国内自主开发的钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道系统

国内自主开发的钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道系统

四川森普管材股份有限公司　 吴精华

　　摘 要：本文从国家建设“资源节约型社会”的基本国策出发，介绍了《钢丝缠绕增强聚乙烯(PE)给水管》和《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》的结构特点、产品标准与产品生产工艺、管道工程应用技术规程；希望管道系统各环节和相关部门通力合作，从应用的角度完善这两种复合结构在发展中的理论和实践问题，走自主创新的道路，培育出符合国情的钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道系统。
　　关链词：钢塑复合管；钢丝增强给水管；钢带增强排水管

　　中国是一个正处在高速发中的大国，人口众多，人均能源，水资源等重要资源的占有量严重不足。我国人均能源占有量不到世界人均水平的一半，石油仅为十分之一；水资源仅仅是四分之一，是世界严重缺水、污染严重的国家之一。面对如此严峻的现实，我国政府决定执行“建设资源节约型、环境友好型社会”的发展战略方针，走自主创新的道路，解决好我国可持续发展所面临的问题。为此，我国正在全力实施“节能、节水、节地、节材”等战略工程。近几年大力推动塑料管道产业的发展，具有推动四节一保(环保)的重要战略意义。正是由于发展塑料管道符合国家向节约型社会发展的基本国策，所以在十五期间以年百分之十五的高速增长。2006年上半年塑管及其附件，增长31.99%，高速发展的状况已显示出塑料管道系统巨大的优势。但是，近年来，由于我国十分短缺的石油价格持续攀升，造成塑料原料价格（特别是聚乙烯原料价格）持续上升而无力控制的局面，使蓬勃发展的塑料管道产业面临困境。而另一方面，原料价格的持续攀升，却催生并促进了我国新型塑料复合管道系统的发展。
　　随着复合管材的发展，国内的钢塑复合管呈现出品种繁多的局面，其品种已超过一些发达国家。这里只介绍两种在我国有代表性的、自主开发的、高性价比又适合我国国情的钢塑复合管，并建议将其作为重点品种进行推广。一种是《钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(即钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管)》(以下简称PSP管)；另一种是《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》(以下简称MRP管)。生产这两种复合管道的设备，是四川金石东方新材料设备有限公司开发出来的。从使用单一材料发展到集成两种以上材料优势的复合结构，既是技术发展的必然，又符合我国国情。所以这两种复合管道在短短几年的时间里，已各有近三十多条生产线投产。该生产设备已出口到塑料机械较我国发达的国家。近年来这两种管道，从管道系统应用的角度看，尽管还有一些理论和实际问题有待完善，但已在各地的工程应用中显现出独特的优势，受到给排水管道用户青睐。希望我国这两种管道设备制造、产品生产、设计、施工监理、等管道系统各环节能和相关管理部门通力合作，以创业者的态度，从应用的角度不断完善这两种复合结构在发展中的理论和实际问题；完善工程应用技术的规程和施工方法及定额等配套工作，走出—条符合我国实际的钢塑复合管统系统的路子，培育出符合中国国情的钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道系统，推动我国新型塑料复合管道系统的健康发展。

一、钢丝缠绕增强聚乙烯(PE)给水管

(一)钢丝缠绕增强聚乙烯(PE)给水管的结构特征及优势
　　钢丝缠绕增强塑料复合管是一种全新的复合结构，其结构特点是聚乙烯料为基体，在聚乙烯内外管的中间设置有两层或多层交错缠绕形成的钢丝网格状增强结构层，其结构如图一所示。增强用钢丝为高强度镀层钢丝，钢丝在缠绕前己包覆具有阻水性能的热熔胶。钢丝缠绕后，经过加热，再套挤出高强中间结合粘接剂，然后再套挤出PE外层。这样就保证了钢丝网格状增强结构层牢固地镶嵌复合在管壁中间，保证了高强度钢丝与内外层PE之间熔为一体，从而获得性能优良的复合管材。

?

　　 高性能粘接剂在加热条件下能与PE管熔融为一体，同时与钢有极强的粘接性能（200N/25mm，ASTMD903）。这种高性能粘合剂是国际上著名大公司的新产品，已在西气东输国家工程中作为钢—PE界面物质得到广泛运用。由于这种管材有效地解决了钢—PE的界面问题，使得用钢丝来增强PE这种增强方式得到了进一步发展和应用。采用这种方法制造的钢—PE复合管材在工程上的应用才会变得更方便、可靠。
　　因此、这种钢丝缠绕增强PE复合管，应是现代管材发展的重点之一。因为钢材以拉伸成丝的状态存在要比管、板状态存在的抗拉强度要高很多，又由于这种交错缠绕无需焊接，不但大大提高了生产效率，还使一根钢丝与聚乙烯的接触面与另一根钢丝的接触面间断，形成间断的钢丝塑料界面，其界面面积，比连续钢塑界面面积大，界面结合力牢靠；使得钢丝增强骨架层牢固镶嵌在复合管壁中间，两种材料互相交织，集成钢与聚乙烯的优点一体。这种结构基本解决了产生应力集中和内应的问题。因此，这种结构具有较高的强度(浙江大学化机所郑老师等试验发现，短期爆破压力的平均值，比PE管提高了约129%)、可提高公称压力、有良好的韧性和抵抗开裂性、具有PE管的环保卫生性能及高的输水效率等优点，所以，近年在给水领域已经得到广泛应用。目前已有近30条钢丝缠绕增强聚乙烯管的生产线投入生产，如温州煌盛、广东东方、四川煌盛、胜利油田、大港油田、江苏科博管业、河南明远金龙、贵阳赤天化大鸿、山东华宏、山东东宏、湖北新欣管业，土库里斯坦库尔公司等单位，都在从事PSP管材的生产，目前全国PSP管材年生产能力已超过15万吨的规模。
(二)钢丝缠绕增强聚乙烯给水管的产品标准与产品生产工艺
　　1、钢丝缠绕增强聚乙烯给水管的产品标准
　　在制订CJ/T189-2004钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管(钢丝缠绕增强聚乙烯给水管)产品标准时，主要是参照CJ/T 123–2000和CJ/T 125–2000给水用、燃气用钢骨架聚乙烯塑料复合管的标准，不同的是，把内径系列改为ISO要求的外径系列；且钢骨架增强网格作了相应的调整，提高了公称压力；增加了1000小时80℃长期静液压强度试验（80℃，内压4.26MPa，1000h已通过）。钢丝网骨架增强聚乙烯复合塑料管的性能指标见表1

表1 钢丝网骨架增强聚乙烯复合塑料管性能（给水）

序号

项　　 目

性能要求

1

受压开裂稳定性

无裂纹现象

2

纵向尺寸收缩率（110℃，保持1小时）

≤2.0%

3

短期静液压

强 度 试 验

温度：20℃，时间：1h；压力：公称压力×2

见7.12.3

温度：80℃，时间：165h；压力：公称压力×2×0.71

不破裂、不渗漏

温度：80℃，时间：1000h；压力：公称压力×2×0.71

不破裂、不渗漏

4

爆破强度试验

温度：20℃，爆破压力≥公称压力×3

爆 破

5

耐候性试验（管材积累接受≥3.5kmj/㎡）

仍能满足表7中第3项性能要求

　　CJ/T189-2004钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管(钢丝缠绕增强聚乙烯给水管)行业标准，已执行两年多，在执行的过程中，随着生产设备的不断完善，生产技术的不断进步，产品的性能指标已有提高。例如管材直径已扩大到630mm、外层已可增加功能层(抗划伤层、导电塑料层等)，在2005年出口到土耳其的两套生产设备己增加抗划伤层功能层的配置。这种产品是我国自主开发的创新结构，有关单位都在合力解决应用中的理论和实际问题。例如温州煌盛管业有限公司，于2004年与浙江大学联合开展“PSP管结构力学模型研究和优化设计软件的开发应用”基础理论课题的研究，现已验收。中国塑料2006年6期和7期己发表了它们研究试验的阶段性成果。这个课题成果，揭示了PSP管的力学响应特性，得到应力、应变临界压力、爆破压力等参数的计算方法；建立了PSP管的优化设计方法并开发了设计软件。这说明生产PSP管道系统的各环节和相关部门正在通力合作，从应用的角度去完善这种复合结构在发展中的问题。近几年大家研究、试验、生产、应用的成功经验，为修改行业标准，并申请起草PSP管国家标准奠定了基础。
　　2、钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(PSP)生产工艺流程
　　PSP管工艺流程如下方框图显示：

　

　　3、钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(PSP)管件
　　建设部即将发布PSP管件行业标准。PSP管材管件是采用热塑性塑料外径系列标准，当公称压≤1.6MPa时，还可用纯PE管件（已有国标GB/T13663.2-2005 给水用聚乙烯管件）与之配套使用。
(三)钢丝缠绕增强聚乙烯给水管的连接与工程技术规程
　　1、钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(PSP)管道连接
　　PSP管道有多种可靠的连接方法，可以根据不同工程的需要，从以下四种应用较广的形式中选择：

图二-1电热熔连接

　　1).电热熔连接:
　　 电热熔连接方式与PE管的连接方式相似(图二-1)，采用电熔管件连接，连接可靠、使用方便。当公称压力高于1.6MPa时，可选用四川金石东方新材料设备有限公司开发的中压增强型电热熔管件。

图二-2电热熔法兰连接

　　2).电热熔法兰连接
　　电热熔法兰连接(图二-2)、是电热熔/机械混合连接：这种连接方式为：先在管材端头采电热熔方式熔接电热熔法兰头，再利用专用法兰与进行机械连接。
　　3).钢塑过渡接头连接
　　.钢塑过渡接头连接用于这种管道与钢管的连接(图二-3)

图二-3钢塑过渡接头连接 图二-4.卡式法兰连接

　　4).卡式法兰连接
　　卡式法兰连接是机械连方法(图二-4.)
　　以上四种连接工艺已经成熟，可以满足各地区不同工程应用的需要。随着技术的发展，更多的连接方式还将不断出现。
　　2、钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(PSP)管道工程技术规程
　　中国工程建设标准化协会已于2005年制定了PSP管的管道工程技术规程（CECS　181：2005给水钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管管道工程技术规程），给工程设计施工应用提供了依据。浙江大学化机所郑老师等试验结论指出：PSP管与PE管相比，临界失稳压力提高了57%，环向刚度平均增加19%，说明钢缠绕网骨架对PSP的管抗外压能力有明显的提高。这个结论可供工程应用中，进行PSP管埋设深度设计时参考。
(四)钢丝缠绕增强聚乙烯给水管(PSP)管的应用与发展
　　 PSP管具有PE管的优点，又比PE管有着更优良的综合性能，特别是在抗快速应力开裂、抗蠕变、持续机械强度性能等方面，明显优于PE管。更重要的是可显著节省材料；在较大直径和压力节省材料更是特别显著；下面列举了比较工作压力大于1.6Mpa下与PE100管材壁厚比较结果：单位mm

外径

250

315

400

500

PSP管材壁厚

14

17

19

24

PE100壁厚

22.7

28.6

36.3

45.4

比较

61.70%

59.40%

52.30%

52.90%

　　由上述可知PSP管在工作压力大于1.6Mpa下比PE100管材可节省PE材料50%以上。
　　因此广泛用作市政给水管，也可用于电力、冶金、矿山、石油、化工、制药等工业领域的给水用管及农业灌溉用管。
　　 由于PSP管既节省材料又提高了许用工作压力、使其可以进入广阔的工矿领域和一些特殊功能要求的领域。例如，很多行业都有各种固体颗粒、粉体、浆体、以及各种液体、气体的输送等。
　　 四川金石东方新材料设备有限公司，已通过试验证明，用现有设备略加改动，可以将细钢丝增强改为合成纤维(如芳纶)增强，显著改善了复合结构的结合状况；纤维增强柔性更好，在外径200mm以下都可做成盘管供应；不但扩大了应用领域，而且铺设更是十分方便。建议在完善现有钢丝暨合成纤维增强复合管的基础上，可以开拓高压特殊管道市场(如油田)；向更高更广的应用领域发展。
　　 综上所述，已可看出PSP管是一种用途广范而又有巨大发展前景的新型复合管材，在以塑代钢的历史潮流中，随着材料科学的进步，增强材料的发展，结构工艺的不断改进和完善，深信钢丝(合成纤维)缠绕增强聚乙烯管的应用领域，将随聚乙烯管材的发展而进一步扩大，钢丝(合成纤维)缠绕增强聚乙烯管道必将成为未来塑料管道的主导产品之一，成为有中国特色的钢丝(合成纤维)增强聚乙烯管道系统。

二、埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管

(—)埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管管材的特点和应用范围
　　埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管的结构如下图所示：

图三 钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管结构示意图

　　从上图可知，钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管的特点是以高密度聚乙烯(PE)为基体(内外层)，将表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形而作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕复合成整体的螺旋波纹管。因此，本产品能将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等两种材料的优良性结合起来，不仅可使管材达到SN8、SN12.5、SN16三个环刚度，而且解决了钢材的耐腐蚀问题，弥补了较大直径全塑料埋地排水管一般环刚度只能达到SN8的弱点。本产品具有多种连接方法，能适应各种不同工程需要，较好地满足了密封可靠和连接方便的要求。产品在达到高性能的同时，另一突出的特点是节约原材料，较之同直径、同环刚度的全塑料埋地排水管可显著降低成本；同时和传统排水管相比，具有密封可靠、使用寿命长、柔韧抗震、重量轻、施工方便快捷，是有广阔推广前景的新型化学建材，适用于介质长期温度不大于45℃的雨水、污水、废水排放系统等排水管道工程。
(二)《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》的产品标准与产品生产工艺
　　1、《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》的产品标准
　　CJ/T225-2006《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》产品标准已于2006年6月26日发布，10月1日实施。这个标准的结构、性能技术指标参考了中华人民共和国国家标准GB/T19472-2004《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统》；钢带的防腐性能指标参考了中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 0413-2002《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》，结合产品的技术特点并参考了已在日本和奥地利广泛使用的有类似特点产品的技术资料而制订。我们最近看到同类产品的美国ASTM designation：F-2435-05钢增强聚乙烯波纹管标准。该标准与我们的产品标准略同。
　　1)、产品标准对原料的要求
　　(1)、产品标准对聚乙烯(PE)原料的要求
　　标准对原料的要求与GB/T19472·2-2004《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第2部份：聚乙烯缠绕结构壁管材》标准相比提高了，对聚乙烯原料的聚乙烯含量有明确要求；对回用料的加入量有明确的限制(按本标准生产管材时，只能不超过10%的本厂同牌号的洁净回用料)；对聚乙烯全新料的要求从80%提高到90%(ASTM2435标准是不允许用回用料的)。对聚乙烯原料的性能要求还增加了耐环境应力开裂的指标，使本管材从原材料开始，就严格控制管材质量。对PE材料的性能要求见表1：

表1 聚乙烯（PE）材料性能

序号

项　 目

要 求

试验方法

1

耐内压（80℃,环应力3.9MPa,165h）*

耐内压（80℃,环应力2.8MPa,1000h）*

无破坏,无渗漏

GB/T6111

采用a型接头

2

熔体质量流动速率（5kg，190℃），（g/10min）

≤1.0

GB/T3682

3

氧化诱导时间（200℃），（min）

≥20

GB/T17391

4

密度（kg/ m³ ）

≥930

GB/T1033

5

耐环境应力开裂（F₅₀）b条件（h）

≥1000

GB/T1842

6

弹性模量 (MPa)

≥800

GB/T9341

注* 用该原料挤出的实壁管进行试验。

　　以上说明，生产钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管对聚乙烯原料性能的要求高于一般聚乙烯结构壁管，这是为了确保MRP管的优良性能所决定的，美国ASTM2435标准对材料的要求是严格的；我们近两年的经验也证明，原材质量是保证MRP管质量的基础，绝禁止使用不符合标准的原料进行生产，更不能将市场上回收的PE料用于生产MRP管，否则，必将会影响整个MRP管行业的健康发展。
　　(2)、对钢带的要求
　　钢带的外表应无油、无锈、无飞边、无毛刺。标准对钢带的物理力学性能有明确的要求，绝不是用任意钢带都能进行生产的。
　　(3)、对粘接树脂的要求
　　 粘接树脂的质量将直接影响钢带与聚乙烯的结合质量，因此必须采用与聚乙烯和钢都有极强粘接性的能粘接树脂，才能满足MRP管挤出涂敷的要求。这种高性能粘合剂是国际上著名大公司的新产品（200N/25mm，ASTMD903），如果采用国产胶粘剂必需严格按照产品标准要求选用。
　　2)、管材的尺寸范围
　　随着钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管生产和应用技术的发展，标准对管材最小内层壁厚、最小层压壁厚、最大螺距(比美国ASTM2435标准要求小，更安全)、最小钢带厚度、最小防腐层厚度等作了要求。这些要求均是对管道质量及连接的基本保证。
　　最小平均内径、最小内层壁厚，其尺寸要求来源于GB/T19472-2004《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第2部份：聚乙烯缠绕结构壁管材》标准。最小层压壁厚数据依据GB/T19472·1-2004《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统—第1部分：聚乙烯双壁波纹管材》表4的要求来的，并对数据做了较大的提高。
　　最小防腐层厚度，其尺寸要求来源于SY/T 0413-2002《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准中表2.0.2防腐层的厚度要求》，使本产品钢带的防腐性能达到了我国油气长输管道的防腐要求；比美国ASTM2435标准要求明确而严格。
　　3)、管材的物理力学性能
　　MRP管的物理力学性能指标(见表1)，除突出高环刚度外，其他性能指标均达到或超过GB/T19472·2-2004《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第2部份：聚乙烯缠绕结构壁管材》标准的要求。

表1 管材的物理力学性能

序号

项　　 目

指　 标

试验方法

1

SN8（kN/m²）

SN12.5（kN/m²）

SN16（kN/m²）

≥8

≥12.5

≥16

GB/T9647—2003

2

冲击性能

TIR≤10%

GB/T14152

3

剥离强度（20±5℃）， N/cm

≥70

附录A

4

环柔性

无破裂，两壁无脱开

GB/T9647

5

烘箱试验

无分层，无开裂

按8.4.5

6

缝的拉伸强度，N

≥1460

GB/T8804

7

蠕变比率

≤2

GB/T18042

　　“剥离强度”要求数据来源于SY/T 0413-2002《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》表3.3.2-1剥离强度的要求。对“烘箱实验”要求的试验时间加长了，GB/T19472.2-2004的试验时间为：e≤8mm,30min和e>8mm,60min，而本标准统一要求试验时间为90min。原因是加强聚乙烯与钢带复合后的整体性能，更有利于对产品整体性能的质量控制。对“缝的拉伸强度”提高到1460N，相对于GB/T19472.2-2004的1020N提高了40%多，也是为了有利于保证产品的整体性能。
(二)埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管的生产工艺过程
　　管材的主要生产工艺过程是：在主机上先缠绕一个实壁的PE内层管，然后将折成倒“U”形的钢板增强体放置在实壁PE内层管的设计位置上，再在其外部挤出、复合一层与钢带增强体波形相同的PE外层，通过整型、定型、冷却、切割后就可得到成品管材。
　　 生产工艺的主要要求是：在很短的时间内，内层、外层处于熔融状态时,在一定的压力下，内层管、钢带增强体、外层PE完成复合，保证各层复合成为一个整体结构管壁。
　　 管材生产的涂敷和挤出缠绕两个主要工艺过程如下：

　　1、钢带涂敷工艺过程
　　钢带涂敷工艺流程如下：
　　 钢带涂敷工艺过程，重点控制加热与恒温箱温度，使粘接树脂能很好地涂敷在钢带表面，保证粘接强度；另一重点是控制挤出机挤出速度与牵引速度，保证涂层厚度稳定。
　　2、挤出缠绕生产工艺过程

　　挤出缠绕工艺流程如下：
　　 挤出缠绕工艺重点控制内、外层挤出厚度、钢带速度、钢带的加热温度；钢带的复合，必须保证复合过程的温度、压力，以保证管材的质量稳定。
(三)埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接
　　这种管道有多种可靠的连接方法，可适应于各种不同工程的需要。目前应用较广的有五种形式：热熔挤出焊接连接、电熔带连接、热收缩管(带)连接、卡箍（哈夫套）连接和承插式电熔或密封圈连接等形式。
　　1.热熔挤出焊接连接
　　热熔挤出焊接连接(见图四-1)，是通过专用热风挤出焊接工具及挤出焊条将相邻管端加热，使其聚乙烯材料熔融成整体的连接方法，属刚性连接。

　　2.电熔带连接
　　电熔带连接(见图四-2)是通过对镶嵌在聚乙烯带内表面的电热丝加热，使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的波谷间用聚乙烯带熔融成为整体的连接方法，属刚性连接。

　　3、热收缩管(带)连接
　　热收缩管(带)连接(见图四-3)是通过对用交联材料制成的热收缩管(带)进行火焰加热，使热收缩管(带)内表面的热熔胶与管材外表面粘接成一体，热收缩管(带)冷却固化形成恒定的包紧力的管道连接方法，属刚性连接。

图四-3　热收缩管（带）连接

　　4.卡箍（哈夫套）连接
　　卡箍（哈夫套）连接(见图四-4)是通过相邻管端用螺栓紧固两半外套筒，使套筒和管外壁间的橡胶密封圈压密的连接方式，属刚性连接。采用卡箍（哈夫套）连接时,由于管外壁呈螺旋波纹状,因此必须在待连接管材端的波谷内加填遇水膨胀橡胶塞。哈夫套应有防腐能力和限位装置，保证哈夫套长期性能且不能在管材外壁有位移或滑动。

图四-4　　 卡箍（哈夫套）连接

　　5.承插式电熔或密封圈连接
　　承插式电熔连接(见图四-5-1)是在生产管材时，在管子的承口端预先埋入电热元件，在工地施工时，将两根管子承插连接好，给电热元件通电，使材料熔化将两根管子连接在一起的一种连接方式。承插式密封圈连接(见图四-5-2)是在承口与插口的间隙间设置橡胶密封圈，依靠橡胶密封圈的弹性变形达到密封的连接方式，属柔性连接。

图四-5 -1　 承插式电熔连接

图四-5-2　 承插式密封圈连接

　　以上连接方法已编入规程送审稿之中，还有一些好的、新的连接方法，正在试验阶段暂不做介绍。
　　大家都知道塑料管道的优点之一，就在于输送流体时系统的密封性特高，而其密封性能好坏的关键是管道连接部位的密封可靠性，而合理使用以上几种连接方法是可靠的。如果将以上几种方法分别组合使用,可以确保设计更可靠、更加保险的密封性要求。
(四)埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管管道工程技术规程
　　MRP管的管道工程技术规程，是根据现中国工程建设标准化协会（2005）建标协字第38号文件要求正在制订中，现已完成送审稿。
　　这个规程是在各地对MRP管的试验研究及工程应用成果基础上，主要参照CECS164：2004《埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程》和国内外有关标准、规程、资料，由中国市政工程西南设计研究院牵头各相关单位参加编制的。在规程编制过程中，各参加编制的单位提交了各地的工程应用资料。
　　埋地排水用聚乙烯螺旋波纹管在设计、施工上有不同于其他排水管材（包括纯塑料的管材）的特殊要求。为此、本规程的变形公式拟采用美国spangler氏公式，符合GB50332-2002的规定。PE排水管管道的允许直径变形率，在美国及欧洲的有关资料中都规定不大于7.5%；本规程是按GB50332-2002中小于5%的规定确定的。由于排水管外径不统一，而管道内径相对统一和便于实际中测量，因此本管材的允许直径变形率选用管道内径d_i。另一方面，相对外径而言，采用内径对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的允许直径变形率的控制更严了。
　　管道环截面强度计算拟参照美国钢铁协会（AISI）出版的《排水和高速公路用钢结构产品手册》（1994）中有关波纹钢管的内容制定的。美国犹他州立大学曾对聚乙烯钢肋螺旋管埋地后的受力和变形情况作了大量的试验研究。试验成果表明，聚乙烯钢肋螺旋管的工作性状和荷载-变形曲线与低刚度的波纹钢管相类似。
　　管道环截面压屈失稳计算拟参照美国聚乙烯波纹管协会资料《聚乙烯波纹管的结构设计方法》的有关内容编制。
　　为便于设计单位在工程设计中对《埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管管道工程技术规程》的使用，根据本规程拟制定了管道的允许埋设深度表。
(五)埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的推广
　　由于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管产品在达到高性能的同时，突出的特点是节约原材料，较之同直径、同环刚度的全塑料埋地排水管可显著降低成本；从下表重量比较可知节约PE材料特别显著。

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与双重壁缠绕管重重量比较表　 单位(公斤/米)

规格

种类

800

900

1000

1200

1500

1600

1800

2000

MRP管 环刚度13

34

40

48

67

115

134

142

163

双重壁管 环刚度8

59.1

73

94

137

205

223

274

349

　　因此埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在推广过程中深受用户关注：
　　1、MRP管在推广过程中，根据用户的要求，在2006年上半年，各单位做了大量的试验。下面简介三个试验：
　　1)、直接用碾压机碾压试验：回填原状土至管顶200～300mm，直接用碾压机碾压，对钢带增强螺旋波纹管变形影响不大。实验条件：(1).管材：DN1500钢带增强管，环刚度12.5KN/M²。(2.)回填土：原状土回填。(3.)回填方式：槽底铺垫10CM碎石屑，然后用原状土回填。每20CM夯实) 达到一定的密实度，具有良好的效果，证明钢带增强螺旋波纹管具有很高的环刚度，能有效的保证工程质量。
　　 试验照片如下：

　　2)钢带增强螺旋波纹管波谷外压实验
　　(1)实验条件： .管材：DN800钢带增强管，环刚度10.55KN/M²。 .压块：青杠木做山形压块。
　　 实验机：WDH-2000型专用环刚度机)。
　　 (2)..实验方式：上下垫上压块用环刚度机压波谷，管材30%变形量下内外壁有无分层、开裂现象。
　　 试验照片如下：

　　试验照片如下：变形后的管材内外壁无分层、无开裂现象。
　　 (3)试验结论：
　　 a)只利用管材的波谷内纯塑料段承受外力，管材的环刚度是要下降的，但下降幅度不大，下降率为8%[（10.55-9.7）/10.55×100%]。这说明：管材无论是增强骨架的波峰，还是状增强骨架的波谷，均有较大的刚度，均能承受较大的外压力。B)、只利用管材的波谷内纯塑料来承受外压力时，即使将管材压扁至内径的70%（从810mm压扁至576mm）管材的形态仍能保持不变，管材完好，各处均无开裂纹。这说明：管材即使在相对较薄弱的波谷纯塑料受到较大外压力而造成管材大幅度变形的条件下，波谷纯塑料段也能很好的将外力传递给增强骨架而使管材整体均匀变形，并保持管材完好的形状。
　　3)钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管抗弯剪对比试验
　　试验照片如下：

管材外壁 管材内壁

　　试验结论：
　　(1)当钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管处于弯曲和剪切受力状态时，管材整体形状的保持情况并不比双壁波纹管差，波峰保持情况还略优于双壁波纹管。2)、当钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管处在简支梁支撑且中部集中受力状态时，管材整体挠度良好，且不比双壁波纹管差。
　　以上是MRP管在推广过程中，根据用户的要求，做的一些实验，使用户在现场直观感受这种管材的优良可靠性，有助于推广工作的顺利进行。希望各有关单位做更多的工程试验，测试记录一些有用的敉据，以便分折解决可能出现的问题，提高MRP管道系统的整体水平。
　　2、埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管已列入建设部推广应用技术目录
　　MRP管已列入建设部“节能省地型建筑推广应用技术目录”(建科[2006]38号文件)。文件指出：为做好推广应用工作，各建设单位应优先选用《技术目录》中的有关技术，组织实施科技示范工程，加快科技成果的推广应用，提高产业化和工程化水平。
　　 建设部2005年12月15日福卅会议文件明确指出：“我国在参考国外先进经验的基础上自主开发的‘钢带… 管，’已经在一批企业投产。这种管材优点突出… 能将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐蚀、耐磨损和柔韧性等两种材料的优良性能结合起来，不仅可使管材达到SN8、SN12.5、SN16三个环刚度，而且解决了钢材的耐腐蚀问题，弥补了较大直径全塑料埋地排水管一般环刚度只能达到SN8的弱点”。现各地建委都在推广，例如：广东省有工程规范推广、天津也正在制订有关文件推广。2005年5月出版的建设部建筑设计图集04S520也有这种新型管材。因此MRP管管是一种市场前景很好的新产品，这种新型管材具有口径大、环刚度高、防腐省料等突出优势，在仅仅两年的时间里，国内己有二十多条生产线投入生产。已在天津、广东、福建、浙江、辽宁、新疆、云南、贵卅、山东、重庆、四川等省市形成生产能力，并应用在全国十几个省市的排水工程中，用户反映良好。产品的生产设备还出口到意大利、苏丹，成为我国自主开发大口径(1500m)高环刚度(16)排水管设备，向塑机发达的欧卅国家出口的首例。

结束语

　　近几年来，我国钢塑管的发展得到了国家管理部门的极大支持，并不断颁布新的产品标准，呈现出品种繁多的局面。这一方面说明我国在钢塑复合管品种的开发能力较强，但另一方面品种太多就会带来整个复合管市场的混乱，加上在管材宣传上难免的片面性，使得广大用户面对众多管材有点无所适从。因此我们认为：我国复合管市场发展到现阶段，迫切需要管理部门在鼓励创新的同时，重点选择两个性价比高又适合我国国情的产品作为重点品种推广。这样，可以形成有规模的产业链，对降低成本，对规范市场等都会带来巨大好处，也有助于防止社会财富的浪费和防止市场的混乱，这就是本文介绍以上两种在我国有代表性的、自主开发的既有高性价比又适合我国国情钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道的初衷，希望能得到各方面的支持和改进的建议，只有社会相关的各方的共同努力合作，才有可能不断完善这两种复合结构在发展中的理论和实际问题；完善工程应用技术的规程和施工方法，才有可能培育出符合中国国情的钢丝及钢带增强聚乙烯给排水管道系统，推动我我国新型塑料复合管道系统的健康发展。

本文参考、引用了以下资料：

CJ/T198-2004钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管(钢丝缠绕增强聚乙烯给水管)产品标准
CECS　181：2005给水钢丝网骨架塑料聚乙烯复合管管道工程技术规程
PSP管结构力学模型研究和优化设计软件的开发应用　　 浙江大学郑津洋等、温州煌盛管业董华章等
钢丝缠绕增强塑料复合管力学性能的试验研究 浙江大学郑津洋等、 温州煌盛管业有限公司董华章等
钢丝网骨架增强PE复合管及生产技术和工程应用　 四川金石东方新材料设备有限公司蒯一希、姬昱川
增强热塑性塑料(RTP)复合管的发展概况　　　　 张玉川、王德禧、吴念
CJ/T225-2006《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》产品标准
埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管产品标准与生产工艺质量控制 　　　四川森普 吴精华
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接与施工　　　　　　　　　　 四川森普管材股份有限公司 吴精华
CECS xxx：200x埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管管道工程技术规程(送审稿)
天津市武清区雍阳东道排水工程实验方法、过程和结论　　 天津盛象塑料管业有限公司　　 李洪山
钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管波谷外压试验报告　　　　　 四川森普管材股份有限公司 吴精华
四川金石东方新材料设备有限公司 蒯一希、陈绍江
钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管抗弯剪对比试验报告　　　 四川森普管材股份有限公司　 吴精华
四川金石东方新材料设备有限公司 蒯一希、陈绍江
美国ASTM designation：F-2435-05　　 钢增强聚乙烯波纹管标准