钢带增强管聚乙烯螺旋波纹管的质量控制与一点设计探讨

时间:2014-08-12

 一、管材结构发展现状

在国家政策的指引下,钢带增强复合管道面临空前的发展机遇,目前国内有近300条钢带增强聚乙烯复合管生产线,分布在全国各地,生产口径已突破DN300mm。该管道的迅猛发展说明了城市排水领域对环保、使用寿命长的新型塑料复合管道的需求是巨大的。由于生产企业的盲目授资和扩张,很多生产企业从未对该产品的关键工艺和质量控制进行研究,一味的低质低价抢占市场,造成行业出现规范形为,迫使整个行业发展处于十字路口。

 

二、检查井盛水耐候实验

国内首条钢带管生产线是四川森普管材锻份有限公司是调试生产的。 2003年投产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管,在2004年初自制钢带管塑料检查井试样盛水立于露天。

该钢带增强聚乙烯螺旋波纹管口径为DN1200,支管为DN315实壁管,两座检查井用ID300PE双壁波纹管连接。该钢带增强聚乙烯螺旋波纹管生产所用聚乙烯(PE)料为独山子石化HD480IEX,粘结树脂为鹿山新材EP252。当时由于该产品是首次在国内第一台设备、材料以及工艺方面均存在一定的不足,导致该管材在u型钢带的压脚边容易发生开裂。但该检查井在露天注水的环境下经过近10年的时间依然完整,虽然在钢带外露的端口处出现的钢带锈蚀情况,但并未出现想象中的沿着钢带螺旋方向逐步锈蚀,从而使塑料与钢带完全脱离的现象。并且,除裸露端口部位外,其余管状部位也未出现由于钢带与PE的收缩比不同而出现的大面积脱开现象,该管的整体性能变化不大。

该检查井实验充分证明了好的聚乙烯材料和粘接树脂是能够对水起到阻隔作用的,并且在两种材料收缩比不同的情况下,性能优异的粘接树脂会保证性能同样优异的聚乙烯附着在钢带上,不会因塑料的收缩大而产生脱层。其原因有两点:一是由于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是一种缠绕式钢塑复合管,在材料方面存在着钢带的收缩与聚乙烯材料不一样。成型钢带在管道复合中又存在着较大的内应力。只有性能优异的聚乙烯原新料才有免够的韧性和强度才能克服。

二是只有性能优异的粘接树脂才能保证聚乙烯和钢带的粘合,才能保证聚乙烯和钢带在不同收缩比的情况下不会脱层。

 

三、产品质量的保证

作为一个加工型企业,尤其是塑料管材的加工企业,其材料决定着产品的根本质量。

众所周知,钢带管虽然形式、结构多样,但终究是由钢与塑料两种不同性质材料的复合体。且由于目前钢带管生产自动化控制程度不高,管材复合质量很大程

度上受生产人员素质影响。所以要抓好复合管材的质量我们不仅要重视塑料的性能特点,重视钢带本身的性能特点,注重粘合剂的性能特点,更要加大在生产工艺方面的控制(特别是挤出聚乙烯片缠绕成管的工艺过程控制)。

由于复合钢带的涂塑、成型、弯曲、张紧以及管材的缠绕工序均是人工操作,要提高性能,必须注重每个环节的控制。实践证明:常见的钢带与与PE料大面积

分离的现象除了跟原料(PE料、钢带和粘合剂)的选用有关外,跟复合工艺的控

制有着有直接的决定性关系。

 

四、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管工艺技术难点

 l、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的聚乙烯层是通过挤出片同时嵌入钢带缠绕成管的,如何提高管材熔接部位的强度及管材整体的一致性,需有要严格工艺过程控制,然而我们行业缺发深入研究试验的数据支撑。

2、在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管生产过程中,成型、弯曲、送进、缠绕的自动同步问题,钢带在缠绕过程中就容易出现松弛和张紧状态。过于松弛,则钢带外张应力较大;过于张紧,则钢带容易压穿内层聚乙烯,甚至涂覆在钢带上昀粘接树脂也受到挤压而脱层。我们在天津分厂就出现过这种情况,管道内壁出现成螺旋状的锈蚀。

3、现在工程上大量应用的管道连接部位,或接头强度无法和管道本体强度相一致,优良的承插柔牲连接急需要大力扩广。

 

五、测试方法与指标探讨

1、钢带与粘胶的复合质量控制.06版标准要求剥离强度≥70 N/cmlI版标准提高到≥100 N/cm,质量要求是提高了,但该试验方法的试验样条的提取,要求提取长度≥lOOmm,在复合质量较好,要求试验温度的情况下是很难提取如此长的样条。因此众多的企业是无法实现对该指标的控制要求,因此我们是否考虑其它更为方便、快捷检验剥离强度的方法。

2、聚乙烯层间的复合质量控制,标准中要求控制层压壁的拉伸强度,主要检验多个片层聚乙烯间的粘合强度。钢带管是经缠绕熔接成管,有很长的熔接缝,熔接缝的拉伸强度和密封是管材性能的关键。这就对聚乙烯原料的性能和对聚乙烯的加工工艺提出较高的要求。

3、埋地排水管的寿命除了自身的材料寿命(PE的老化、钢带的锈蚀),还取决于其耐磨性。因此塑料部分的壁厚必须保证,目前标准要求的厚度是否完全满足长期性能要求,以及壁厚的不均匀度对长期性能的影响有多大。

4、此外在GB/T 19472中,结构壁管材的烘箱试验是测试其整体复合质量的关键指标。但由于GB/T 19472是基于全聚乙烯材料结构壁管材的粘接复合工艺的测试方法,没有考虑因材料的不同而出现应力,也不会出现像钢带增强螺旋波纹管一样较大的外张应力。而钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的烘箱试验切块后,钢带的外张应力大大减小,对管材的复合工艺质量根本起不到测试作用。因此,该试验方法的制样因当为整段管材,这样就导致常规检测用的烘箱箱体太小无法满足试验,需定制专用烘箱。

 

六、一点管道设计

钢带管的管道设计是按柔性管的设计原理,但钢带管由于植入了大量的钢带,从结构特点和性能来讲并不完全属于柔性管道。从大量钢带管环刚度实验可知,钢带管3%的变形后,其回弹量远不到3%,回弹量也远不及纯PE管材,而钢带管的管道设计是按5%的最大变形量设计,这一数据是否恰当有待探讨。

此外,建议管材标准中应新增波谷外压试验和抗弯剪试验来进一步保证管材整体结构性能。

 

本文摘自《现代管业》 作者:四川森普管材股份有限公司  黄安云  向雨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              网站备案编号:粤ICP备05074428号