國內自主開發的鋼絲及鋼帶增強聚乙烯給排水管道系統

四川森普管材股份有限公司　 吳精華

　　摘 要：本文從國家建設“資源節約型社會”的基本國策出發，介紹了《鋼絲纏繞增強聚乙烯(PE)給水管》和《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》的結構特點、產品標準與產品生產工藝、管道工程應用技術規程；希望管道系統各環節和相關部門通力合作，從應用的角度完善這兩種復合結構在發展中的理論和實踐問題，走自主創新的道路，培育出符合國情的鋼絲及鋼帶增強聚乙烯給排水管道系統。
　　關鏈詞：鋼塑復合管；鋼絲增強給水管；鋼帶增強排水管

　　中國是一個正處在高速發中的大國，人口眾多，人均能源，水資源等重要資源的占有量嚴重不足。我國人均能源占有量不到世界人均水平的一半，石油僅為十分之一；水資源僅僅是四分之一，是世界嚴重缺水、污染嚴重的國家之一。面對如此嚴峻的現實，我國政府決定執行“建設資源節約型、環境友好型社會”的發展戰略方針，走自主創新的道路，解決好我國可持續發展所面臨的問題。為此，我國正在全力實施“節能、節水、節地、節材”等戰略工程。近幾年大力推動塑料管道產業的發展，具有推動四節一保(環保)的重要戰略意義。正是由于發展塑料管道符合國家向節約型社會發展的基本國策，所以在十五期間以年百分之十五的高速增長。2006年上半年塑管及其附件，增長31.99%，高速發展的狀況已顯示出塑料管道系統巨大的優勢。但是，近年來，由于我國十分短缺的石油價格持續攀升，造成塑料原料價格（特別是聚乙烯原料價格）持續上升而無力控制的局面，使蓬勃發展的塑料管道產業面臨困境。而另一方面，原料價格的持續攀升，卻催生并促進了我國新型塑料復合管道系統的發展。
　　隨著復合管材的發展，國內的鋼塑復合管呈現出品種繁多的局面，其品種已超過一些發達國家。這里只介紹兩種在我國有代表性的、自主開發的、高性價比又適合我國國情的鋼塑復合管，并建議將其作為重點品種進行推廣。一種是《鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(即鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管)》(以下簡稱PSP管)；另一種是《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》(以下簡稱MRP管)。生產這兩種復合管道的設備，是四川金石東方新材料設備有限公司開發出來的。從使用單一材料發展到集成兩種以上材料優勢的復合結構，既是技術發展的必然，又符合我國國情。所以這兩種復合管道在短短幾年的時間里，已各有近三十多條生產線投產。該生產設備已出口到塑料機械較我國發達的國家。近年來這兩種管道，從管道系統應用的角度看，盡管還有一些理論和實際問題有待完善，但已在各地的工程應用中顯現出獨特的優勢，受到給排水管道用戶青睞。希望我國這兩種管道設備制造、產品生產、設計、施工監理、等管道系統各環節能和相關管理部門通力合作，以創業者的態度，從應用的角度不斷完善這兩種復合結構在發展中的理論和實際問題；完善工程應用技術的規程和施工方法及定額等配套工作，走出—條符合我國實際的鋼塑復合管統系統的路子，培育出符合中國國情的鋼絲及鋼帶增強聚乙烯給排水管道系統，推動我國新型塑料復合管道系統的健康發展。

一、鋼絲纏繞增強聚乙烯(PE)給水管

(一)鋼絲纏繞增強聚乙烯(PE)給水管的結構特征及優勢
　　鋼絲纏繞增強塑料復合管是一種全新的復合結構，其結構特點是聚乙烯料為基體，在聚乙烯內外管的中間設置有兩層或多層交錯纏繞形成的鋼絲網格狀增強結構層，其結構如圖一所示。增強用鋼絲為高強度鍍層鋼絲，鋼絲在纏繞前己包覆具有阻水性能的熱熔膠。鋼絲纏繞后，經過加熱，再套擠出高強中間結合粘接劑，然后再套擠出PE外層。這樣就保證了鋼絲網格狀增強結構層牢固地鑲嵌復合在管壁中間，保證了高強度鋼絲與內外層PE之間熔為一體，從而獲得性能優良的復合管材。

?

　　 高性能粘接劑在加熱條件下能與PE管熔融為一體，同時與鋼有極強的粘接性能（200N/25mm，ASTMD903）。這種高性能粘合劑是國際上著名大公司的新產品，已在西氣東輸國家工程中作為鋼—PE界面物質得到廣泛運用。由于這種管材有效地解決了鋼—PE的界面問題，使得用鋼絲來增強PE這種增強方式得到了進一步發展和應用。采用這種方法制造的鋼—PE復合管材在工程上的應用才會變得更方便、可靠。
　　因此、這種鋼絲纏繞增強PE復合管，應是現代管材發展的重點之一。因為鋼材以拉伸成絲的狀態存在要比管、板狀態存在的抗拉強度要高很多，又由于這種交錯纏繞無需焊接，不但大大提高了生產效率，還使一根鋼絲與聚乙烯的接觸面與另一根鋼絲的接觸面間斷，形成間斷的鋼絲塑料界面，其界面面積，比連續鋼塑界面面積大，界面結合力牢靠；使得鋼絲增強骨架層牢固鑲嵌在復合管壁中間，兩種材料互相交織，集成鋼與聚乙烯的優點一體。這種結構基本解決了產生應力集中和內應的問題。因此，這種結構具有較高的強度(浙江大學化機所鄭老師等試驗發現，短期爆破壓力的平均值，比PE管提高了約129%)、可提高公稱壓力、有良好的韌性和抵抗開裂性、具有PE管的環保衛生性能及高的輸水效率等優點，所以，近年在給水領域已經得到廣泛應用。目前已有近30條鋼絲纏繞增強聚乙烯管的生產線投入生產，如溫州煌盛、廣東東方、四川煌盛、勝利油田、大港油田、江蘇科博管業、河南明遠金龍、貴陽赤天化大鴻、山東華宏、山東東宏、湖北新欣管業，土庫里斯坦庫爾公司等單位，都在從事PSP管材的生產，目前全國PSP管材年生產能力已超過15萬噸的規模。
(二)鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管的產品標準與產品生產工藝
　　1、鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管的產品標準
　　在制訂CJ/T189-2004鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管(鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管)產品標準時，主要是參照CJ/T 123–2000和CJ/T 125–2000給水用、燃氣用鋼骨架聚乙烯塑料復合管的標準，不同的是，把內徑系列改為ISO要求的外徑系列；且鋼骨架增強網格作了相應的調整，提高了公稱壓力；增加了1000小時80℃長期靜液壓強度試驗（80℃，內壓4.26MPa，1000h已通過）。鋼絲網骨架增強聚乙烯復合塑料管的性能指標見表1

表1 鋼絲網骨架增強聚乙烯復合塑料管性能（給水）

序號

項　　 目

性能要求

1

受壓開裂穩定性

無裂紋現象

2

縱向尺寸收縮率（110℃，保持1小時）

≤2.0%

3

短期靜液壓

強 度 試 驗

溫度：20℃，時間：1h；壓力：公稱壓力×2

見7.12.3

溫度：80℃，時間：165h；壓力：公稱壓力×2×0.71

不破裂、不滲漏

溫度：80℃，時間：1000h；壓力：公稱壓力×2×0.71

不破裂、不滲漏

4

爆破強度試驗

溫度：20℃，爆破壓力≥公稱壓力×3

爆 破

5

耐候性試驗（管材積累接受≥3.5kmj/㎡）

仍能滿足表7中第3項性能要求

　　CJ/T189-2004鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管(鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管)行業標準，已執行兩年多，在執行的過程中，隨著生產設備的不斷完善，生產技術的不斷進步，產品的性能指標已有提高。例如管材直徑已擴大到630mm、外層已可增加功能層(抗劃傷層、導電塑料層等)，在2005年出口到土耳其的兩套生產設備己增加抗劃傷層功能層的配置。這種產品是我國自主開發的創新結構，有關單位都在合力解決應用中的理論和實際問題。例如溫州煌盛管業有限公司，于2004年與浙江大學聯合開展“PSP管結構力學模型研究和優化設計軟件的開發應用”基礎理論課題的研究，現已驗收。中國塑料2006年6期和7期己發表了它們研究試驗的階段性成果。這個課題成果，揭示了PSP管的力學響應特性，得到應力、應變臨界壓力、爆破壓力等參數的計算方法；建立了PSP管的優化設計方法并開發了設計軟件。這說明生產PSP管道系統的各環節和相關部門正在通力合作，從應用的角度去完善這種復合結構在發展中的問題。近幾年大家研究、試驗、生產、應用的成功經驗，為修改行業標準，并申請起草PSP管國家標準奠定了基礎。
　　2、鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(PSP)生產工藝流程
　　PSP管工藝流程如下方框圖顯示：

　

　　3、鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(PSP)管件
　　建設部即將發布PSP管件行業標準。PSP管材管件是采用熱塑性塑料外徑系列標準，當公稱壓≤1.6MPa時，還可用純PE管件（已有國標GB/T13663.2-2005 給水用聚乙烯管件）與之配套使用。
(三)鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管的連接與工程技術規程
　　1、鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(PSP)管道連接
　　PSP管道有多種可靠的連接方法，可以根據不同工程的需要，從以下四種應用較廣的形式中選擇：

圖二-1電熱熔連接

　　1).電熱熔連接:
　　 電熱熔連接方式與PE管的連接方式相似(圖二-1)，采用電熔管件連接，連接可靠、使用方便。當公稱壓力高于1.6MPa時，可選用四川金石東方新材料設備有限公司開發的中壓增強型電熱熔管件。

圖二-2電熱熔法蘭連接

　　2).電熱熔法蘭連接
　　電熱熔法蘭連接(圖二-2)、是電熱熔/機械混合連接：這種連接方式為：先在管材端頭采電熱熔方式熔接電熱熔法蘭頭，再利用專用法蘭與進行機械連接。
　　3).鋼塑過渡接頭連接
　　.鋼塑過渡接頭連接用于這種管道與鋼管的連接(圖二-3)

圖二-3鋼塑過渡接頭連接 圖二-4.卡式法蘭連接

　　4).卡式法蘭連接
　　卡式法蘭連接是機械連方法(圖二-4.)
　　以上四種連接工藝已經成熟，可以滿足各地區不同工程應用的需要。隨著技術的發展，更多的連接方式還將不斷出現。
　　2、鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(PSP)管道工程技術規程
　　中國工程建設標準化協會已于2005年制定了PSP管的管道工程技術規程（CECS　181：2005給水鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管管道工程技術規程），給工程設計施工應用提供了依據。浙江大學化機所鄭老師等試驗結論指出：PSP管與PE管相比，臨界失穩壓力提高了57%，環向剛度平均增加19%，說明鋼纏繞網骨架對PSP的管抗外壓能力有明顯的提高。這個結論可供工程應用中，進行PSP管埋設深度設計時參考。
(四)鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管(PSP)管的應用與發展
　　 PSP管具有PE管的優點，又比PE管有著更優良的綜合性能，特別是在抗快速應力開裂、抗蠕變、持續機械強度性能等方面，明顯優于PE管。更重要的是可顯著節省材料；在較大直徑和壓力節省材料更是特別顯著；下面列舉了比較工作壓力大于1.6Mpa下與PE100管材壁厚比較結果：單位mm

外徑

250

315

400

500

PSP管材壁厚

14

17

19

24

PE100壁厚

22.7

28.6

36.3

45.4

比較

61.70%

59.40%

52.30%

52.90%

　　由上述可知PSP管在工作壓力大于1.6Mpa下比PE100管材可節省PE材料50%以上。
　　因此廣泛用作市政給水管，也可用于電力、冶金、礦山、石油、化工、制藥等工業領域的給水用管及農業灌溉用管。
　　 由于PSP管既節省材料又提高了許用工作壓力、使其可以進入廣闊的工礦領域和一些特殊功能要求的領域。例如，很多行業都有各種固體顆粒、粉體、漿體、以及各種液體、氣體的輸送等。
　　 四川金石東方新材料設備有限公司，已通過試驗證明，用現有設備略加改動，可以將細鋼絲增強改為合成纖維(如芳綸)增強，顯著改善了復合結構的結合狀況；纖維增強柔性更好，在外徑200mm以下都可做成盤管供應；不但擴大了應用領域，而且鋪設更是十分方便。建議在完善現有鋼絲暨合成纖維增強復合管的基礎上，可以開拓高壓特殊管道市場(如油田)；向更高更廣的應用領域發展。
　　 綜上所述，已可看出PSP管是一種用途廣范而又有巨大發展前景的新型復合管材，在以塑代鋼的歷史潮流中，隨著材料科學的進步，增強材料的發展，結構工藝的不斷改進和完善，深信鋼絲(合成纖維)纏繞增強聚乙烯管的應用領域，將隨聚乙烯管材的發展而進一步擴大，鋼絲(合成纖維)纏繞增強聚乙烯管道必將成為未來塑料管道的主導產品之一，成為有中國特色的鋼絲(合成纖維)增強聚乙烯管道系統。

二、埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管

(—)埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管管材的特點和應用范圍
　　埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管的結構如下圖所示：

圖三 鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管結構示意圖

　　從上圖可知，鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管的特點是以高密度聚乙烯(PE)為基體(內外層)，將表面涂敷粘接樹脂的鋼帶成型為波形而作為主要支撐結構，并與聚乙烯材料纏繞復合成整體的螺旋波紋管。因此，本產品能將鋼材的高剛度、高強度和塑料的耐腐蝕、耐磨損和柔韌性等兩種材料的優良性結合起來，不僅可使管材達到SN8、SN12.5、SN16三個環剛度，而且解決了鋼材的耐腐蝕問題，彌補了較大直徑全塑料埋地排水管一般環剛度只能達到SN8的弱點。本產品具有多種連接方法，能適應各種不同工程需要，較好地滿足了密封可靠和連接方便的要求。產品在達到高性能的同時，另一突出的特點是節約原材料，較之同直徑、同環剛度的全塑料埋地排水管可顯著降低成本；同時和傳統排水管相比，具有密封可靠、使用壽命長、柔韌抗震、重量輕、施工方便快捷，是有廣闊推廣前景的新型化學建材，適用于介質長期溫度不大于45℃的雨水、污水、廢水排放系統等排水管道工程。
(二)《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》的產品標準與產品生產工藝
　　1、《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》的產品標準
　　CJ/T225-2006《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》產品標準已于2006年6月26日發布，10月1日實施。這個標準的結構、性能技術指標參考了中華人民共和國國家標準GB/T19472-2004《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統》；鋼帶的防腐性能指標參考了中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 0413-2002《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準》，結合產品的技術特點并參考了已在日本和奧地利廣泛使用的有類似特點產品的技術資料而制訂。我們最近看到同類產品的美國ASTM designation：F-2435-05鋼增強聚乙烯波紋管標準。該標準與我們的產品標準略同。
　　1)、產品標準對原料的要求
　　(1)、產品標準對聚乙烯(PE)原料的要求
　　標準對原料的要求與GB/T19472·2-2004《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統第2部份：聚乙烯纏繞結構壁管材》標準相比提高了，對聚乙烯原料的聚乙烯含量有明確要求；對回用料的加入量有明確的限制(按本標準生產管材時，只能不超過10%的本廠同牌號的潔凈回用料)；對聚乙烯全新料的要求從80%提高到90%(ASTM2435標準是不允許用回用料的)。對聚乙烯原料的性能要求還增加了耐環境應力開裂的指標，使本管材從原材料開始，就嚴格控制管材質量。對PE材料的性能要求見表1：

表1 聚乙烯（PE）材料性能

序號

項　 目

要 求

試驗方法

1

耐內壓（80℃,環應力3.9MPa,165h）*

耐內壓（80℃,環應力2.8MPa,1000h）*

無破壞,無滲漏

GB/T6111

采用a型接頭

2

熔體質量流動速率（5kg，190℃），（g/10min）

≤1.0

GB/T3682

3

氧化誘導時間（200℃），（min）

≥20

GB/T17391

4

密度（kg/ m³ ）

≥930

GB/T1033

5

耐環境應力開裂（F₅₀）b條件（h）

≥1000

GB/T1842

6

彈性模量 (MPa)

≥800

GB/T9341

注* 用該原料擠出的實壁管進行試驗。

　　以上說明，生產鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管對聚乙烯原料性能的要求高于一般聚乙烯結構壁管，這是為了確保MRP管的優良性能所決定的，美國ASTM2435標準對材料的要求是嚴格的；我們近兩年的經驗也證明，原材質量是保證MRP管質量的基礎，絕禁止使用不符合標準的原料進行生產，更不能將市場上回收的PE料用于生產MRP管，否則，必將會影響整個MRP管行業的健康發展。
　　(2)、對鋼帶的要求
　　鋼帶的外表應無油、無銹、無飛邊、無毛刺。標準對鋼帶的物理力學性能有明確的要求，絕不是用任意鋼帶都能進行生產的。
　　(3)、對粘接樹脂的要求
　　 粘接樹脂的質量將直接影響鋼帶與聚乙烯的結合質量，因此必須采用與聚乙烯和鋼都有極強粘接性的能粘接樹脂，才能滿足MRP管擠出涂敷的要求。這種高性能粘合劑是國際上著名大公司的新產品（200N/25mm，ASTMD903），如果采用國產膠粘劑必需嚴格按照產品標準要求選用。
　　2)、管材的尺寸范圍
　　隨著鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管生產和應用技術的發展，標準對管材最小內層壁厚、最小層壓壁厚、最大螺距(比美國ASTM2435標準要求小，更安全)、最小鋼帶厚度、最小防腐層厚度等作了要求。這些要求均是對管道質量及連接的基本保證。
　　最小平均內徑、最小內層壁厚，其尺寸要求來源于GB/T19472-2004《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統第2部份：聚乙烯纏繞結構壁管材》標準。最小層壓壁厚數據依據GB/T19472·1-2004《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統—第1部分：聚乙烯雙壁波紋管材》表4的要求來的，并對數據做了較大的提高。
　　最小防腐層厚度，其尺寸要求來源于SY/T 0413-2002《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準中表2.0.2防腐層的厚度要求》，使本產品鋼帶的防腐性能達到了我國油氣長輸管道的防腐要求；比美國ASTM2435標準要求明確而嚴格。
　　3)、管材的物理力學性能
　　MRP管的物理力學性能指標(見表1)，除突出高環剛度外，其他性能指標均達到或超過GB/T19472·2-2004《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統第2部份：聚乙烯纏繞結構壁管材》標準的要求。

表1 管材的物理力學性能

序號

項　　 目

指　 標

試驗方法

1

SN8（kN/m²）

SN12.5（kN/m²）

SN16（kN/m²）

≥8

≥12.5

≥16

GB/T9647—2003

2

沖擊性能

TIR≤10%

GB/T14152

3

剝離強度（20±5℃）， N/cm

≥70

附錄A

4

環柔性

無破裂，兩壁無脫開

GB/T9647

5

烘箱試驗

無分層，無開裂

按8.4.5

6

縫的拉伸強度，N

≥1460

GB/T8804

7

蠕變比率

≤2

GB/T18042

　　“剝離強度”要求數據來源于SY/T 0413-2002《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層技術標準》表3.3.2-1剝離強度的要求。對“烘箱實驗”要求的試驗時間加長了，GB/T19472.2-2004的試驗時間為：e≤8mm,30min和e>8mm,60min，而本標準統一要求試驗時間為90min。原因是加強聚乙烯與鋼帶復合后的整體性能，更有利于對產品整體性能的質量控制。對“縫的拉伸強度”提高到1460N，相對于GB/T19472.2-2004的1020N提高了40%多，也是為了有利于保證產品的整體性能。
(二)埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管的生產工藝過程
　　管材的主要生產工藝過程是：在主機上先纏繞一個實壁的PE內層管，然后將折成倒“U”形的鋼板增強體放置在實壁PE內層管的設計位置上，再在其外部擠出、復合一層與鋼帶增強體波形相同的PE外層，通過整型、定型、冷卻、切割后就可得到成品管材。
　　 生產工藝的主要要求是：在很短的時間內，內層、外層處于熔融狀態時,在一定的壓力下，內層管、鋼帶增強體、外層PE完成復合，保證各層復合成為一個整體結構管壁。
　　 管材生產的涂敷和擠出纏繞兩個主要工藝過程如下：

　　1、鋼帶涂敷工藝過程
　　鋼帶涂敷工藝流程如下：
　　 鋼帶涂敷工藝過程，重點控制加熱與恒溫箱溫度，使粘接樹脂能很好地涂敷在鋼帶表面，保證粘接強度；另一重點是控制擠出機擠出速度與牽引速度，保證涂層厚度穩定。
　　2、擠出纏繞生產工藝過程

　　擠出纏繞工藝流程如下：
　　 擠出纏繞工藝重點控制內、外層擠出厚度、鋼帶速度、鋼帶的加熱溫度；鋼帶的復合，必須保證復合過程的溫度、壓力，以保證管材的質量穩定。
(三)埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的連接
　　這種管道有多種可靠的連接方法，可適應于各種不同工程的需要。目前應用較廣的有五種形式：熱熔擠出焊接連接、電熔帶連接、熱收縮管(帶)連接、卡箍（哈夫套）連接和承插式電熔或密封圈連接等形式。
　　1.熱熔擠出焊接連接
　　熱熔擠出焊接連接(見圖四-1)，是通過專用熱風擠出焊接工具及擠出焊條將相鄰管端加熱，使其聚乙烯材料熔融成整體的連接方法，屬剛性連接。

　　2.電熔帶連接
　　電熔帶連接(見圖四-2)是通過對鑲嵌在聚乙烯帶內表面的電熱絲加熱，使鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的波谷間用聚乙烯帶熔融成為整體的連接方法，屬剛性連接。

　　3、熱收縮管(帶)連接
　　熱收縮管(帶)連接(見圖四-3)是通過對用交聯材料制成的熱收縮管(帶)進行火焰加熱，使熱收縮管(帶)內表面的熱熔膠與管材外表面粘接成一體，熱收縮管(帶)冷卻固化形成恒定的包緊力的管道連接方法，屬剛性連接。

圖四-3　熱收縮管（帶）連接

　　4.卡箍（哈夫套）連接
　　卡箍（哈夫套）連接(見圖四-4)是通過相鄰管端用螺栓緊固兩半外套筒，使套筒和管外壁間的橡膠密封圈壓密的連接方式，屬剛性連接。采用卡箍（哈夫套）連接時,由于管外壁呈螺旋波紋狀,因此必須在待連接管材端的波谷內加填遇水膨脹橡膠塞。哈夫套應有防腐能力和限位裝置，保證哈夫套長期性能且不能在管材外壁有位移或滑動。

圖四-4　　 卡箍（哈夫套）連接

　　5.承插式電熔或密封圈連接
　　承插式電熔連接(見圖四-5-1)是在生產管材時，在管子的承口端預先埋入電熱元件，在工地施工時，將兩根管子承插連接好，給電熱元件通電，使材料熔化將兩根管子連接在一起的一種連接方式。承插式密封圈連接(見圖四-5-2)是在承口與插口的間隙間設置橡膠密封圈，依靠橡膠密封圈的彈性變形達到密封的連接方式，屬柔性連接。

圖四-5 -1　 承插式電熔連接

圖四-5-2　 承插式密封圈連接

　　以上連接方法已編入規程送審稿之中，還有一些好的、新的連接方法，正在試驗階段暫不做介紹。
　　大家都知道塑料管道的優點之一，就在于輸送流體時系統的密封性特高，而其密封性能好壞的關鍵是管道連接部位的密封可靠性，而合理使用以上幾種連接方法是可靠的。如果將以上幾種方法分別組合使用,可以確保設計更可靠、更加保險的密封性要求。
(四)埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術規程
　　MRP管的管道工程技術規程，是根據現中國工程建設標準化協會（2005）建標協字第38號文件要求正在制訂中，現已完成送審稿。
　　這個規程是在各地對MRP管的試驗研究及工程應用成果基礎上，主要參照CECS164：2004《埋地聚乙烯排水管管道工程技術規程》和國內外有關標準、規程、資料，由中國市政工程西南設計研究院牽頭各相關單位參加編制的。在規程編制過程中，各參加編制的單位提交了各地的工程應用資料。
　　埋地排水用聚乙烯螺旋波紋管在設計、施工上有不同于其他排水管材（包括純塑料的管材）的特殊要求。為此、本規程的變形公式擬采用美國spangler氏公式，符合GB50332-2002的規定。PE排水管管道的允許直徑變形率，在美國及歐洲的有關資料中都規定不大于7.5%；本規程是按GB50332-2002中小于5%的規定確定的。由于排水管外徑不統一，而管道內徑相對統一和便于實際中測量，因此本管材的允許直徑變形率選用管道內徑d_i。另一方面，相對外徑而言，采用內徑對鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的允許直徑變形率的控制更嚴了。
　　管道環截面強度計算擬參照美國鋼鐵協會（AISI）出版的《排水和高速公路用鋼結構產品手冊》（1994）中有關波紋鋼管的內容制定的。美國猶他州立大學曾對聚乙烯鋼肋螺旋管埋地后的受力和變形情況作了大量的試驗研究。試驗成果表明，聚乙烯鋼肋螺旋管的工作性狀和荷載-變形曲線與低剛度的波紋鋼管相類似。
　　管道環截面壓屈失穩計算擬參照美國聚乙烯波紋管協會資料《聚乙烯波紋管的結構設計方法》的有關內容編制。
　　為便于設計單位在工程設計中對《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術規程》的使用，根據本規程擬制定了管道的允許埋設深度表。
(五)埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的推廣
　　由于鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管產品在達到高性能的同時，突出的特點是節約原材料，較之同直徑、同環剛度的全塑料埋地排水管可顯著降低成本；從下表重量比較可知節約PE材料特別顯著。

鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與雙重壁纏繞管重重量比較表　 單位(公斤/米)

規格

種類

800

900

1000

1200

1500

1600

1800

2000

MRP管 環剛度13

34

40

48

67

115

134

142

163

雙重壁管 環剛度8

59.1

73

94

137

205

223

274

349

　　因此埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管在推廣過程中深受用戶關注：
　　1、MRP管在推廣過程中，根據用戶的要求，在2006年上半年，各單位做了大量的試驗。下面簡介三個試驗：
　　1)、直接用碾壓機碾壓試驗：回填原狀土至管頂200～300mm，直接用碾壓機碾壓，對鋼帶增強螺旋波紋管變形影響不大。實驗條件：(1).管材：DN1500鋼帶增強管，環剛度12.5KN/M²。(2.)回填土：原狀土回填。(3.)回填方式：槽底鋪墊10CM碎石屑，然后用原狀土回填。每20CM夯實) 達到一定的密實度，具有良好的效果，證明鋼帶增強螺旋波紋管具有很高的環剛度，能有效的保證工程質量。
　　 試驗照片如下：

　　2)鋼帶增強螺旋波紋管波谷外壓實驗
　　(1)實驗條件： .管材：DN800鋼帶增強管，環剛度10.55KN/M²。 .壓塊：青杠木做山形壓塊。
　　 實驗機：WDH-2000型專用環剛度機)。
　　 (2)..實驗方式：上下墊上壓塊用環剛度機壓波谷，管材30%變形量下內外壁有無分層、開裂現象。
　　 試驗照片如下：

　　試驗照片如下：變形后的管材內外壁無分層、無開裂現象。
　　 (3)試驗結論：
　　 a)只利用管材的波谷內純塑料段承受外力，管材的環剛度是要下降的，但下降幅度不大，下降率為8%[（10.55-9.7）/10.55×100%]。這說明：管材無論是增強骨架的波峰，還是狀增強骨架的波谷，均有較大的剛度，均能承受較大的外壓力。B)、只利用管材的波谷內純塑料來承受外壓力時，即使將管材壓扁至內徑的70%（從810mm壓扁至576mm）管材的形態仍能保持不變，管材完好，各處均無開裂紋。這說明：管材即使在相對較薄弱的波谷純塑料受到較大外壓力而造成管材大幅度變形的條件下，波谷純塑料段也能很好的將外力傳遞給增強骨架而使管材整體均勻變形，并保持管材完好的形狀。
　　3)鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管抗彎剪對比試驗
　　試驗照片如下：

管材外壁 管材內壁

　　試驗結論：
　　(1)當鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管處于彎曲和剪切受力狀態時，管材整體形狀的保持情況并不比雙壁波紋管差，波峰保持情況還略優于雙壁波紋管。2)、當鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管處在簡支梁支撐且中部集中受力狀態時，管材整體撓度良好，且不比雙壁波紋管差。
　　以上是MRP管在推廣過程中，根據用戶的要求，做的一些實驗，使用戶在現場直觀感受這種管材的優良可靠性，有助于推廣工作的順利進行。希望各有關單位做更多的工程試驗，測試記錄一些有用的敉據，以便分折解決可能出現的問題，提高MRP管道系統的整體水平。
　　2、埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管已列入建設部推廣應用技術目錄
　　MRP管已列入建設部“節能省地型建筑推廣應用技術目錄”(建科[2006]38號文件)。文件指出：為做好推廣應用工作，各建設單位應優先選用《技術目錄》中的有關技術，組織實施科技示范工程，加快科技成果的推廣應用，提高產業化和工程化水平。
　　 建設部2005年12月15日福卅會議文件明確指出：“我國在參考國外先進經驗的基礎上自主開發的‘鋼帶… 管，’已經在一批企業投產。這種管材優點突出… 能將鋼材的高剛度、高強度和塑料的耐腐蝕、耐磨損和柔韌性等兩種材料的優良性能結合起來，不僅可使管材達到SN8、SN12.5、SN16三個環剛度，而且解決了鋼材的耐腐蝕問題，彌補了較大直徑全塑料埋地排水管一般環剛度只能達到SN8的弱點”。現各地建委都在推廣，例如：廣東省有工程規范推廣、天津也正在制訂有關文件推廣。2005年5月出版的建設部建筑設計圖集04S520也有這種新型管材。因此MRP管管是一種市場前景很好的新產品，這種新型管材具有口徑大、環剛度高、防腐省料等突出優勢，在僅僅兩年的時間里，國內己有二十多條生產線投入生產。已在天津、廣東、福建、浙江、遼寧、新疆、云南、貴卅、山東、重慶、四川等省市形成生產能力，并應用在全國十幾個省市的排水工程中，用戶反映良好。產品的生產設備還出口到意大利、蘇丹，成為我國自主開發大口徑(1500m)高環剛度(16)排水管設備，向塑機發達的歐卅國家出口的首例。

結束語

　　近幾年來，我國鋼塑管的發展得到了國家管理部門的極大支持，并不斷頒布新的產品標準，呈現出品種繁多的局面。這一方面說明我國在鋼塑復合管品種的開發能力較強，但另一方面品種太多就會帶來整個復合管市場的混亂，加上在管材宣傳上難免的片面性，使得廣大用戶面對眾多管材有點無所適從。因此我們認為：我國復合管市場發展到現階段，迫切需要管理部門在鼓勵創新的同時，重點選擇兩個性價比高又適合我國國情的產品作為重點品種推廣。這樣，可以形成有規模的產業鏈，對降低成本，對規范市場等都會帶來巨大好處，也有助于防止社會財富的浪費和防止市場的混亂，這就是本文介紹以上兩種在我國有代表性的、自主開發的既有高性價比又適合我國國情鋼絲及鋼帶增強聚乙烯給排水管道的初衷，希望能得到各方面的支持和改進的建議，只有社會相關的各方的共同努力合作，才有可能不斷完善這兩種復合結構在發展中的理論和實際問題；完善工程應用技術的規程和施工方法，才有可能培育出符合中國國情的鋼絲及鋼帶增強聚乙烯給排水管道系統，推動我我國新型塑料復合管道系統的健康發展。

本文參考、引用了以下資料：

CJ/T198-2004鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管(鋼絲纏繞增強聚乙烯給水管)產品標準
CECS　181：2005給水鋼絲網骨架塑料聚乙烯復合管管道工程技術規程
PSP管結構力學模型研究和優化設計軟件的開發應用　　 浙江大學鄭津洋等、溫州煌盛管業董華章等
鋼絲纏繞增強塑料復合管力學性能的試驗研究 浙江大學鄭津洋等、 溫州煌盛管業有限公司董華章等
鋼絲網骨架增強PE復合管及生產技術和工程應用　 四川金石東方新材料設備有限公司蒯一希、姬昱川
增強熱塑性塑料(RTP)復合管的發展概況　　　　 張玉川、王德禧、吳念
CJ/T225-2006《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管》產品標準
埋地排水用鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管產品標準與生產工藝質量控制 　　　四川森普 吳精華
鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的連接與施工　　　　　　　　　　 四川森普管材股份有限公司 吳精華
CECS xxx：200x埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術規程(送審稿)
天津市武清區雍陽東道排水工程實驗方法、過程和結論　　 天津盛象塑料管業有限公司　　 李洪山
鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管波谷外壓試驗報告　　　　　 四川森普管材股份有限公司 吳精華
四川金石東方新材料設備有限公司 蒯一希、陳紹江
鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管抗彎剪對比試驗報告　　　 四川森普管材股份有限公司　 吳精華
四川金石東方新材料設備有限公司 蒯一希、陳紹江
美國ASTM designation：F-2435-05　　 鋼增強聚乙烯波紋管標準