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大直径(大口径)压力管的发展前景

时间:2012-11-06 09:16来源:全球塑管供应专家 作者:admin 点击:
1 发展大直径塑料管的大趋势 国内外塑料管的应用都是从较小直径的起步,逐步向较大直径发展。(对于大直径并无规定定义,本文中说的大直径是指直径800mm以上。)值得注意的是近年国际上出现发展大直径塑料管的大趋势,推动这一发展的根源是环境保护。众所周

1    发展大直径塑料管的大趋势

       国内外塑料管的应用都是从较小直径的起步,逐步向较大直径发展。(对于大直径并无规定定义,本文中说的大直径是指直径800mm以上。)值得注意的是近年国际上出现发展大直径塑料管的大趋势,推动这一发展的根源是环境保护。众所周知,目前全球面临一场应对气候变化之战,各国都要担负减少碳排放的责任。在管道行业无疑也必然要求更加重视对环境的影响问题。

       以前在选择管道材料时一般着重考虑功能和经济,推广塑料管的理由通常是因为塑料管卫生,抗腐,防泄漏,制造和铺设方便……等。在中小直径范围塑料管的这些优点比较突出,经济性也比较好,所以应用就日益广泛。但是,在大直径范围采用塑料管常受阻在经济性上难以和传统管道竞争。近年在越来越关注环境效益的新观念下,管道在制造,运输,铺设,和运行中耗费的能源(相应碳排放)和对环境对其他影响成为重要的选择依据。调研证明塑料管是‘环境友好’的绿色建材,和传统管道比较可以显著减少碳排放,或者按照国内的说法符合‘节能减排’方针。


      例如:英国政府已经制定目标,在2050年要减少碳排放60%。英国的水工业也相应制定了大幅度减少碳排放的计划。它们调研的结论是用塑料管替代传统管道效果显著。下图(图1)中比较了2100mm HDPE管和三种2100mm混凝土管的碳排放,即使是最节能的混凝土管也要比HDPE管高50%。所以近来在英国增多了应用大直径塑料管工程(图2)[1]。
 
 
 
 
 

2    大直径塑料压力管的市场

      大直径塑料管包括压力管和无压管两大类。

       大直径无压塑料管的市场主要是埋地排水管,以及雨水利用工程等。大直径无压塑料管都用结构壁管,包括全塑料的缠绕熔接结构壁管和钢增强缠绕熔接结构壁管两大类,在国内外都有很大的应用量。国内制造大直径无压塑料管已经很成功,实际应用的最大直径2500mm,目前绝大部分采用聚乙烯(聚丙烯缠绕熔接结构壁管在试验阶段)。本文不讨论大直径无压塑料管。

       目前大直径塑料压力管的应用国内外都还比较少。我国市场上只有聚乙烯实壁管一种,最大直径达到1600mm。其中800-1200mm的应用已经较多。国外市场上目前也主要是聚乙烯实壁管,最大直径达到2000mm,近年国外开始少量应用缠绕熔接方式制造的大直径塑料压力管,包括增强和不增强的。

      大直径压力管道的市场是非常庞大的,尤其是在经济蓬勃发展的中国。我国各地建设中的输水工程,引水工程,排海管道,灌溉管道都大量需要可靠,卫生,耐久又有利环境保护的大直径管道。值得注意的是:现在采用的传统压力管道并不能都满足这些要求,例如:目前通常采用最多的混凝土管道和球墨铸铁管道都可能影响水质,在腐蚀性环境(如沿海高盐份土壤管)中都难保证耐久。尤其在要求‘抗震设防’的我国广大地区目前采用的刚性传统管道是有高风险的(我国大城市大部分属于必须进行抗震设计的‘抗震设防烈度’6度以上地区[2])。因此,我国大直径管道的用户和负责设计施工的工程界是在期盼和寻求新型管道。如果我国塑料管道业能够提供性能优良又经济的大直径塑料压力管,可以开拓出的市场将是非常广阔的。

      近年我国大直径塑料实壁管应用日增的信息就反应了市场有需求的证明。例如:

      2006年历来很保守的北京铺设了直径1000mm的聚乙烯中水管道

      2008年江苏滨海8.3km排海工程用1000mm PE道(沉海段5.7km);


      2008年大陆到金门12.6km输水工程用800mm PE管(沉海段4.5km)……。


 

3    发展大直径塑料压力管的难点

      大直径塑料压力管发展的难点有三方面:

      1)成型困难:

      传统上制造承受内压的实壁管都采用挤出成型工艺,但是这种工艺很难制造直径很大的实壁管。目前国际上挤出成型的塑料管最大就到2000mm。而且,制造直径1000mm以上的实壁管挤出生产线和机头需要很高投资。

      2)耐压能力:

567彩票       由于塑料的强度有限,大直径塑料实壁管需要很厚的管壁。例如公称压力PN 10(工作压力1MPa)的PE100管材要求SDR=17,下表(表1)是SDR 17的PE100管材在1000-2000范围的壁厚和米重。部分要求的管壁厚度已经超过制造工艺的可能范围。所以目前较大直径塑料压力管的耐压能力都不高。

      3)消耗成本:

 

表1 PN 10,SDR17,PE100管材的壁厚和米重

 

直径mm

1000

1200

1400

1600

2000

壁厚mm

59

71

82

94

118

米重Kg/m

52

75

101

133

209


      如果不设法增强,即使能够制造大直径塑料压力管,由于材料的消耗和成本很高也难与传统管道竞争。

 

       在大直径无压塑料管的发展过程中遇到过类似的难点。成功解决的技术方案是:

      1)采用缠绕熔接成型,

      中小直径的无压塑料管(无论是实壁管还是结构壁管)通常是采用挤出成型工艺,大直径无压塑料管就适合采用缠绕熔接成型。例如挤出成型双壁波纹管虽然最大直径也可以达到1000mm以上,但是生产线和模具投资过大,实践证明缺乏竞争力。所以国内外现在制造大直径无压塑料管绝大部分采用缠绕熔接成型,尤其是直径2000mm以上的。

567彩票       2)采用复合增强材料。

      大直径无压塑料管发展初期都是没有增强的全塑料缠绕熔接结构壁管。用缠绕熔接成型方法不难制造出直径大到3000mm的无压塑料管,但由于塑料的弹性模量较低,为了达到埋地铺设所必须的环刚度不得不采用具有很大惯性矩结构壁,造成过大的材料消耗和成本。为了避免成本过高常常不得不采用较低的环刚度或采用加填充剂的原材料,结果造成质量不可靠。因此不少国家先后开发了把金属与塑料复合的大直径无压塑料管。利用钢的高弹性模量(是聚乙烯是200多倍)比较容易地达到环刚度,大幅度地减少了材料消耗和成本。目前在我国大直径无压塑料管市场上钢带增强聚乙烯波纹管已经成为主流产品。

567彩票       是否可以吸收大直径无压塑料管的经验突破发展大直径塑料压力管的难点呢?本文提出以下分析供讨论。

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