给水钢塑复合管的发展

钢塑复合管在给水管网中的应用一、 钢塑复合管的特性供水管网中常用的管材主要分为金属管和非金属管，金属管主要有钢管、球墨铸铁管和有色金属管，非金属管有水泥压力管和塑料管。钢塑复合管产品是以钢管为基管，在其内外表面粘结塑料防腐层的复合产品，该产品自面世以来，发展迅速，至今已发展成为口径覆盖范围广，连接方式、内外防腐形式可满足各种工况，适应在各种供水环境中使用的一种管材。钢塑复合管以其优异的综合性能得到供水行业的广泛认可，逐渐成为供水管网中不可或缺的第三大类管材。钢塑复合管克服了钢管存在的易锈蚀、有污染、使用寿命短和塑料管存在的强度低、膨胀量大、易变形等缺陷，而又具有钢管和塑料管的共同优点，其优异性能主要体现在以下几个方面：1）优良的机械强度：具有较高强度、刚性、抗冲击性，承压性能稳定，抗拉强度达到275〜320MPa，是纯塑料管的7〜8倍，该特性保证了管道在爬坡、穿越及沉降不均等较恶劣的地形下管路系统的安全。2） 水力性能：钢塑复合管内壁曼宁相糙系数n的变化范围为0.0081-0.0091，内壁光滑，不结垢，输送流体时，流体阻力小，在相同的使用环境、同等管径及压力条件下比金属管材水头损失至少减少30%；该结构集刚柔于一体，可迅速消除管道系统内的压力冲击，不产生水锤噪音。3） 卫生性能：钢塑复合压力管卫生无毒，符合GB/T17219《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全性评价规范》（2001），可用于直饮水输送。不混生细菌，塑料涂层不吸水，也不溶解出有害杂质，可以保持输送水质的纯净度。4） 耐腐蚀性能：钢塑复合管外壁为镀锌层或塑料层加镀锌层，耐酸、碱、盐的腐蚀，在一般的使用环境下，无需作防腐处理即可安装，节约了工程费用。钢塑复合管的这些特性满足供水管网对供水管材选型安全性、可靠性、节能性、经济性的要求。二、国内外应用现状钢塑复合管在发达国家的使用已比较成熟，北美、日本是钢塑复合管的主要消费地区，如美国、日本等国的输水管道有70%-90%的管材采用钢塑复合管，北美地区年消耗钢塑复合管金额约占世界钢塑复合管产品消费市场的近1/4。在国内，钢塑复合管的使用已从刚开始的上海、北京、深圳、杭州、重庆、福州和苏州等地扩展至郑州、合肥、乌鲁木齐、拉萨及一些三、四线城市。就其产量而言，由于目前国内没有权威的机构专门就其产能及市场需求、消费情况进行分析调查，据中国建筑金属结构协会给水排水设备分会钢塑管联合会和中国市场监测中心提供的数据，近两年国内的钢塑复合管年产量已超过300万吨。钢塑管行业的产品更加多品种和系列化，钢塑管的应用也扩展到多个领域，在城建给排水、市政供水、消防供水、燃气管道等多领域都开发出了相应的产品。从给水和供水领域看，当前国内主导产品为涂塑复合钢管、衬塑复合钢管及双面涂覆消防给水管道，随着行业的进一步发展，大口径双面涂覆钢管也将得到应有的重视与发展。三、钢塑复合管的种类及连接方式（一）钢塑复合管的种类1、外镀锌内涂塑复合钢管内涂塑钢管是以镀锌钢管为基管，内壁涂高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂或环氧树脂涂料。采用前处理、预热、内涂装、流平、后处理工艺制成的给水涂塑复合钢管。内涂塑钢管执行的标准为GB/T28897-2012《钢塑复合管》1）涂塑生产线设备构成及生产工艺流程涂塑生产线主要由以下几部分组成：输送系统、吹扫吸尘装置、预热炉、内吸（喷）凃系统、固化炉、强冷室、检查工位、自动加盖机构、钝化装置、喷码机、贴标机、自动打包系统以及电控系统等。生产工艺流程如下：2）主要塑层材料及要求主要塑层材料为PE、EP，其性能要求分别如表1、表2：表1.聚乙烯粉末的性能项目指标检验方法密度，g/cm3>0.91GB/T1033拉伸强度，Mpa>9.80GB/T1040断裂伸长率，%>300GB/T1040维卡软化点，。C>85GB/T1633不挥发物含量，%>99.5GB/T2914表2.环氧树脂粉末的性能项目指标检验方法密度，g/cm31.3-1.5GB/T1033粒度分布，%筛上150》mW3；筛上250》mW0.2GB/T6554不挥发物含量，%三99.5GB/T6554水平流动性，mm22-28GB/T6554胶化时间，s<120(200C)GB/T6554冲击强度，Kg.cm三50GB/T1732弯曲试验（①2mm）通过GB/T6742卫生性能符合GB/T17219的要求3）产品主要规格尺寸（见表3）表3.涂塑复合钢管规格尺寸表公称口径mm公称外径mm钢管厚壁mm涂层厚壁mm钢管长度mm聚乙烯涂层环氧涂层1521.32.8>0.4>0.360002026.92.8>0.4>0.360002533.73.2>0.4>0.360003242.43.5>0.4>0.360004048.33.5>0.4>0.360005060.33.8>0.4>0.360006576.14.0>0.4>0.360008088.94.0>0.5>0.356000100114.34.0>0.5>0.356000125139.74.0>0.5>0.356000150165(168.3)4.5>0.5>0.356000200219.16.5>0.6>0.3560004） 主要使用环境外镀锌内涂塑钢管主要用于城市建筑给水管，市政给水管等，工作温度为0到50°C。5） 连接方式（1）连接方式外镀锌内涂塑复合钢管的连接方式与传统镀锌管基本相同，管径在 DN15mm-DN100mm的管道，均采用丝口连接；管径大于DN100mm时宜采用法兰或沟槽式卡箍连接a.螺纹连接螺纹连接主要连接管径在DNIOOmm以下，公称压力为1.0MPa以下的钢塑管。采用螺纹连接时，需要先在管端加工螺纹，连接时选用的管配件，必须是符合CJ/T137标准的衬塑管配件，连接时在管件内涂上厌氧密封胶或耐热橡胶圈，再用扳手或管钳拧紧，其安装示意图如图1。这种连接方式适用于城市建筑给水管道连接。图1.涂塑管材螺纹连接安装示意图 图2.法兰连接结构示意图b.法兰连接法兰连接工作压力可以达到4.0MPa以上，适用于地形起伏、压力变化大、地质变化大的情况。钢塑管的法兰连接有两种实现形式，一是带法兰的钢塑管在制造时都把塑料衬层从管内延伸到法兰的贴合面，连接后能保证钢塑管的塑料衬层紧密地连接起来，从而能保证管道系统的安全运行。二是将法兰焊接在钢塑管上，然后进行打磨处理，使清洁度达到St3级后进行塑层补涂，之后将特制的套环粘结到钢管内壁，再用胀头将不锈钢环压紧套环，使套环与塑层紧密贴合，然后进行连接（其结构示意图见图2）。用于法兰连接的螺栓、螺母安装后需要进行防腐处理。图3带有保护环的沟槽式连接结构示意图图3带有保护环的沟槽式连接结构示意图c.沟槽式连接目前DNIOOmm以上钢塑复合管，大多采用沟槽式连接，管配件也多为涂塑复合的管配件。沟槽式管配件由国外引入，安装方便，简单的说就是先将钢管进行压槽，然后用卡箍将管子连接起来。因为涂塑钢管现场压槽存在涂塑层被破坏/或严重破坏，以及现场截断的钢管压槽后再连接的管路存在安全隐患的问题，专门开发了适用于钢塑管连接用的管端保护环带有保护环的沟槽式连接安装详见图3。管端保护环为厚度0.8~1.0mm的不锈钢衬套。衬塑管安装连接时采用保护环对管端进行保护，能有效避免现场压槽施工造成的缺陷，再配合液体环氧对管端面进行涂覆防护，能有效杜绝管道内输送介质渗入管端连接面，隔绝了输送介质与钢塑管切割端面接触，延长钢塑管管路系统的寿命。其次，根据CECS：125-2001《建筑给水钢塑管管道工程技术规程》及CJ/T120－2008《给水涂塑复合钢管》标准的规定，涂塑复合钢管在施工现场不可压槽或切断后再压槽连接。但如果能正确安装使用管端保护环，这一难题便可迎刃而解，可减少涂塑钢管二次安装、现场修补以及工厂定制等不必要的麻烦。2、外镀锌内衬塑复合钢管衬塑生产线主要特点及生产工艺流程先利用高压空气将钢管内壁吹扫干净，使得钢塑结合更加容易；加热加压贴合工位采用中频加热方法，加热线圈从一端逐步加热至另一段，塑料管在内压工况下将壁壁之间的空气挤出，然后迅速水冷，达到紧密贴合效果；塑料内管的初切、精切均采用无屑切割机切割，不会有屑产生，污染成品管内壁，确保产品品质。其生产工艺流程如下：主要塑层材料及其性能要求给水内衬塑复合钢管主要塑层材料为PE、PE-X、PE-RT等，对其性能要求如下：给水用内衬聚乙烯(PE)钢塑管的内衬塑料材料应符合GB/T13663对塑料材料的要求；冷热水用内衬耐热聚乙烯(PE-RT)钢塑管的内衬塑料应符合CJ/T175对塑料材料的要求;冷热水用内衬交联聚乙烯(PE-X)钢塑岱的内衬塑料材料应符合GB/T18992.1对塑料材料的要求；产品主要规格尺寸(见表4)表4衬塑复合钢管规格尺寸表

公称口径（DN）公称外径mm钢管壁厚mm衬塑管壁厚mm钢管长度mm1521・32.81・5±0.260002026・92・81.5±0.260002533・73.21.5±0.260003242.43・51.5±0.260004048・33・51.5±0.260005060・33・81.5±0.260006576・14.01・5±0.260008088・94.02.0±0.26000100114.34.02.0±0.26000125139.74.02.0±0.26000150165(168・3)4.52.5±0.26000200219.16・52.5-0.5600025027373.0-0.56000300325103・0卄 -0.5 60004）主要使用环境外镀锌内涂塑钢管主要用于城市建筑给水管，市政给水管等。冷水型工作温度:0°C〜50°C。热水型工作温度：长期稳定温度在0°C〜70°C，短时可达95°C。5）连接方式及管端保护环的使用衬塑钢管连接方式与涂塑钢管相同，需要注意的是衬塑管道与管配件连接时，要求接口处必须用生料带缠绕，以保证整个管道处于保护之中。管端保护环同样适用于衬塑复合钢管的连接。3、双面涂覆消防给水管1）生产线主要设备组成及生产工艺流程消防管生产线一般由输送系统、吹扫吸尘装置、中频加热设备、红外加热保温炉、内吸外喷设备+补喷系统、固化炉、强冷室、贴标机、检查工位、自动加盖机、自动打包系统以及电控系统等组成。生产工艺流程如下：钢管检验I—端部处理卜内外抛丸处理卜预热卜涂敷卜固化4冷却+修磨+检验斗印字f包装卜入库2）环氧粉末的性能要求双面涂覆消防给水管使用的涂料为熔结型高防腐环氧树脂粉末，该类粉末除了满足管道能供水的性能指标（见表1）外，还增加了能满足火灾环境下耐高温性能的要求。双面涂覆消防给水管执行标准为由公安部天津消防研究所主持制定的GB/T5135.20《自动喷水灭火系统第20部分：涂覆钢管》和GB/T28897-2012《钢塑复合管》。3）产品主要规格尺寸（见表5）表5.双面涂覆消防给水管规格尺寸表公称口径公称外径钢管壁厚外涂层厚壁内涂层厚度钢管长度(DN)mmmmmmmmmm2026・92・8>0・3>0・360002533・73・2>0・3>0・360003242.43・5>0.3>0・360004048・33・5>0.3>0・360005060.33・8>0.3>0・360006576・14・0>0.3>0・360008088・94・0>0.35>0.356000100114.34・0>0.35>0.356000125139・74・0>0.35>0.356000150165(168・3)4・5>0.35>0.356000200219・16・5>0.35>0.3560002502737>0.35>0.35600030032510>0.35>0.3560004）主要使用环境该类型管道主要用于城镇消防给水管道，使用环境温度为-30°C至80°C（峰值760D常规使用压力：0.1MPa—2.5MPa。该产品涂覆材料中添加了阻燃材料，使得该产品的耐温性能与其它同类产品相比得到提高，使之在周围环境温度急剧上升时也不会影响使用。5）连接方式该类管道的连接方式与涂塑钢管相同。4、大口径双面涂覆钢管

该产品以直缝焊管或螺旋焊管为基管进行内外涂装，按管端结构分有三种形式：管端带法兰，内外涂环氧钢管；管端内衬不锈钢环，内涂环氧外涂聚乙烯或内外涂环氧钢管；一端焊接承口，内外涂环氧钢管。1）涂层性能要求（见表6）表6.大口径双面涂覆钢管涂层性能要求内涂层外涂层涂层材料环氧树脂环氧树脂聚乙烯2PE3PE附着力1〜2级1〜2级230N/cm270N/cm2100N/cm电火花试验试验电压1.5KV试验电压1.5KV涂层厚度0.8〜1.0mm时试验电压4KV；涂层厚度〉1.0mm时试验电压5KV；试验电压25KV试验电压25KV试验方法CJ/T120CJ/T120CJ/T120GB/T23257GB/T23257卫生性能符合GB/T17219,并具有省级及省以上涉及饮用水卫生安全产品卫生许可批件2）产品规格及涂层厚度（见表7）表7.大口径双面涂覆钢管产品规格及涂层厚度公称口径DN内面塑料涂层外面塑料涂层环氧树脂环氧树脂聚乙烯2PE、3PE普通级加强级普通级加强级普通级加强级300>0.35>0.35>0.4>0.8>1.2>2.2>2.9350>0.35>0.35>0.4>0.8>1.3400450500550>0.4>0.4>0.45>1.0>1.5600650700750800>0.45>0.45>0.5>1.2>1.8850900110012003） 产品主要使用环境该产品执行的标准为GB/T28897-2012《钢塑复合管》，主要用于城市水厂的原水、自来水、城市中水的输送管道。使用环境温度：0°C至50°C。4） 连接方式大口径内外涂塑钢管的连接方式有焊接连接、承插式连接、法兰连接及焊环卡箍连接。a、焊接连接管子通径DN2600mm—般选用焊接连接，由于焊接后整个管道融为一体，不再存在影响管道泄漏的其他因素，所以埋地铺设的管道多选用这种连接方式。美国的ANSI/AWWAC213和ANSI/AWWAC210标准对涂塑钢管的焊接连接专门作了规定。若采用焊接连接，涂塑时管子两端内外各留100mm不涂，焊后将焊缝两端清理后进行补涂塑料粉末。焊接后补口的涂层结构见图4。图4.焊接连接结构示意图 图5.焊环卡箍连接结构示意图b、焊环卡箍连接在涂塑管的两端分别焊上一道预制好的钢环，两个钢环之间有密封垫圈，用专用的卡箍将两段管子连接在一起并压紧垫圈，其结构形式如图5。c、承插式连接采用承插式连接的涂塑钢管在涂塑前先将钢管加工出承口端和插口端，然后再进行涂塑承插式连接有两种形式：（1）对于DN>600mm的钢塑管，其结构形式见图6,安装时承口和插口之间装有胶圈。（2）对于DNW600mm的钢塑管，只加工承口（形状类似于铸铁管），插口就是钢管本身，安装时，承口与插口之间只装一个垫圈，其结构形式见图7。钢骨胶圈 鞍 鵜前噓承匚鸚图6.DN>600mm钢塑管承插式连接示意图图7.DNW600mm钢塑管承插式连接示意图d、法兰连接，参见外镀锌内涂塑复合钢管的法兰连接。四、行业发展方向1、进一步加强行业自律由于钢塑复合管市场准入门槛低，个别生产企业为降低成本，简化生产工艺甚至利用低品质塑料或添加回收料，以次充好，个别企业过分减薄基管和塑料壁厚，扰乱整个钢塑复合管行业的发展。现阶段产品标识不科学、不规范，加上品种繁多和片面宣传，导致市场混乱用户选材无所适从，同时由于业内企业在生产技术、原料选择、生产设备配置等方面本身存在同质化，市场上产品相互模仿，导致国内钢塑复合管产品在技术指标、品质等方面也表现出明显的同质化现象。因此规范提高行业发展质量做到以下两点非常重要：（1）培养一批实力雄厚，愿意在规范生产，技术创新，售后服务等多方面大力投入的企业，带动行业规范发展。鼓励和支持企业在现有条件的基础上加大对材料改良、工艺创新方面加大研发投入，加快产品更新步伐和产业升级。（2）加强行业自律，推行“CBW”标识产品质量认证：“CBW”是“chinabuildingwater”三个英文单词的第一个字母，表示中国建筑给水。该认证由给水排水设备分会和国家专业检测机构的专家组成审查组，从工厂的基本条件、质量管理、产品质量、用户服务等四个方面、十四个条款对企业进行评审，经评审合格的厂家发给“钢塑管产品质量认证证书”，并允许企业在出厂的钢塑管产品上打上“CBW”标识。经过认证审查或换证审查，目前钢塑管行业已经有十四家企业获得了'CBW”标识的认证证书。早在几年前，北京地铁供水管道招标中，就明确规定参加投标的企业必须是通过“BW”标识认证的企业，所以建议水协管道部在在钢塑工程的招投标中明确提出，重大工程选用钢塑管时一定要认准“CBW”标识，这是把好工程质量关的重要环节。2、 大口径钢塑复合钢管将得到更大的发展我国的钢塑复合管是近十年才开始在给排水领域得到规模发展，国内企业在钢塑复合管的设计、新产品研发和生产技术、安装技术等层面的整体发展水平和日本、欧美等发达国家仍有差距，在目前国内各种给水管材领域的应用占比仍不是很大，国内企业钢塑复合管技术前进之路仍在继续。钢塑复合管作为一项节能环保的新型建材，企业应进一步加强生产过程的工艺质量控制，着