓力为5KPa。

    1.2.2管配件系列

    各種規格配件包括11.25°彎頭、22.5°彎頭、45°彎頭、90°彎頭、三通、异径管件、電熔套筒,活套法兰,法兰盲板等。

    1.2.2.1 電熔管件:

    1.2電熔管件系列

           規格

    産品

    Dn65

    Dn100

    Dn150

    Dn200

    Dn250

    Dn300

    Dn350

    Dn400

    Dn500

    電熔套筒

    三通

    11.250彎頭

    22.50彎頭

    450彎頭

    900彎頭

    1.2.2.2 法蘭管件:

    1.3 法蘭管件系列

           規格

    産品

    Dn65

    Dn100

    Dn150

    Dn200

    Dn250

    Dn300

    Dn350

    Dn400

    Dn500

    三通

    11.250彎頭

    22.50彎頭

    450彎頭

    900彎頭

    1.2.2.3異徑管件:

    1.4 異徑管件系列

    Dn100-65

    Dn150-100

    Dn200-150

    Dn250-200

    Dn300-200

    Dn300-250

    Dn350-300

    Dn400-300

    Dn400-350

    Dn500-400

    1.2.2.4鞍型抽頭:

    1.5鞍型抽頭系列

    DN150/Φ63

    DN200/Φ63

    DN250/Φ63

    DN300/Φ63

    1.3産品的适用范围

    (1)       油田:油田集輸油管、汙水管、原油、成品油輸送管,油井注入聚合物管、鹵水處理管等。特別適用于高含硫的油、氣、水等介質輸送.

    (2)       市政建築:市政給排水、天然氣和煤氣輸送。

    (3)       船舶:船上汙水管、給排水管、壓艙水管等生活管系和結構管系。

    (4)       煤礦:水煤漿、煤層氣、粉煤灰管線。

    (5)       礦山:礦漿輸送管、工程用井管、泵送用管

    (6)       其他:冶金、有色、電力、飲食等行業用管。


    一、       鋼骨架塑料複合管原料性能要求

    2.1鋼骨架塑料複合管用骨架钢丝技术性能要求

    (1)       材質:Q235AGB700-80);

    (2)       退火狀態:抗拉強度=550650N/mm2

    (3)       表面鍍銅,鍍層均勻,不脫落,無漏鍍,鍍層厚度1~3μ

    (4)       鋼絲表面應光滑平整,不得有任何凸凹,刃傷等缺陷及油汙、灰垢等汙染;

    (5)       鋼絲直徑公差:φ±0.05mm

    2.2鋼骨架塑料複合管所用塑料性能要求

    鋼骨架塑料複合管用于承压管材,例如,燃氣管、排污管、給水管、输油管和工業用管,生产鋼骨架塑料複合管塑料采用高密度或中密度聚乙烯管道专用塑料,其性能指标如下:

    密度                                  0.93g/cm3(基礎樹脂)

    熔流率(熔融指數)                    0.40.6g/10min190℃,5 Kg

    揮發分含量                            350mg/kg

    炭黑含量                              2.0~2.5%

    熱穩定性(200℃)                     20min

    慢速裂紋擴展                          165h

    長期靜液壓強度                        8MPa

    2.3鋼骨架塑料複合管管件骨架性能要求

    2.3.1低碳鋼板   鋼骨架原料采用20鋼或合金鋼板。

    2.3.2表面鍍層   鋼骨架表面需鍍防鏽層,鍍層表面平整光滑、不脫落、無漏鍍、不得有油汙、灰垢等汙物。

    image011.png

       image014.gif 

    三、鋼骨架塑料複合管主要性能参数

    鋼骨架塑料複合管是一种承压管材,由于它独特的结构决定了鋼骨架塑料複合管具有集钢材和热塑性塑料两种材料优点于一身,同時也决定了鋼骨架塑料複合管具有**的性能特点。

    1)受壓開裂穩定性

    取長度爲100±10mm的管材樣品進行試驗,樣品置于液壓機板間進行緩慢下壓,1015S壓至管材直徑的50%,管材應無裂紋

    2)縱向尺寸收縮(110°,保持1h

    按《熱塑性塑料管材縱向回縮率的測定》GBT6671的規定进行测定为≤0.4%

    3)短期靜液壓強度試驗

    按《流體輸送用熱塑性塑料管材 耐內壓試驗方法》GB6111的規定进行测定。

    20℃,1h,壓力为:公稱壓力×2         無**

    80℃,165h,壓力为:公稱壓力×2×0.71           無**

    4)耐候性試驗

    按《塑料自然氣候暴露試驗方法》GBT3681規定方法,管材积累接受≥3.5GJ/m2老化能量後,仍能滿足上述(3)項性能要求。

    (5) 不圓度    

    按《塑料管材尺寸測量方法》GB/T8806测量,管材不圓度应不大于5%

    6)公稱壓力修正系数

    若輸送的液體介質溫度高于20℃時,公稱壓力应进行修正。其修正系数如表3.1

    3.1输送水公稱壓力溫度修正系数

    溫度t(℃)

    0t20

    20t30

    30t40

    40t50

    50t60

    60t70

    70t80

    公稱壓力修正系数

    1

    0.95

    0.90

    0.86

    0.81

    0.70

    0.60

     

    若输送的燃氣介质溫度高于20℃時,公稱壓力应进行修正。其修正系数如表3.2

    3.2输送燃氣公稱壓力溫度修正系数

    溫度t(℃)

    -20﹤t≤0

    0﹤t≤20

    20﹤t≤25

    25﹤t≤30

    30﹤t≤35

    35﹤t≤40

    公稱壓力修正系数

    0.9

    1

    0.93

    0.87

    0.8

    0.74

    7)線膨脹系數   管材線膨脹系數35.435.9×10-61/℃)

    8)管材允許彎曲半徑

    3.3 管材允許彎曲半徑

    規格(內徑 d)

    65~150

    200~300

    350~400

    500

    允許彎曲半徑Rmm

    80d

    100d

    110d

    120d

    注:管段上有接頭時,R不應小于200d


    9)表3.4架空敷設支架間距 

    規格

    50

    60

    80

    100

    125

    150

    200

    250

    300

    350

    400

    500

    支架間距(m

    3.0

    3.5

    4.0

    4.2

    4.5

    5.0

    5.4

    5.7

    6.0

    6.0

    6.0

    6.0

    10)管材爆破壓力

    管材爆破壓力≥公稱壓力×3

    11)表3.5管材環剛度

    規格

    150

    200

    250

    300

    400

    500

    環剛度(KPa

    47.52

    21.26

    16.05

    9.28

    7.32

    5.52

    12)鋼骨架塑料複合管输送介质溫度不宜超过80

    13)管材表面電阻爲>1013Ω×㎝

          體電阻率爲>1016Ω

          介電強度爲700KV/㎝

    (14)管材20℃時熱導率0.43W×(m×k-1

    15)管材介電常數2.33

    16)介電損耗:50Hz6×10-4

              103Hz8×10-4

              104Hz7×10-4

              105Hz6×10-4

    17)管道當量粗糙度:0.010

    18)海澄-威廉系數:140

     (19)  管材耐磨性

    在水速7~8m/s及水溫30℃—35℃的條件下,用直徑爲50mmHDPE管和鋼管進行試驗(水中混有15%的砂子)表明HDPE1600小時后腐蚀量为4mm,而同樣磨量對鋼管來說不到1000小時。

      


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