东宏管业:钢丝网骨架聚乙烯复合管
技术名称:钢丝网骨架聚乙烯复合管
生产设备的先进性
一、产品简介
1、产品介绍
本系列产品是以高强度过塑钢丝为增强体,外层和内层双面复合热塑性塑料的一种新型中、高、低压的复合管材。因为增强体被包覆在连续热塑性塑料之中,所以,这类复合管材既克服了钢管和塑料管各自的缺点,又具有钢管和塑料管的共同优点,是镀锌管被禁用后,解决建筑及市政给水管道的一项革命性技术成果,也是解决石油、化工、制药、食品、矿山、燃气等领域对大中口径刚性管的急需管道,钢丝网塑料增强复合塑料管管道系统采用的管件是电热熔管件,连接时,利用管件内部发热体将管材外层塑料与管件内层塑料熔融,把管材管件可靠的连接在一起。
复合管以高强度镀铜钢丝左右缠绕编织形成的网状结构为骨架,以高密度聚乙烯为基体材料,利用高性能改性聚乙烯粘接树脂,在生产线上通过连续、分次挤塑复合成型。管道连接采用电热熔连接,连接强度与管体本身一致。
钢丝网骨架聚乙烯复合管不但结合了塑料管与钢管各自的优点,还解决了塑料管不耐压、钢管不耐腐等缺点,具备优良的柔韧性能,是目前国内替换传统管道的首选产品。
钢丝网骨架塑料复合管道作为第三代高新技术产品,2006年被列为国家重点计划项目产品,其技术水平、质量水平较其它两种复合管有了更进一步的提高。它是以高强度镀铜钢丝左右缠绕编织形成的网状结构为骨架,以高密度聚乙烯为基体材料,利用改性聚乙烯---粘接树脂,在生产线上通过连续、分次挤塑复合而形成的耐压、内外防腐新一代化学建材。管材的增强骨架与内外层塑料包容成为一个整体,内外壁光滑、内层壁厚耐磨,不结垢,管道连接采用电热熔连接,连接强度高,有较强的抗轴向拉伸能力。
2、产品结构特点
(1)摒弃骨架焊接工艺,采用高强度钢丝缠绕编织形成骨架。
丝网骨架编织成型
(2)钢丝与塑料之间引入粘接树脂。粘接树脂具有极性化学键,使钢丝与塑料之间有了连接因子,彻底解决了钢一塑界面的结合力不牢及缝隙问题。
粘结树脂与钢丝粘接界面的剪切强度≥13MPa
(3)优化外层PE厚度,确保电热熔焊接质量。
焊接接头位置强度高于管体自身强度
(4)结构中的金属用量最省(在三种型式的钢骨架增强塑料管中比较)。
增强用钢丝为高强度钢丝,缠绕前钢丝外层包覆有具有热熔粘接性能和阻水作用的包覆层。在芯管上缠绕后,经过加热、中间层挤出、外层PE挤出,保证高强度钢丝与内外层PE之间热熔粘接为一体,从而获得具有性能优异的复合管材。
3、产品主要应用领域
市政、水利工程:大型输配水工程,城市建筑给排水、饮用水、消防输送管道。
化学工业:酸、碱、盐的制造业、石油化工、化肥、农药、制药、化学、矿山、橡胶塑料等行业输送腐蚀性气体、液体、固体粉末的工艺管及排放管。
油、气田:含油污水、气田混合物、油井回注聚合物溶液的集输管道和二次、三次采油及输工艺用管。
煤矿:供水、排水、通风、抽放瓦斯和喷浆。
4、投标产品的稳定性与产品应用特点
钢丝网骨架聚乙烯复合管主要是应用在埋地输送生活水、消防水等介质,满足工况对输送载体的特殊要求:耐压、耐腐蚀、卫生无毒、防结垢、水力特性好、连接性能好、通用性能好、抗地层不均沉降性能好、使用寿命长等。
(1)耐压性能好:由于钢丝网骨架的存在,故复合管承压能力大大加强,远远超过纯塑料管道,接近钢管。同时在同等压力情况下,较塑料管可有效的降低成本。
管材爆破试验数据
(2)耐腐蚀性能优异:聚乙烯为惰性材料,可耐绝大多数化学介质及聚合物的侵蚀,无土壤电化学腐蚀现象,无须防腐层,管道埋地施工,使用寿命大为提高,同时可减少类似钢管的内外防腐等烦琐工艺,有效降低成本,提高管网运行安全性。此点非常适应本次投标项目所在在土壤盐碱化程度高的特殊要求。
(3)卫生性能好:复合管道所采用的基体材料为高密度聚乙烯树脂,卫生无毒,其卫生性能符合饮用水国标GB/T17219要求。
(4)防结垢,水力特性好:复合管主要基体材料为高密度聚乙烯塑料(HDPE),属于非极性物质,针对市政行业输送介质的使用特点,可有效避免类似钢管内壁严重结垢、腐蚀穿透,导致出现“黑水、黄水”,甚至管网泄漏等现象。同时较之钢管,其流通能力可提高20%以上。
(5)连接性能:熔接接头可靠性好、一次成功,永不泄露,与其他管道不同,复合管道本系统内一般采用电熔连接,本质上保证接口材质、结构与管体本身的一致性,实现了接头与管材的一体化;与钢管、消防设施及阀门连接采用可靠的电熔--法兰式连接;若需为今后管线作预留口,可在复合管线上做一电熔--法兰,并采用法兰盲板进行封堵,今后需与其它管线碰头连接时,可卸下盲板,再通过法兰式进行对接。
(6)通用性能好:钢丝网骨架聚乙烯复合管及配套电热熔管件均采用ISO国际公称外径标准制造,与国内外成熟的PE管道系统在管径与焊接方式上均一致,互换性能极好,有效的避免了内径系列复合管与现行塑料管道不能通用的弊端。
(7)可有效地抵抗地下运动及荷载作用:复合管道刚、柔兼并,其应力松弛特性可有效通过形变来消耗所承受的应力作用,具有足够的端载荷抵抗能力,因此在结合处和弯曲处不需要进行费用较高的锚定。同时,复合管是一种高韧性的管材,对管基不均匀沉降的适应能力非常强。
管材弯曲敷设
(8)低温抗冲击性能好:聚乙烯的低温脆化温度为-60℃,冬季施工和使用时,不会发生管道脆裂现象,而且因为聚乙烯材料是一种高韧性材料,能够显著吸收水锤的冲击能量,管网的安全性很高。
-30℃压扁试验,内外壁均无破裂
(9)使用寿命长:复合管道系统的安全使用寿命在50年以上,国际和国内对聚乙烯管使用寿命的确认证实了这一点。
二、产品所使用原材料性能特点
1、原材料产品
(1)我公司采用国家大型石化厂家生产的优质高密度聚乙烯,严格按照国家标准进行定级,性能指标等同或优于进口原材料,材料质量得到保证。原料为无毒、无味的颗粒。具有良好的耐热性、耐酸碱、耐有机溶剂及耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,介电性能,耐环境应力开裂性能亦较好。
(2)粘结树脂作为复合关键原材料,我公司拥有其自主知识产权,严格控制标准、自主进行研发试验、利用公司产品平台优势开发出了更适合本产品的改性原材料,真正掌握了其核心技术。同时可根据客户要求,采用其他厂家原材料。
(3)众所周知钢丝复合管材的内压负载大部分是由增强钢丝网骨架承受的,而我公司采用的钢丝均为表面镀铜的高强度钢丝,强度均在2050MPa以上,远远超过国家普通强度抗拉强度要求。
2、技术性能与参数特点介绍
(1)原材料技术参数
序号 | 主要原材料 | 主要特性 |
1 | 基体材料:高密度聚乙烯 | 耐腐蚀、水力特性好 |
2 | 骨架材料:高强度镀铜钢丝 | 材质为70#钢材;表面镀铜;抗拉强度≥2050MPa,是普通低碳钢的8.5倍 |
3 | 复合材料:粘接树脂 | 改性聚乙烯材料,含有极性键连接因子的马来酸酐接枝 |
①基体材料:高密度聚乙烯
管材及管件用聚乙烯材料性能应符合GB/T13663.1-2017中聚乙烯管道专用料的要求,并按照要求原材料厂家提供定级报告。
序号 | 项 目 | 要求 |
1 | 密度,kg/m3 | ≥930 |
2 | 氧化诱导时间(210℃),min | ≥20 |
3 | 拉伸标称应变,% | ≥400 |
4 | 拉伸屈服应力,MPa | PE100≥21 PE80≥18 |
5 | 熔体流动速率(5kg,190℃),g/10min | 符合标准要求且与产品标称值的偏差不应超过±20%。 |
6 | 灰分,% | ≤0.08(质量分数) |
7 | 挥发分含量,mg/kg | ≤350 |
②骨架材料:钢丝
钢丝表面应无油污、无锈斑、无污垢等污物,且无破损、无压痕等对使用有害的缺陷。钢丝的直径及其允许偏差、延伸率、抗拉强度应符合GB/T14450的要求。
③复合材料:粘结树脂专用热熔胶主要指标
密度/(g/cm2) | 熔融指数/(g/10min) | 微卡软化点/℃ | 断裂伸长率(%) |
≥0.940 | ≥1.5 | ≥120 | ≥500 |
(2)性能特点
①密度
管材一般使用高密度聚乙烯(HDPE)生产,密度小于水的密度,重量轻。
②熔体流动速率(MFR)、熔融指数(MI)
熔体流动速率又称熔融指数,是指热塑性塑料等热塑性材料在一定的温度,一定的压力下,熔体在10分钟内通过标准实验设备口模的重量(单位为g/10min)。熔指用来区别塑性材料在熔融状态下的流动性能,用以指导热塑性高聚物材料的合成及加工等工作。熔指主要体现材料分子量的大小,一般来讲熔融指数较小的材料,其分子量较大,分子链较长,相应的加工性能较差。但是分子量大以及分子链长的材料,其冲击强度、韧性等力学性能会有较大的提高。我公司对多种原材料的加工性能及力学性能进行比对分析,综合考虑,平衡加工性能及力学性能之间的关系,所用原材料均为力学性能优良且可加工性能相对较好的PE100级或PE80级管材料。
③力学性能
断裂伸长率主要体现管材良好的韧性以及延展性。其断裂伸长率一般超过500%(国家标准要求:≥350%),可以任意弯曲连续埋设而不需要专用的弯头管件,对管基不均匀沉降的适应能力非常强,同时能善于抵抗来自外界载荷、震动带来的压力,是一种抗震性能优良的管道。
④维卡软化点
在一定的升温速率及载荷作用下,压头进入标准试样1mm时对应的温度;是衡量塑料耐热性的重要指标之一。
三、主要技术数据和性能的详细描述
1、产品的主要技术参数满足招标货物技术要求的程度
(1)投标产品的质量
本公司生产的钢丝复合管材规格、尺寸及性能均严格执行CJ/T189-2007及内控企业标准要求。
(2)技术参数
①管材与管件
a管材及管件的内外表面应清洁、光滑,不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。管材端头切割平整,与管轴线垂直、管材端头进行防渗密封处理。
b管材按直管交货,标准长度为6m、9m、12m、17m,长度允许偏差+0.5%,当用户对管材长度提出特殊要求时,也可由供需双方另行商定。
c管材与管件的公称外径、公称压力及壁厚应符合产品标准相关要求。
d管材管件出厂前应经质量管理部门部门检验,全部检测项合格并附合格证才能出厂。
e管材、管件材料基本性能应符合GB/T13663.1-2017。
f产品为全新的未使用过的,且出厂日期为最近6个月以内的合格品。
g安装验收标准按CECS181:2005《给水钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管管道工程技术规程》、CJJ101-2016《埋地塑料给水管道工程技术规程》。
②力学及其他性能:管材、管件静液压强度及爆破压力、管材物理力学性能、管材管件其他性能如下表所示:
用途符号 | 试验温度/℃ | 短期静液压力及爆破压力/MPa | 试验时间/h | 性能要求 |
L、T | 20 | 2PN | 1 | 不破裂、不渗漏 |
80 | 1.2PN | 165 | 不破裂、不渗漏 | |
20 | 爆破压力≥3PN | |||
2 | 耐化学性能 | 内外层应无龟裂、变粘、异状等现象 | 详见GB/T17391 | |
3 | 热稳定性能 | >20min | 详见GB/T17391 | |
4 | 熔体质量流动速率 | 加工前后MFR不应超过±20% | 详见GB/T3682 | |
5 | 塑料电熔管件物化性能 |
三、应用案例
1、南水北调东线枣庄市续建配套工程(滕州供水单元)输水支管道工程SRTP采购标段2
(1)项目名称:南水北调东线枣庄市续建配套工程(滕州供水单元)输水支管道工程
(2)项目地点:山东省枣庄市滕州市
(3)项目金额: 项目总投资:6亿元,公司参与金额:7563万元
(4)主要产品及用量:管材材质为TPER管道和SRTP管道,管道直径为1000-110mm。本合同包括直径为1000-63mmSRTP管道约71000米及相应管件
(5)项目图片或视频
2、印尼OBI镍钴项目深海填埋管工程
(1)项目名称:力勤PT HALMAHERA PERSADA LYGEND 印度尼西亚OBI镍钴项目深海填埋工程污水排海管道项目
(2)项目地点:印度尼西亚OBI岛
(3)项目金额:项目投资:总投资7亿美元,公司参与金额:6651.16万元
(4)主要产品及用量:钢丝网骨架复合管 口径及数量:Dn1000*1.6MPa
(5)项目图片或视频:
3、京新高速公路临河至白疙瘩段(阿拉善盟境内)项目供水工程
(1)项目名称:京新高速公路临河至白疙瘩段(阿拉善盟境内)项目供水工程
(2)项目地点:内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗
(3)项目金额: 项目总投资:15000万元,公司参与金额:3800万元
(4)主要产品及用量:钢丝网骨架聚乙烯管材 口径(压力):225、250;数量:370000米
(5)项目图片或视频: