河南省(shěng)工程技術研究中心
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一、克拉管(guǎn)既熱態纏繞成型高密度聚乙烯纏繞結構壁管,HDPE纏繞結構壁管簡(jiǎn)介 HDPE纏(chán)繞結構壁管是以高密度聚乙烯(xī)樹脂為主要原材(cái)料(liào),采用熱態纏繞楊型工藝,以聚丙烯(xī)(PP)單壁波紋(wén)管為(wéi)支撐結構製成具(jù)有較高抗外壓能力的特殊結構壁管材。
二、 克拉(lā)管產品可(kě)分為PR、OP、SQ、VW三種係列,其中: PR、OP-主要用做埋地排水管道, SQ-主要用於製(zhì)造容器或窨井, VW-主(zhǔ)要用於三(sān)通(tōng)、彎頭、二次加工成型的管件, 產品中應用的是PR係列,該產品內表麵光滑、外部為異型增強結構,管(guǎn)材標準長度為6米,管內徑(jìng)範圍為DN300-DN4000,產品指(zhǐ)標 均達到GB/T 19472. 2-2004 B型結構(gòu)壁(bì)管(guǎn)標準及PREN-13476歐洲標準要求。
三、HDPE纏繞(rào)結構壁管的性能特點有如下幾點
1.熱(rè)態(tài)纏繞成型熔(róng)縫質量高 從擠塑機口模擠出的處於熔融狀態的平料帶和U型料帶,按預定的位置均勻(yún)的纏繞在加熱的滾筒模具上,保證了結構壁管熔接縫質量(liàng)。特別是結構設計(jì)中平料帶的熔接縫被聚乙烯包覆(fù)支撐(chēng)管所覆蓋,提高(gāo)了製品整體的抗外壓能力
2.安裝性能優(yōu)異 管道(dào)連接采用(yòng)在承口預(yù)埋電熔絲同材質承(chéng)插電熔連接技術(shù),連接質量高。可做到100%無泄露(lù),保證了管道係統壽命的相同性和運行的安全性。同時,由於(yú)該產品在同等應用條件下比其它管材重量輕,便(biàn)於運輸,施工方(fāng)便快捷,可降低施工費用,在應(yīng)用範圍,不需混凝土墊層和混凝土管基溝槽合格後即可直接敷管,基本上(shàng)呆做到邊(biān)開(kāi)挖、邊下管、邊回填,簡化了施(shī)工程序,縮短了工期。在工程驗收時,采用閉氣檢驗代替閉水試驗,既加快了驗收速度(dù),又節 閉水試驗中繁雜的工作(zuò)和大量的試驗費用.
3.較好的柔韌性 高密度聚乙烯纏繞結構壁管材在(zài)宏觀上上(shàng)具有很好的柔韌性,而局部管段又有很強的剛性和整體抗外壓能力,在有超重荷載路麵下使用時,可保證通行安全。由於管材的柔(róu)韌性,發生(shēng)地震、在麵不均勻沉降等地質活動時,也能將管道(dào)破壞損失降為較小,從而提高了公用設施抗震減災的能力
4.HDPE可(kě)循環回收使用,屬綠色環保型產品纏繞結構壁管的主要原材料高密度聚(jù)丙烯,無任何毒性,在生產過程中也無任何(hé)染物產生,廢管道可100%回收再利用(yòng)。確屬環(huán)保安全型綠色產品
5.抗腐蝕、耐老化、使(shǐ)用壽命確保50年(nián) 高密度聚乙(yǐ)烯具有極強的耐化學藥品腐蝕和侵蝕的(de)能力。因此纏繞結構壁管在輸送腐蝕性流體或在腐蝕性地土(tǔ)壤中敷設時,不須防腐處理,性能大大優於其它(tā)管材。該產品在設計過程中,選擇合理的產品結構形式,確保塑管的使用(yòng)壽命在50年以上,並在壽命期內免維護(hù)
6.管內壁(bì)糙率低,輸水量大 繞結構壁管產品內壁糙率N約為(wéi)0.010,因此輸送流體時比摩阻小,相對同內徑(jìng)其它客票和,在同等使用條件下輸水量較水泥管可大幅度提高。因此可用內徑較小的纏(chán)繞結構壁管替代內徑較大的水泥管 在應用中,同等(děng)條件下使(shǐ)用纏繞結構壁管的工程和可靠性與傳統管材相比都(dōu)將提(tí)高,綜合效益(yì)明顯,特別是在施(shī)工場地狹窄、建築密集、地下管線複(fù)雜和交通繁忙路段(duàn)以及在酸堿性土壤鋪設時,更具優越性
四(sì)、生產原材料(liào)介紹
主要原(yuán)材料:為(wéi)HDPE(高密度聚(jù)乙烯(xī)),我公司主要選用北京燕山石化公司6100M、大韓油化P600,前者為(wéi)專門按照克拉管的要求而開發,後者為給水管材(cái)級(jí)材料;
輔助原材料:管材外壁螺旋增強材料為PP,即聚丙烯,其(qí)彈性模量和熱變形溫(wēn)度高於聚(jù)乙烯,起到增強抗外壓能力、提高環剛(gāng)度的作用。
選用北(běi)京燕山石化8101。
電熱(rè)元件:管材承口預埋電熱(rè)元件為(wéi)黃銅(tóng)絲,由天津有色金屬拔絲有限公司提(tí)供。
五、主要成型工藝-熱態纏繞成型
從擠(jǐ)塑機口模擠出的190 ℃的平料(liào)帶和U型(xíng)料帶按預定的位置均勻地纏繞(rào)在(zài)加熱的鋼製輥筒模具上,自然冷卻後保證了管材熔(róng)接縫質量。l特別是結構設計中平料帶的熔接縫被包覆(fù)支(zhī)撐管所(suǒ)覆蓋,也提高了管材熔接(jiē)縫質量及製品整體的抗外壓能(néng)力 。
主要生產工藝流程:
l纏繞:熱態纏繞(rào)成型工藝熔融狀態的(de)HDPE平料帶及包覆(fù)PP的圓形加強筋同步纏繞在加熱到預定溫度的鋼模上

切削(xuē):承、插口按既定尺寸成型

脫模:管材從模具上(shàng)脫離

修(xiū)整:使外觀平(píng)滑(huá)規範電(diàn)熔絲

預(yù)埋:承口預埋電熱熔絲

檢驗:判定產品狀態

六、產品對比
6.1、克拉管(guǎn)與雙壁波(bō)紋管的比較
所述HDPE高密度聚乙烯管是(shì)指:
產品名稱:高密度聚乙烯(HDPE)纏繞增強管(下稱:纏繞增強管)
采用標準:管材必須符合GB/T19472.2-2004規定的B型(xíng)結構壁(bì)管;
連接方式:采用承插式電熔(róng)連接方式的(de)纏繞管材。
本文所述HDPE雙壁波紋管(guǎn)是指(zhǐ):
產品名稱:高(gāo)密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管(下稱(chēng):雙壁波紋(wén)管);
采用標準:管材必須符合GB/T19472.1-2004規定的(de)B型結構壁管;
連接(jiē)方式(shì):緊力型承插式填(tián)料連接。
1、生產工藝比較
纏繞增強管 是全程采用計算(suàn)機控製熱態纏繞並采用(yòng)自然風滾(gǔn)動冷卻,結構壁無內有應力,無焊縫,管材壁厚(hòu)均勻。纏繞成型生產的大口徑(jìng)管,主要生(shēng)產(chǎn)DN300mm―DN4000mm,采用(yòng)螺旋肋管(guǎn)加強,大大增加(jiā)了管材的(de)環剛度。環剛度超過20 KN/m2,並且根據工程要求環剛度還(hái)可以連續可調,可埋深可達20m。
而雙壁(bì)波(bō)紋管是通(tōng)過(guò)直接擠出兩個同(tóng)心管胚,並經吸塑成型的管材。屬擠出成型(xíng)工(gōng)藝。由於擠出成型管(guǎn)的口徑與設備口模成比例(lì)當達到一定口徑時,設備開發成(chéng)了技(jì)術難題且提高了生產成本,所以生產管(guǎn)材的口徑較小,主要生產DN600mm以下管材,另外由於雙壁波紋管雙壁(bì)複合程度(dù)不好,在受壓時容易出現(xiàn)內外壁分層,且外層肋形壁薄,受力能力差,受擠壓時出(chū)現凹陷等現(xiàn)象,因此環剛度低,口徑越大,安全性(xìng)越低,國內雖有少數廠家可生(shēng)產DN1200mm以下的管材,但實際應用案例不(bú)多。
2、原材料比較
同等管徑的纏繞增強(qiáng)管的重量要比雙(shuāng)壁波紋管重60%以上,並且為了保證其品(pǐn)質上的柔性和接口良(liáng)好的熔接性能必須用100%的全新原材(cái)料,所以生產出(chū)來的的管材質量可靠穩定。而雙壁波紋管擠出工藝簡單,管(guǎn)材結構上相對分層的雙壁,管材失(shī)去了柔性;並且生產時添加再生料往往超過70% ,增加了管(guǎn)材的品質的不穩定和脆弱,改變了(le)管材的柔性和熔體質量流動(dòng)速率,造成管(guǎn)材外觀(guān)不光滑,並且環剛度和焊(hàn)縫拉伸強度降低,容易在地質上有不均勻沉降的(de)地區造成斷管、裂管。由於這種管材(cái)在生(shēng)產過程中(zhōng)添加的再生料遠遠大於聚乙烯材料,所以就會(huì)出現在市麵(miàn)上可以用很低的價格就能買到(dào)這種管材(cái)。
3、連接方式比較
纏繞增強管采用的(de)連接方式是:“承插式電熔連接”,這種管材它一端為內嵌電熔絲的承(chéng)口,另一端為平壁插口(kǒu)(承口(kǒu)和插口見下圖),施工時隻需將插口 放入承口,電熔絲通上電即熔為一體,全程幾十公(gōng)裏長的管道(dào)猶如一(yī)根(gēn)整管。
承插式電熔連接具有以(yǐ)下優(yōu)點:
a、承插口(kǒu)完全熔合,接(jiē)口處剛(gāng)度和強度與管材本體一致,屬於本體連接。當管道受(shòu)力產生變形,變形將順暢地通過接頭分散到整段管上不會在接頭處形成應(yīng)力集中。在軟基或灘塗等地質狀況複雜地區,地基經常發生不(bú)均勻(yún)沉降,采用承插(chā)式電熔連接纏繞增強管就如一根整管一樣充分發(fā)揮其密封(fēng)性和柔性等特點(diǎn),適應地質變化。在地質不穩定地(dì)區,頻繁重載荷作(zuò)用的埋地敷設,采用承插式電熔連接的纏繞(rào)管有極強的(de)抗衝擊能力。而(ér)這對於雙壁波紋管是不可想象的。
b、采用(yòng)承插式電(diàn)熔連(lián)接的纏繞增強管是真正能夠讓施工快捷,並且在有(yǒu)地下水(shuǐ)且排降水困難時、容易塌坊(fāng)地區及長時開挖會影響交(jiāo)通、建築物及人員安(ān)全時,采用承插式電熔連(lián)接的(de)HDPE纏繞增(zēng)強管可以做到邊(biān)開挖邊敷管邊回填。由於接口為本體連接,抵抗(kàng)應力能力強,管道可以在溝(gōu)槽邊焊接後,以一整段一整段管放入溝槽,除(chú)與(yǔ)其它塑料管材一樣要求有嚴(yán)格的回填的密實度外,對於溝槽的平整(zhěng)度(dù),溝槽開挖寬度,以及放坡等要求較低,減少了開挖量和外運地土方量。然(rán)而雙壁波紋管不但要注重溝(gōu)槽的(de)平整度,增加工程量(liàng),而且采用密封(fēng)圈(quān)連(lián)接,此種(zhǒng)連接(jiē)采用了(le)聚乙(yǐ)烯以外的材料,使得管道係統(tǒng)的有較大溫差的情況下,接頭處因(yīn)膨脹係數的差別可能出現漏水、或塑性變形,影響(xiǎng)管道係統的通流能力和密封性。在通常情況下,聚乙烯材(cái)料抗老化能力、壽命長都是無可否認的,但由於現有雙壁波紋管接頭都采用(yòng)橡膠密封圈,橡(xiàng)膠材料的耐老化能力及壽命(mìng)遠遠低於聚乙烯材(cái)料,且橡膠材料不耐腐蝕和易老化,老化後表現為硬化無彈(dàn)性或橡膠圈糜爛(例(lì)如世界上的密封圈壽命也隻有(yǒu)15年),因此將(jiāng)大大降(jiàng)低聚乙烯管道係統運行質量和聚乙烯管道係統的壽命。
4、環剛度比較
所有異形(xíng)管材都采用調整慣性矩(管材結構壁重心與管外徑頂端的距離)方式提調整環剛度,HDPE纏繞增強管的慣性距是連續可(kě)調,並(bìng)且可以(yǐ)通過多層方式來提高慣性(xìng)矩(即兩層的主PR型,慣性矩值可達19.8cm,SQ型的可以為(wéi)四層以上,其(qí)慣(guàn)性矩≥2*19.8cm),所以所有口徑的(de)管材環(huán)剛度高,可以超過國家標(biāo)準GB/T19472.2-2004標準規定的SN16(≥16KN/㎡)。而雙壁波紋(wén)管在DN600以下口徑環剛度隻可以達到S2級(S2≥8KN/㎡),DN800以上(shàng)口徑環剛度隻能達到S1級(S1≥4KN/㎡)。
5、維護和使用壽命比較
纏繞增強管所用的主要材料(高密度聚乙烯)壽命超過50年,連接采(cǎi)用承插式電熔連接(即本體連(lián)接)無(wú)需輔(fǔ)助材料,所以管道係統壽命超過50年.而雙壁波紋管連接需要輔助(zhù)材料(liào),所以管(guǎn)道係統壽命隨(suí)輔助材料(例(lì)如:橡膠(jiāo)密封圈)壽命影響(加上生(shēng)產過程中再生料的添加,一(yī)般不到15年),管道係統需維護並且維護比較困(kùn)難。
結語:通過以上兩種管材的對比可以看出, 纏繞增強(qiáng)管無論(lùn)從重量、質(zhì)量和綜合性能都要遠遠高於雙壁波紋管。纏繞(rào)增強管作為成熟的產品在國外早已得到廣泛應用, 在國內也被建設部評為重點推廣產(chǎn)品,,在沿(yán)海(hǎi)地區市政、電力(lì)、碼頭、化工(gōng)等領(lǐng)域大量(liàng)采用(僅福建省內(nèi)大口徑部分已超過200公(gōng)裏,得到一(yī)致(zhì)好評)並且在深(shēn)圳(zhèn)和哈爾濱已應用DN2200及(jí)以下的管材。目前HDPE纏繞增強管被中(zhōng)國石化、中國石油、中國核電,中國廣東核電、中(zhōng)國鋁業、冶金等國家重要項目和行業已成功使用的背景下,作為(wéi)唯一的新型材料排水管材;中(zhōng)國(guó)五大電力集團在(zài)沿海地區也在廣泛使用。環保和工程質量是全世界都(dōu)在關注的問題, 更是人文工程,這就要求這些不易維護的地(dì)下管線要有(yǒu)穩定的質量,較長的壽(shòu)命,高安(ān)全性,免(miǎn)維護。百年大計的決策需要大智慧。
6.2、克拉管與中空管的比(bǐ)較
1.HDPE纏繞增強管又名克拉管,是采用德國設備和技術,以高密度聚(jù)乙烯(HDPE)材料為原料,在熱熔(róng)狀態下纏繞(rào)成型,采用自然風冷卻後,冷態脫(tuō)模,符合國標GB/T19472.2-2004規定的B型結構壁管。
主要特點有:
A)、熱(rè)熔狀態纏繞,結構壁內外壁同步纏繞(rào),管材(cái)整體均勻、沒有焊縫(féng)。
B)、采用風冷,管(guǎn)材在成(chéng)型內貯熱量完全散發,不會形成內應力,不會分層和開裂。
C)、冷態脫模,管材冷(lěng)卻至常溫時,采用模具收縮方式脫模,管材不會變(biàn)形。而HDPE中(zhōng)空壁纏繞(rào)管(guǎn),采用國產設備和技術,以高密度聚乙烯材料(HDPE)為原料,在熱熔狀態下纏繞成型,采用水冷,符合國標(biāo)GB/T19472.2-2004規定的A型結構壁管。在工藝上先擠出方形管,經(jīng)水冷卻後定形,再纏繞成圓形管,再用水冷卻。這樣就(jiù)會(huì)出現以(yǐ)下缺陷:
A)、存在明顯的焊縫,且長(zhǎng)度較長,質量難以控製(zhì)。
B)、水快速冷卻,熱量散發不均勻,結構壁存在應力。控製不好時經常出(chū)現彈(dàn)簧狀裂開。
C)、外壁光滑,無法有效(xiào)抑製因PE材(cái)料熱脹冷縮引起的縱向位移(yí),經常造成在管道兩端形成應力(lì)集中,破壞(huài)接頭或管道與檢查井的連接,形成漏(lòu)水。
2.HDPE高密度聚乙烯纏繞增強(qiáng)管的慣(guàn)性距是(shì)連續可調的且值可達19.8,所以管材環剛度(dù)高,DN1500以上(shàng)的管材仍(réng)可以生產出16KN/m2以上的管材。而HDPE中(zhōng)空壁纏繞管,結構壁型高受限(xiàn),可調慣性矩較小隻能達到5,所能生產(chǎn)的管材環剛(gāng)度低,基本為 8KN/㎡,當管材大於DN1000以上時其環剛度為SN4(≥4KN/㎡).
3.HDPE高密度聚乙烯纏繞增強管在生產時(shí)對產品原料性能要求極高,所以除了2%的色(sè)母(mǔ)粒以外,其它都為HDP E材料,所以價格相對低。而HDPE中(zhōng)空壁纏繞增強管單位(wèi)環剛度所產生耗(hào)材較多,所(suǒ)以成本較高。但由於生產設(shè)備投資較(jiào)小,門坎較低,所以廠(chǎng)家(jiā)較多(duō),在無序的市場競爭下,為了(le)在成本上(shàng)取(qǔ)得優勢,大(dà)量采用無機物(碳酸鈣)和再生料,以致市場的價格差矩較大,並(bìng)且低得離譜。
4.HDPE纏繞增(zēng)強管采用承插式電熔連接(剛(gāng)性接(jiē)口),接口(kǒu)部采用承插和電熔(róng)兩種方式同時使用,確保了管材接口的受力能力,同時也保證了接口的密(mì)封性。HDPE纏繞增強管承受不均勻能力極強,並且(qiě)施工方式可(kě)以多樣(yàng)化(huà),在需(xū)要快速回填(tián)地區,HDPE纏繞增強管(guǎn)可以在地麵上進行多根預焊,再放入溝槽。而HDPE中空壁纏繞管采用(yòng)(電(diàn))熱(rè)熔帶方式進行連接,由於管材端口(kǒu)變形,(電)熱熔帶不能與管材完全粘後,施工時必須(xū)在溝槽內焊接,需要較大的土方開挖,施工速度慢。(電)熱熔帶連接,受力結構較差,加上管材焊了縫長,無法適應(yīng)軟基或(huò)不(bú)均勻沉降地區敷設(shè)。
5.在同(tóng)材質的HDPE纏繞增強管(B型管(guǎn))和HDPE中空壁管(A型管)相比,在技術上B型管(guǎn)要優於A型管、應(yīng)用上B型管(guǎn)還要優於A型管,在相同的指標下,兩種型(xíng)式的管材用(yòng)料相差不多(duō),正常價位也應相差無幾,所B型管的性價比明顯(xiǎn)要(yào)優於A型管。
6.HDPE纏繞增強(qiáng)管,在國家及(jí)省市重點(diǎn)工程中大量(liàng)使(shǐ)用,尤其是沿海地區存在不均勻沉降(jiàng)地(dì)區更是普(pǔ)遍使用(yòng)。而HDPE中空壁(bì)纏繞管由於工藝和結構較不合理,用(yòng)料不夠純,工程安全性太低,在一些重點(diǎn)工程中已被限製使(shǐ)用,在沿海地區已普遍不使用。
綜(zōng)上所述:我們不難得出,采用(yòng)承插式電熔連接的HDPE纏(chán)繞增強管柔性好,且接口為剛性接口,既確保了接口(kǒu)的密封性(xìng)又有受力結構(gòu)。在工程施工過程中,如(rú)果溝槽地下水位高,大麵積降水困難,或(huò)者塌方嚴重,可以在地麵上完成多根管的焊接在放入溝槽(cáo),這(zhè)種方式是其它管材無(wú)法做到的(de),采用這(zhè)種方式既可(kě)以加快施工進度、同時又可避免危(wēi)險施工,並降低施工成本.
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