塑料混凝土复合管道（精选7篇）
塑料混凝土复合管道 篇1
0前言
近几年来, 先后在北京、长沙、深圳、广州等地发生了雨水浸街等灾涝, 甚至造成生命安全和财产损失。当前, 市政排水管网和工业排污工程中常用的管道有铸铁管、玻璃钢夹砂管、高密度聚乙烯管和钢筋混凝土管等。但铸铁管容易产生锈蚀, 且重量大;高密度聚乙烯管成本高且承压能力低, 容易发生爆管;塑料排水管因部分厂家采用内掺废塑料等方法以降低成本, 导致产品质量难以保证;钢筋混凝土排水管具有刚度好、成本低等优点, 但存在着重量大、不耐腐蚀和管壁粗糙、易结垢等问题, 从而也影响其使用范围;玻璃钢夹砂管具有耐腐蚀能力强、质量轻等优势, 但其生产成本较高、管材较脆、耐冲击力较差等不足;近几年开发生产的内衬聚氯乙烯塑料钢筋混凝土排水管, 虽然具有良好的耐腐蚀性和较高的承载能力, 但因大多数厂家采用离心工艺生产, 混凝土配方不好或者复合聚氯乙烯塑料胶片的时机掌握不对等因素, 容易造成质量问题。因此, 开发一种更经久耐用的新型管材已成为当前城市基础设施建设和工业排污工程的迫切需要。本文从原材料选择、生产工艺等方面介绍了纤维增强塑料混凝土复合管的研制及性能特点。
1 纤维增强塑料混凝土复合管的材料选择与分析
纤维增强塑料混凝土复合管由纤维增强塑料管和钢筋混凝土管复合而成, 其管壁意图见图1。
1.1 纤维增强塑料管原材料的选择与分析
纤维增强塑料管是由树脂和增强材料组成的一种复合材料。纤维增强塑料的性能主要取决于原材料的种类和用量。
(1) 树脂
根据管材的应用环境要求和成本分析, 在生产纤维增强塑料混凝土复合管时, 主要选用主链具有体积比较大的双酚A型环氧树脂结构的树脂乙烯基树脂或不饱和间苯树脂作为内衬层树脂材料, 较少选用普通的间苯或邻苯不饱和树脂, 如有高温要求的, 可选用耐高温树脂。
(2) 增强材料
纤维增强塑料管所用的增强材料主要是玻璃纤维。玻璃纤维主要分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维三种。高碱玻璃纤维主要是由一些小企业用废玻璃为原料生产的, 由于性能不好已很少使用。常用的是无碱和中碱纤维, 对于有耐酸、碱等腐蚀要求的, 应尽量选择中碱玻璃纤维;对于输水压力较大的输水管或对管道结构层强度要求较高时, 应采用无碱玻璃纤维。
本项目研究所采用的增强材料有中碱玻璃纤维无捻粗纱、玻璃纤维网格布、玻璃表面毡和无碱玻璃纤维无捻粗纱。
1.2 钢筋混凝土管原材料的选择与分析
钢筋混凝土管是纤维增强塑料混凝土复合管承受重力荷载的结构部分, 主要由混凝土和钢筋组成。
(1) 水泥:采用广州某公司生产的强度等级为42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
(2) 细骨料:采用东江的河砂, 细度模数为2.6, 含泥量为1.8%, 泥块含量为0.7%, 含水率为3.8%, 堆积密度为1485kg/m3, 不能采用海砂。
(3) 粗骨料:选用增城某矿石场的碎石, 石子公称粒径在20~35mm之间, 针片状颗粒含量不得大于13.4%, 含泥量0.75%, 泥块含量0.42%, 含水率0.8%, 压碎指标为10.5%。
(4) 水:自来水。
(5) 混凝土外加剂:采用萘系高效减水剂或聚羧酸系减水剂, 减水率大于20%。
(6) 钢筋:选用冷轧带肋钢筋, 并且直径不得小于5.0mm, 其性能应符合有关标准规定。
2 纤维增强塑料混凝土复合管的生产工艺
采用立式外模振动成型工艺生产纤维增强塑料混凝土复合管, 其工艺流程见图2。
3 纤维增强塑料混凝土复合管生产的主要质量控制
3.1 混凝土配合比
生产的纤维增强塑料混凝土复合管的混凝土配合比为1:1.51:2.51:0.38:0.01 (水泥:砂:石:水:外加剂) 。
3.2 钢筋骨架
钢筋骨架应符合设计要求, 并且钢筋骨架的制造应采用滚焊机成型, 以确保质量。
3.3 管材的养护
该管材采用自养护或蒸汽养护、室外洒水养护相结合的养护方式。
(1) 自养护, 养护时间应根据室外的温度, 并考虑材料的变化由试验室依据混凝土的实测强度提出, 一般可参考一下养护制度:室外的温度0~10℃, 自养护时间≥24h;室外的温度10~20℃, 自养护时间≥18h;室外的温度20℃以上, 自养护时间≥14h。
(2) 蒸汽养护, 分为:静停、升温、恒温、降温四个阶段, 各阶段具体的合理时间应由试验室提出, 一般可参照以下养护制度: (1) 静停, 当室外温度20℃以上, 不少于1h, 当室外温度5~20℃时, 不少于1.5h; (2) 升温, 升温速度不宜过快, 升温不宜大于25℃/h, 时间延续1~3h; (3) 恒温, 恒温时间不少于1.5h, 最高温度不宜超过65℃, 此时间的确定应以混凝土强度达到脱模强度为原则, 一般不少于3h; (4) 降温, 揭罩时复合管的温度与外界温度不大于10℃。
养护人员应每小时测定养护罩的温度, 并做记录, 根据测温结果随时调整蒸汽量。
(3) 室外养护:对于经过自养护或蒸汽养护后的复合管在露天存放时间, 应根据气候情况, 采用洒水的方式对复合管进行养护, 养护期不得少于7d。
3.4 纤维增强塑料混凝土复合管的结构
纤维增强塑料混凝土复合管的管壁结构从内到外依次为:纤维增强塑料管 (内衬层、内部缠绕层、树脂砂浆层、外部缠绕层) 和钢筋混凝土管 (外部护层、混凝土结构层) 。
4 纤维增强塑料混凝土复合管的性能与特点
4.1 性能
4.1.1 内衬层
复合管内衬层性能: (1) 内衬层厚度无压管3.0mm;压力管由管子设计确定; (2) 内衬层巴氏硬度大于40; (3) 内衬层管壁中树脂不可溶分含量大于90%; (4) 内衬层树脂浇铸体的性能:拉伸强度≥60MPa;拉伸弹性模量≥3.0GPa;断裂伸长率≥2.5%。
4.1.2 混凝土抗压强度
纤维增强塑料混凝土复合管的混凝土设计强度要求不低于45MPa, 出厂强度不低于设计强度的80%。经检测, 混凝土强度满足设计要求及工程使用要求。
4.1.3 管子的外观质量
所生产的复合管内表面光滑平整, 无对使用性能有影响的龟裂、分层、杂质、贫胶区和纤维浸润不良等现象;管外表面平整, 管子无粘皮、麻面、蜂窝、塌落、露筋、空鼓等现象;合缝处无漏浆。
4.1.4 内衬层与混凝土结构层的粘结强度
经检测, 内衬层与混凝土结构层的粘结强度达到0.43MPa, 大于JGJ 110-2008《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》中建筑物外墙镶贴砖的粘结强度指标, 具有良好的牢固性和可靠性。
4.2 特点
(1) 耐腐蚀性能好:纤维增强塑料混凝土复合管能有效抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀, 也能抵抗未经处理的生活污水和工业污水和众多化工废水的侵蚀, 具有良好的耐腐蚀性。
(2) 液体输送能力强:纤维增强塑料混凝土复合管内表面洁净光滑, 因此, 其相对普通钢筋混凝土管及其它管来说摩阻系数小, 输送能力大, 而且能显著地减少液体的水头损失, 提高液体输送能力。
(3) 耐热性、抗冻性好:在-30℃状态下, 仍具有良好的韧性和极高的强度, 可在-30~60℃的范围内长期使用, 采用高温树脂还可在110℃以上的温度下长期工作[1]。
(4) 刚度与抗冲击性高, 安装方便:管道外结构层为钢筋混凝土, 其刚度及抗冲击性都高于玻璃钢夹砂管和普通钢筋混凝土管。因此, 在运输及施工安装时不会出现管材的损坏。可采用开挖承插连接方式施工, 也可采用顶进方式施工, 安装简便。
5 纤维增强塑料混凝土复合管的应用领域
纤维增强塑料混凝土复合管的应用领域: (1) 饮用水的输送与供给; (2) 市政排污管道系统; (3) 防暴雨的下水管道; (4) ) 海水输送管道; (5) 发电厂循环水管道; (6) 工厂的冷却水管道及热水输送管; (7) 化学介质输送; (8) 工业和城市市政的污水处理管道等。
6 结论
(1) 研发的纤维增强塑料混凝土复合管适应市场需要, 是一种适用于工业和民用的给排水工程、水利工程等的新型管道材料, 市场应用前景良好。
(2) 采用立式外模振动成型, 在钢筋混凝土管的生产过程中复合纤维增强塑料管形成纤维增强塑料混凝土复合管, 工艺成熟, 质量可靠。
(3) 产品综合了纤维增强塑料管和钢筋混凝土管的优点, 克服了各自的缺陷, 具有耐腐蚀性好、抗震性能好、管内表摩擦系数低、抗外压荷载高、安装方便、防渗漏、寿命长等特点, 应用领域广阔。
参考文献
[1]孙惠兰.玻璃钢管的性能分析[J].水利水电技术, 2007, 38 (5) :34-36.
塑料管道产品行业指导价格 篇2
(1) 给水用硬聚氯乙烯 (PVC-U) 管材 (非铅盐稳定剂)
产品标准:GB/T 10002.1—2006《给水用硬聚氯乙烯 (PVC-U) 管材》。
行业指导价格 (出厂价) :10 600元/t (PVC树脂参考价按6300元/t计) 。
(2) 排水用PVC-U管材
产品标准:GB/T 5836.1—2006《建筑排水用硬聚氯乙烯管材》、GB/T 10002.3—1996《埋地排污、废水用硬聚氯乙烯 (PVC-U) 管材》。
行业指导价格 (出厂价) :9600元/t (PVC树脂参考价按6300元/t计) 。
(3) 埋地排水用PVC-U双壁波纹管材
产品标准:GB/T 18477—2001《埋地排水用硬聚氯乙烯 (PVC-U) 双壁波纹管材》。
行业指导价格 (出厂价) :10 300元/t (PVC树脂参考价按6300元/t计) 。
(4) 燃气用埋地聚乙烯 (PE) 管材
产品标准:GB 15558.1—2003《燃气用埋地聚乙烯 (PE) 管道系统第一部分管材》。
行业指导价格 (出厂价) :21 600元/t (PE原材料参考价按17 000元/t计) 。
(5) 给水用PE管材
产品标准:GB/T 13663—2000《给水用聚乙烯 (PE) 管材》。
行业指导价格 (出厂价) :20 900元/t (PE原材料参考价按16 300元/t计) 。
(6) 埋地排水用PE双壁波纹管材
产品标准:GB/T 19472.1—2004《埋地用聚乙烯 (PE) 结构壁管道系统第一部分聚乙烯双壁波纹管材》。
行业指导价格 (出厂价) :16 600元/t (PE原材料参考价按12 000元/t计) 。
(7) PE缠绕结构壁管材
产品标准:GB/T 19472.2—2004《埋地用聚乙烯 (PE) 结构壁管道系统第二部分聚乙烯缠绕结构壁管材》及相关标准。
塑料管道加工行业现状与发展趋势 篇3
由于我国宏观经济依然加速发展, 在建筑业、市政工程、水利工程建设等行业市场的需求加大, 促进了中国塑料管道加工行业保持高速发展, 生产能力、生产和应用量进一步提高, 应用领域、产业科技进步等多方面有进一步加大。
一、目前塑料管道加工行业现状
1.中国仍为塑料管道生产量最大国家
中国政府在近年发出关于扩大内需、加强基础设施建设及促进农村发展等相关政策的实施, 拉动了经济依然快速增长, 同时也带动了国内塑料管道需求的增加, 为塑料管道行业的发展提供了新的市场空间。据统计2009年塑料管道产量580.4万吨, 同比增长18.9%, 统计2010年1～9月塑料管道生产量552.81万吨, 同比增长28.23%, 目前分析2010年的增长速度将在15%以上 (2005年以来产量情况见图1) 。中国仍然保持为塑料管道最大国家。
2.塑料管道材料、结构品种较多
管道材料依然还是以聚氯乙烯 (PVC) 、聚乙烯 (PE) 和聚丙烯 (PP) 为主。分析2009年, PVC管道约占总量的59%, 仍为主导产品;PE管道约占总量的29%左右;PP管道约占总量的10%左右, 2009年的材料比例情况见图2。
一些新材料、改性塑料的管道也有了较大的技术进步, 塑料与塑料、塑料与金属的复合材料管道发展很快。P E-X、U H M W P E、P E-R T、P V C-M等材料用量也有比较大的增加。国内还有企业高度关注PVC-O管道的进展, 已经研发出相关产品。
中国目前已经成为塑料管道品种最多国家之一。
3.应用领域在进一步拓宽
除市政及建筑给、排水管道仍是主要用途外, 工业用、农用和护套管道在快速增长, 地面辐射供暖方式及非开挖施工技术的进一步普及, 给塑料管道行业带来新的市场发展机遇。现在我国塑料管道已普及应用到建筑给、排水, 供暖, 城市燃气输送, 农村沼气燃气输送, 市政给水、市政排水、排污, 农村人畜饮水改造, 农业灌排, 电力, 通讯, 工业等许多领域。由于行业还在不断的开拓市场, 还有一些新的领域在采用塑料管道。有人将塑料管道誉为血管, 塑料管道与我们的生活已密不可分。
4.生产企业仍主要聚集在经济发达地区, 但已有分流迹象
塑料管道生产企业仍然主要集中在沿海和经济发达地区, 全国前三位地区的生产量之和已超过了全国总量的三分之一, 但有逐步下降的趋势。一些企业在天津、东北、中部、西部等地区投资或增加规模, 新增生产能力中, 骨干企业扩大规模占有很大的比例并多为异地扩产, 由于当地需求的拉动, 新增规模已经有分流的迹象, 产业布局逐步合理。表1为近年的主要生产地区。
5.行业重视技术进步
许多企业很重视国际前沿技术, 重视新产品的开发和新技术的引进, 并在引进先进加工设备的同时, 不断加强新产品的研发力量, 一些大型企业拥有先进水平的研究开发中心, 有着强大的技术实力, 不断重视技术细节。
国内塑料管道行业中已经拥有几百项发明、新型专利技术, 有的自主知识产权产品在国际处领先地位。塑料管道的品种、结构、新材料、新技术、新工艺及专利项目越来越多, 各种不同类型的塑料管道在不同的用途中发挥各自的优势。在超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 管材、大口径排水用钢塑复合缠绕管材、塑料与金属复合管材等方面已经具有一定的先进水平。新产品的不断出现, 既完善了使用性能, 又扩大了产品的应用领域。行业的整体技术水平与发达国家的差距正逐步缩小。
6.塑料管道出口增加
近年随着产量和质量水平的上升, 中国塑料管道加工企业“走出去”的愿望强烈, 也出现一些出口主导型的企业, 使近年产品出口呈增长势头, 出口量和出口额不断增加, 并且在出口单价和占总产量的比重均呈上升趋势。但由于受到国际金融危机的影响, 国际需求下降, 造成2009年出口形势严峻。在相关鼓励政策及全球经济好转的宏观条件下, 如今已经走出低谷, 2010年1～9月的数据表明, 出口增加势头明显, 见表2。
7.国际化为大势所趋
市场需求的增加和行业的发展, 使一些国外同行选择独资、合资和合作等方式加入中国的塑料管道行业竞争, 还吸引了一些国际设备、原料、助剂制造商在中国开办工厂、设立办事处, 生产和销售产品, 这些也同时促进了中国塑料管道产品的技术进步。一些有眼光的中国企业在国内产品市场竞争激烈的形势下, 积极拓展国际市场。中国制造的产品走出国界, 有的企业的产品已销往东南亚、中东、非洲、美洲以及欧洲等地区。
中国行业代表参加了2008年9月在匈牙利布达佩斯举办的第14届国际塑料管道会议、2010年9月在加拿大温哥华举办的第15届国际塑料管道会议, 2009年11月中国还与国际塑料管道会议协会共同在北京召开了国际塑料管道会议, 通过与国外同行的交流, 在介绍中国行业进步情况的同时, 我们还学到了先进国家的技术、管理、市场开拓等经验。
由于国际化的大势所趋, 我们还在酝酿成立亚洲的塑料管道行业组织。
8.骨干企业的产品质量水平逐步提高
近年行业逐步关心塑料管道产品质量问题, 特别是给水用管道的质量安全更是受到人们的关注, 行业骨干企业努力加强质量管理, 带动了行业整体水平的提升, 尽管市场上还存在质量水平相差较大的现象, 但质量合格产品是市场的主流。
安全可靠是高端市场最重要的要求之一, 随着中国市场的逐步规范, 高品质的塑料管道将逐步成为市场需求主流。
行业和企业将会逐步注重品牌的建设和品质的提高, 品牌的竞争将会逐步取代产品价格竞争, 行业逐步会加快优胜劣汰, 行业资源重新组合的步伐, 带来的结果是市场会逐步规范。
9.相关行业相互促进, 共同发展
近年塑料管道加工设备、模具、原料、检测设备等行业也在不断进步中, 为塑料管道加工业的发展创造了条件, 同时塑料管道的增长也带动了加工设备、树脂、助剂等相关行业的发展, 尽管有的行业与发达国家相比仍有差距, 但正在逐步缩小。
(1) 塑料管道加工机械恢复增长
2009年全国塑料加工专用设备产量204989台, 同比增长-19.03%。据统计2010年1～9月塑料加工专用设备产量252440台, 同比增加45.62%。
塑料管道加工设备主要为挤出机及辅助设备、注塑机等。我国已有上百家塑料管道加工设备生产企业, 有国际知名企业在中国设立的生产及组装基地, 也有国内、外合资企业;有机械行业的专业厂家, 还有塑料管道加工企业同时生产设备。这些工厂基本能够满足塑料管道加工企业的需求, 尽管有的产品在生产效率、长期稳定期、制品外观、自动化程度、节能效果等方面与一些国外先进水平还有差距, 但距离已经不断缩小。
塑料管道在后续加工、产品检测、施工安装等阶段还要采用一些扩口机、在线尺寸测量装置、聚烯烃管件焊接设备、产品质量检测设备、施工连接专用焊接机具等相关设备, 通过不断的技术进步, 这些辅助设备在功能上也有了较大提高, 有的产品已经达到了国际先进水平。
(2) 大部分品种的塑料管道原料基本上能满足需求
我国的合成树脂行业近年也在不断进步中, 产品种类、牌号、数量均有增加。表3为2005年以来中国生产通用塑料树脂的情况。
从总体的生产能力上看, 国内聚烯烃品种已达到一定规模。但由于塑料管道大量需求的PE80、PE100品种国内有一定数量的缺口, 分析国外供货数量比例将保持在较高水平。此外由于有的牌号树脂的供给和需求矛盾, 有的树脂产品价格还是基本被生产企业所垄断 (见表3) 。
前几年PVC大规模扩能已基本结束, 一些生产企业关注产品的技术进步, PVC-M、PVC-O、一些专用的PVC树脂的研究开发也有了相当的进展。PVC原料价格如处于相对合理和稳定状态, 将会促进PVC管道市场的推广。
二、塑料管道的应用状况
近年中国塑料管道行业的高速发展主要得益于需求的增长, 市政及建筑给、排水管道仍为塑料管道的主要用途, 农用 (饮用水、灌排) 管道业保持高速增长, 市政排污、燃气、供暖、城市非开挖施工、工业、通讯、电力、矿山等行业的塑料管道应用比例也进一步增加。目前塑料管道已普及应用到建筑给、排水, 建筑供暖, 城市中低压燃气输送, 农村沼气燃气输送, 城镇自来水、市政排水、排污, 农村人畜饮水改造, 农业灌、排, 电力, 通讯, 工业、矿山等许多领域。有专家分析, 中国塑料管道市场占有率目前在所有管道中的比例已经超过30%。
单位:万吨
按应用领域, 我国习惯采用欧洲对塑料管道的分类方法, 一般分为八大类。
1.建筑物内给水 (建筑给水) 管道:包括生活用冷、热水和采暖 (包括地暖) 用热水管材, 该领域国内塑料管道品种和生产企业也最多, 竞争激烈。主要的品种有硬聚氯乙烯 (PVC-U) 、聚丙烯 (PP-R、PP-B) 、交联聚乙烯 (PEX) 、铝塑复合 (PAP、XPAP) 、耐热聚乙烯 (PE-RT) 、聚丁烯 (PB) 、高密度聚乙烯 (HDPE) 等材料。
2.建筑物内排水 (建筑排水) 管道:建筑内排水管道和雨水排放管道, 该领域一直以PVC-U建筑排水管道为主, 仅有少量HDPE、PP建筑物内排水管道。
3.市政埋地给水 (室外给水) 管道:包括城镇和农村的室外给水管道, 主要是PVC-U、HDPE、抗冲击改性聚氯乙烯 (PVC-M) 材料管道的市场, 还有少量的玻璃钢 (GRP) 给水管道等其他品种。
4.市政埋地排水 (室外排水) 管道:包括城镇的排水、排污管道, 排雨水管道, 排工业废水、垃圾填埋场液体输送管道等。主要有PVC-U、HDPE结构壁管道或者实壁管道。还有少量的PP、GRP等管道。
5.燃气管道:主要用在城镇燃气输配管网中的中低压管网部分, 采用H D P E或中密度聚乙烯 (MDPE) 管道。
6.护套管道:包括电力和通讯用电缆及光缆的各种护套管, 主要有P V C-U, 氯化聚氯乙烯 (CPVC) 、PE、PP的护套管道、多孔管、硅芯管等。
7.工业管道:包括工业、电子工业、矿山、采油、生产过程中输送固体、液体、气体和固-液混合体 (如矿浆、矿渣) 的管道, 以及车用、船用输送汽油和液压油的管道, 主要有P V C-U、C P V C、P V C-M、H D P E、超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 、PP-H、高纯度PP、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物 (ABS) 、尼龙 (PA) 、聚偏氟乙烯 (PVDF) 等工程塑料和塑料增强管道等。
8.农业管道:包括农田灌溉和排涝用各种管道, 有PE、PVC-U、PP等实壁和结构壁管道以及各种喷、滴、渗灌管等。
9.其他:塑料管道在其他领域, 如医药所用的各种输液管、导管, 介入管等, 以及各种用途软管等。
2009年中国塑料管道总量为580万吨, 初步分析主要应用领域见表4和图3。可见给水、排水为主要应用领域 (见表4) 。
三、我国塑料管道加工行业存在的主要问题
近年中国的塑料管道行业进步很快, 但也存在一些发展中的问题, 在一些方面还需要改进和提高。
1.市场不规范, 有的企业产品质量低劣, 影响行业健康发展
目前塑料管道行业突出的问题之一是质量水平参差不齐, 有的企业使用低档的加工设备、低档原料、不合格原料以及填充料等方式降低成本, 假冒伪劣产品严重危害塑料管道的信誉。由于塑料管道市场还不规范, 相关部门对市场流通的产品质量监督管理力度不够, 有的购买者并不是产品的最终使用者, 不是主要挑选品牌和质量, 甚至有的正规招标项目也是以最低价格中标, 也不论是否低于产品成本。有的招标活动中, 中标公司的产品报价竟明显低于同期的原材料的价格, 其产品质量可想而知。
市场上不同质量的产品同时存在, 甚至有的地方质差价低的产品更好销售, 市场上的产品质量状况不容乐观, 个别假冒伪劣产品混入市场、流入工程, 影响了塑料管道产品的声誉和发展。一方面很多塑料管道企业, 特别是一些骨干大企业, 产品质量达到国际标准的要求;另一方面在市场上、工地上充斥着大量质量低劣的产品。
出现这种情况根本的原因在我国市场经济的体制还不完善, 至今还没有建立起建筑开发商和建设工程承包商质量责任制和索赔制。有的建筑开发商对用户只承诺建筑主结构质量保证50年, 对管道只保证1-2年, 不求寿命保证, 只要求价格低廉, 使得不符合标准的假冒伪劣产品进入市场。
2.市场推广工作有待提高, 有限的市场竞争加剧
近年来一些企业在积极作好市场的推广工作, 国家、一些地方政府及相关部门也制定出台了推广包括塑料管道在内的化学建材的政策, 扩大了行业和产品的影响。但行业和产品宣传、科普等方面工作还不到位, 塑料管道行业和产品的市场推广工作还有待提高, 一些用户、设计、施工、监理等部门对塑料管道产品的性能、特点、设计、安装等技术还了解不够, 影响了塑料管道合理的设计、使用和应用领域的进一步扩大。
我国塑料管道业生产能力扩张很快, 而在推广应用方面相对落后。用户和有关设计部门对于塑料管道的优越性和应用技术的了解还不够广泛和普及, 因此塑料管的应用领域还比较狭窄, 比如国外在石油开采和矿山中都已经大量使用塑料管道, 国内虽然已经开始研发, 但是由于行业之间的限制和壁垒, 目前使用量还很少;而在通用的塑料管道产品的市场上竞争十分激烈。
3.产品创新方面还有待加强
有的加工企业在产品创新方面的投入不大, 新产品相对不多, 市场上一般产品多, 高技术、高附加值产品少, 相类似的通用产品、中低档产品占大部分, 高档产品少。有的企业未能长期立足于自主研制与开发, 有的企业技术力量、管理水平也不尽人意。一些企业也就只能采用降低成本、降低售价的办法来参与市场的竞争。
我们在有的品种上对基础理论的科研工作还重视不够, 目前还只能停留在将国外发达国家的结论拿来应用, 有的还没有得到国内的实际验证, 有的精确数据还拿不出来。我们应通过不断的自主开发, 进一步提高产品精度、可靠性、稳定性, 开发新产品, 逐步达到和超过国际先进水平。
4.工程施工质量应进一步完善
国内比较注重对塑料管道生产投入, 而对应用技术研究投入很少, 造成了工程技术标准、施工技术不配套。有的设计、施工人员对塑料管道的特性缺乏很好了解, 又未接受专业技术培训, 因而, 不能很好地针对具体工程选用合适的材料, 也很难做到充分发挥塑料管道的优良特性。
塑料管道工程质量很大程度上取决于施工水平的高低, 好的产品和好的施工才可能保证管道系统工程的良好运行。有的工程中技术人员缺少专业培训, 在实际操作中沿袭金属管方法进行设计和施工, 存在不规范施工、野蛮施工等现象, 没有充分发挥塑料管道的技术经济性能, 甚至造成管道的损坏。有的用户到目前仍不了解塑料管道如何按规程进行施工、监理等应该普及的知识,
因此应加强技术培训。建立专业培训基地, 组织编写教材, 有计划的对生产和施工人员开展技术培训, 加强标准、规范的学习与宣贯, 才能使将好东西用好。
5.塑料原料、助剂等制约行业的发展, 原料价格波动带来行业极大的担心
上游的一些品种树脂存在着规格、数量的不足, 专用料更少, 有的质量尚不十分稳定, 有的技术性能达不到要求, 有的目前还不能国产化;有的助剂国内还不能生产或性能不过关, 管道制品进一步提高性能也受到制约。如PE燃气管的材料选择上, 用户首先能够想到的是进口原料, 而不是国内哪家公司的产品, 而在PVC管材原料选择上是否国产大家都能接受, 说明了一些品种原料与先进国家相比, 性能仍有差距。我国应加快塑料管道专用树脂的研发, 扭转专用树脂生产与供需失衡的局面。
由于供求矛盾等关系, 塑料管道的市场价格有时波动较大, 尤其受原料的影响很大。表5为近年塑料管材原料价格变化带动管材价格变化的大致情况, 如PVC原料在2007年5月-2010年11月间最高相差2100元/吨, 管道价格无论怎样调整也无法适应变化。本来塑料管道行业的利润就不高很高, 如原料变化甚至超过了利润, 则对企业的影响巨大。这一轮PVC原料价格的变动又引起一些加工企业的极大的担心。
单位:元/吨
注:指导价来自中国塑协塑料管道专业委员会公布数据。
6.中国塑料管道行业的竞争力目前还不算强
虽然中国塑料管道目前总量较大, 发展速度较快, 但并不代表竞争能力强。据海关统计计算, 2009年进口单价为11646.60美元/吨, 是出口单价的4.29倍;2010年1～9月进口单价为12058.48美元/吨, 是出口单价的4.24倍。可见中国塑料管道行业竞争能力还需提高。
7.应用量还有待提高
中国拥有13亿人口, 2009年塑料管道产量为580万吨, 但人均只有4.5Kg, 还达不到发达国家一半。据中国城镇供水排水协会对607个城市公共供水管网的统计, 到2004年止, 在总长度257011.75Km的管网中, 塑料管道只占12.17%。
四、塑料管道加工行业发展前景分析
1.行业发展趋势
预计近年中国塑料管道生产仍将保持稳定、快速的发展势头, 将以10%以上的速度增长, 分析到2015年, 全国塑料管道生产量将可能达到1100万吨以上。根据我国塑料管道行业的现状, 塑料管道加工业还将以P V C-U管道P E管道和P P管道为发展重点, 并大力发展改性、复合以及其它新型塑料管道。在稳步提高市政、建筑、水利等应用领域的前提下, 积极开拓塑料管道在农业、非开挖技术、旧管道修复、矿山、石油以及工业等还需大力开发的新领域的应用市场。
行业将更加注重科技进步, 重视基础研究, 提高创新能力, 加快产品结构调整, 开发、完善新材料、复合和改性材料及新型管道品种, 主要产品要满足市场需求, 品种齐全, 质量、档次和配套水平有显著提高, 产业整体水平达到或接近国际先进水平;继续加强品牌建设, 加强行业自律和市场监管, 强化标准的执行力度, 引导规范市场, 提高质量意识和产品质量水平;注重上游行业的协调发展, 促进交流与合作, 共同完善、提高原材料、加工设备等配套水平, 以提高塑料管道产品档次、性能水平, 扩大应用领域;加强为下游用户的服务工作, 注重设计、施工、安装、监理、验收和应用的配合工作, 促进塑料管道系统的更好应用;加强行业内及行业间交流, 发挥行业协会作用, 配合相关部门, 支持制定建议行业准入条件, 支持行业内资源整合, 加强行业标准制定工作, 加强国际交流, 开拓国际市场, 推动行业和谐发展、共同进步。
2.市场前景分析
(1) 国家相关部门高度重视, 政策引导塑料管道进一步推广应用
由于塑料管道有其独特优点, 符合中国政府倡导的节能减排和可持续发展要求, 受到国家高度重视, 相关部门把一些用途塑料管道列入推荐技术, 并且将一些落后的传统材料管道列入限制或禁止使用技术, 为塑料管道的推广起到了促进作用。
(2) 城镇化过程加快带来塑料管道市场的繁荣
中国经济持续、高速增长, 城镇化的进程加快, 2005～2010年城镇化率要从43%增加到47%, 要在30～40年内把我国城镇居民的比例提高到70%, 住宅建设和市政建设的规模空前, 建筑用塑料管道将始终是塑料管道最重要的市场之一。
(3) 环境保护、可持续发展将促进塑料管道更大量的应用
据《全国城镇污水处理及再生利用设施建设‘十一五’规划》等信息, 2006年到2010年重点任务是优先加快管网建设, 估算将有3320亿元投向污水处理设施建设, 其中管网的完善占总投资的63%。2010年计划污水再生利用的中水量要达到30%, 需要专门铺设输送管道。建筑物内也需增加污水回用的中水管网设计。
建筑物内的地面采暖方式逐步大量应用、利用地热能源进行室内空气调节等方面也会使塑料管道在节约能源方面有越来越大的贡献。
(4) 中国市政公用设施建设速度加快
与发达国家相比, 中国目前在市政公用设施方面还相对落后。据相关报告显示, 今后10～20年的时间内, 城市范围内的市政公用设施投资需求不会降低, 并将向城郊城镇和中心村延伸和扩大。预计2006年～2010年间, 中国市政公用设施总投资将达到50000亿元左右, 年均增长约为20%。中国正在运行的市政公用管道, 城市供水管约有130000km现在已到使用年限, 需要更新和修复。
(5) 农用管道是塑料管道的大市场
中国规划到2013年要解决农村饮水安全问题, 这是塑料管道应用最成功的领域之一。规划在2006年～2010年间投资655亿元, 加快农村饮水安全工程建设步伐, 而且在拉动内需的大环境下用量有所增加。
农村节水灌溉在节水工作占重要地位。据了解2006～2010年将新增节水灌溉面积1.5亿亩, 分析投资1000亿元。
(6) 中国政府提出的扩大内需, 促进经济平稳较快增长为塑料管道行业带来市场机会
为应对前年出现的国际金融危机带来的世界经济发展放缓, 相关部门进行重大经济调整, 相继颁布的各项政策为国内塑料管道行业发展提供了广阔的市场空间。如国务院审议通过的扩大内需促进增长十项措施, 其中加快建设保障性安居工程;加快农村基础设施建设, 加大农村沼气、饮水安全工程和农村公路建设力度, 加强大型灌区节水改造;加快铁路、公路和机场等重大基础设施建设;加强生态环境建设;加快城镇污水、垃圾处理设施建设, 支持重点节能减排工程建设;加快地震灾区灾后重建各项工作等多项措施与塑料管道行业息息相关。十大产业振兴规划也会促进我们行业不断发展。
3.行业发展及“十二五规划”建议
(1) 注重与上游行业的协调发展, 促进交流与合作, 共同提高
建议上游行业加快塑料管道专用树脂的研发和稳定生产, 促进PE压力管道料的国产化和多样化, 开发PVC功能化树脂, 扭转我国专用树脂生产与供需失衡的局面;促进加工设备和模具行业的技术进步, 提高生产的稳定性以及提高生产效率, 以降低成本;实现上下游行业的多赢发展。
(2) 加强对下游用户的服务工作, 重视基础研究, 促进更好应用
对下游的应用领域要加强服务, 以提高塑料管道工程的质量, 提高信誉, 促进应用。建议强化工程标准的执行力度, 重视工程应用基础技术研究, 提高和保证塑料管道产品以及工程应用质量。组织编制有关产品的应用手册, 加强对技术人员、施工人员的技术培训和教育, 加强标准、规范的学习与宣贯, 努力配合提高工程质量, 促进塑料管道的更好应用。
(3) 加强行业自律, 加强市场监管, 引导规范市场
建议加强行业自律, 完善质量保证体系, 建议实行质量监督制度, 对产品实行推广认定、监督检查和进场复查, 防止假冒伪劣产品用于应用领域, 引导规范市场行为。要提高技术水平、质量水平、产品档次, 提高与其他传统管道相比的竞争能力。生产企业不参与无序竞争, 不以低于成本价参与恶性竞争;继续推进PVC-U塑料管道的禁铅工作;加强生产企业的出厂检验制度的执行, 同时建议用户选择合格产品。
对生产企业的工艺装备、生产规模、检测手段和质保体系作出规定, 加强对企业的产品质量进行监督抽查;组织扶持优质产品的工作, 稳定与扩大优质产品的市场;制订打击和取缔伪劣产品的管理办法, 以有效制止伪劣产品的应用。
(4) 提高创新能力, 积极研发新产品, 提高配套水平
加大科技投入, 提高创新能力, 提高配套水平, 提升产业结构。加工企业应该积极开发新产品、新技术, 逐步实现升级换代, 提高企业的市场竞争能力, 提高产品附加值, 走出低价竞争的误区, 树立企业品牌。
加强改性材料、新材料、复合材料、新型管道的研究、生产和配套工作, 提高塑料管道整体或某方面性能, 开展特殊领域和特殊环境应用塑料管道产品的研究, 促进塑料管道在卫生、环保、防火、防菌、节能、阻氧、保温、降噪、抗震等性能方面改进与进一步提高, 形成差异化的产品市场。
(5) 推进新产品的更好配套和应用
建议制定推广措施和办法, 扩大宣传, 加大推广应用力度, 加速限制或淘汰落后产品。在国家大力支持基础建设、市政建设、农村建设的有利时机, 积极争取在税收、财政等方面更多的政策支持, 带动整个行业的发展。
除已经大量生产和应用的传统产品外, 近年行业也陆续开发、推出了一些新的品种, 应在不断完善的同时, 加强配套、系统化和市场推广工作, 如P V C-M管道、P V C-O管道、排水排污用P P管道、改性PP管道、复合管道等。进一步完善和推动同层排水、地板采暖、地源热泵、太阳能热水、中水雨水回收利用、室内通风等塑料管道系统化的应用。
(6) 完善标准体系, 强化标准的执行力度
组织完善我国塑料管道标准体系框架, 及时制定、修订产品标准和工程规标准, 确保产品质量和应用水平。合理提高相关标准水平, 鼓励使用品质较好的产品。要加强标准的宣贯, 强化标准的执行力度, 引导规范生产和市场环节, 保证产品质量水平、施工安装水平和管道系统满足要求。
(7) 提醒行业警惕过热发展, 鼓励形成合理的产业集群
塑料混凝土复合管道 篇4
关键词：塑料管道,失效模式,风险监控
塑料管道的应用历史已有60多年,至今,全世界各国塑料管市场持续保持着不断增长的发展趋势。塑料管可以分为两大类。一类是不需要承受管内介质压力的非承压管,如电工管、下水管等。一类是需要承受管内介质压力的压力管,如燃气管、给水管、热水管、矿渣管、化工管等。
塑料管在设计过程中,非承压管管壁较小,按照环刚度设计,防止外压破坏和不稳定变形。常压管道以长期寿命长期为主将长期静液压强度性能作为主要设计准则,因此承压管道厚度较厚。塑料管道不同于传统管道,本身具有不腐蚀,使用寿命长、节能、节水、综合成本低、对环境友好等优点。
随着塑料管道应用越来越广泛,其本身的失效模式及风险控制就显得更受关注。我国塑料管的发展市场混乱,产品质量良莠不齐,给塑料管的持续发展带来严重的负面效应。从应用角度分析塑料管道失效模式和这些失效模式的诱因,进而提出风险控制方法与监控、评估手段。
1 塑料管道失效模式
1.1 蠕变失效
塑料管道在静液压作用下有三种失效模式:蠕变韧性破坏,慢速裂纹脆性破坏,材料劣化破坏。随着聚乙烯材料的性能不断提升其耐慢速裂纹扩展性能的增强,韧性失效已成为PE燃气管道最大的隐患之一。
李明阳等[1]针对国内外没有用聚乙烯(PE)管道进行蠕变性能测试实验和成熟的力学分析方法,依据粘弹性理论,设计实施了PE管恒侧压实验,得到管道的蠕变情况。对实验进行有限元分析,比较两种方法得到的管道直径变形量与时间的关系,结果表明,两种方法所得结果基本一致,验证了PE管粘弹性力学模型的正确性。研究结果为PE管道蠕变性能测试和力学计算提供了新方法。侯向陶等[2]综述了慢速裂纹增长和快速裂纹增长两种常见的塑料管道失效模式,详细阐述了塑料管道的失效机理及寿命预测方法,线弹性断裂力学、标准外推法、弹塑性断裂力学、银纹机理等,指出了塑料管道寿命预测理论还不成熟,方法还不完善,有待进一步研究。Krishnaswamy[3]分析了HDPE管道的蠕变过程中的脆性和韧性断裂行为,结果表明韧性失效主要取决于材料的屈服应力的大小,与管的密度或结晶度有关,即与材料的分子量、分子量分布和支化度有关。
1.2 环境开裂
塑料管道在介质或环境作用下发生的开裂,包含接头断裂[4]、疲劳断裂及银纹扩展等。朱志彬等[5]研究含球孔缺陷聚乙烯管道热熔接头力学性能,采用Prony级数模拟粘弹性材料属性,发现随着球孔尺寸的增大,聚乙烯管道的最大应力也增大,且聚乙烯管道的失效寿命缩短,当球孔尺寸超过一定值时,聚乙烯管道的寿命将无法满足要求。
1.3 材料劣化
材料劣化是材料在温度或介质作用下,材料性能发生变化,强度降低的现象。Cai等[6]研究纤维增强管道在温度从0℃到65℃破坏程度增加,对于外保护层影响不大而对纤维增强体影响较大。Hutaˇr等[7]通过进行破坏性试验研究多层塑料管道失效模式,结果显示裂纹首先在管道内表面或接近内表面的地方出现然后扩展引起失效,通过裂纹动力学研究评估管道寿命。
1.4 机械损伤
塑料管道在加工、施工和使用过程中由于机械损伤或外界载荷引起的失效。给水管道发生失效形式常常表现为漏水,塑料管漏水发生的部位也多集中在接口处,主要发生在经过改造后的小区表井与支管的接口处。分析原因,车辆碾压、路面沉降、施工质量等因素是产生漏水的主要原因[8]。Lee等[9]跟踪研究了全尺寸玻璃纤维增强管道的在16米深一年多时间内管道横向和纵向的位移,结果显示此大口径管道外推60年其挠度变化小于5%。
2 风险监控
相对于金属管与水泥管,塑料管道具有节能节材、轻质低廉、耐腐蚀、易安装、寿命长、柔韧性好等优点,因而得到了广泛的应用。其风险也凸显出来,使用塑料管道的环境,尝试伴随要承受长期受压、埋地外载荷、温度较高热水、强酸强碱等,在如此恶劣的使用条件下,需要塑料管道具有优良的性能,并能将这种性能在一段时间能保持稳定,大量塑料管道在我国生产使用的原料均未经长期静液压评价试验,为今后可能出现的品质问题埋下隐患。当前,如何有效评价塑料管道的长期力学性能并进行风险控制就显得尤为迫切。塑料管道失效模式确定,结合相应风险管理机制,利用科学技术和手段,增强科技资金投入和相应科研人员培养,以最低的成本进行有效的处置风险,加大相应标准的制定,进而避免或者减少风险所带来的经济和人员损失,最终实现最大安全效益的目的[10]。
2.1 风险分析
对风险监控来说,风险分析是第一步是对某一系列和特定的研究对象进行危险辨识和风险分析,也是决定后面几步的关键一步。风险分析从分析对象分为频率分析和后果分析。可见风险识别是风险分析的前提,可以通过前期的研究及现有保存的数据资料,与实际考查相结合,最后通过使用科学的方法发现危险源的一系列活动。因此,常用的危险辨识的方法有:故障树法、德尔菲法、头脑风暴法等。频率分析即分析危险出现的频率及可能性,频率分析就也是用来专门分析某事件发生的概率,进而能准确把握危险因素的发生可能性,是危险防患于未然。后果分析,顾名思义主要是由危险所造成的后果进行分析,根据分析对象种类分为损失分析和情景分析。损失分析包括危险发生后造成的损失、环境影响和伤亡等情况,情景分析则按照风险事件发生的概率大小来分析风险对后来的情景影响[11]。赵忠钢等[12]依据采取评分指标法这种行为所要承担损失风险的大小程度,这种方法多用于油气管道风险分析中,提出用风险函数法对这种半定量评价法的合理性进行质量评价。王丹丹等[13]以肯特法为基础,结合挪威船级社海底管道完整性管理规范中海底管道风险因素的分类以及中海油海底管道故障原因统计资料,对肯特法进行了改进,建立了海底管道风险评估模型。孔林[14]通过对长输天然气管道试运投产进行风险辨识、分析,提出应对措施,达到及时消除和控制风险隐患的目的,保障管线投产后安全、平稳运行。
2.2 风险评价
按照风险评价时的量化程度可将风险评价分为三类:定性评价、半定量评价[15]和定量评价[16],不同评价方法所评价的风险等级有相对风险和绝对风险的区别。定性风险评价是根据管理者的经验和对搜集到的资料进行分析,对系统风险的性质和特点实施定性评判,及时发现系统中的风险,并做出危害程度评价。这种方法使用起来比较简单,而得到数据具有不够精确的缺点,此类方法包括故障树分析法、故障类型及影响分析、预先危险性分析法等;定量风险评价方法通过运用大量的历史资料统计信息和实验结果,进行数据分析,得出一些建立在数学基础上的模型或相应技术指标,是对环境、设备和生产工艺等定量计算得到结论的一种评价方法,以此种方式得出的结果包括了事故发生的概率、风险造成的伤害程度以及失效因素对事故的重要度等量化的信息。该方法具有精确度高的有点,但实施过程复杂且成本昂贵,类似的统计方法有可靠性技术方法、统计概率论等。半定量评价法是介于前两者之间的一种分析方法,是根据风险因素分析,将风险对象表述为某种形式的分度值并与风险的量比较,兼顾定性和定量二者的优势,例如模糊综合评判法。
2.3 风险控制
刘艳鹏等[17]总结了天然长输管道运营期间的风险分析与管理措施。曹中恺等[18]建立并探讨燃气管道泄漏风险控制系统。可见,对燃气管网进行风险评估建立风险控制体系,确定重点监控管道,结合压力管理与在线检测技术对燃气泄漏风险进行有效控制。风险控制技术根据作用范围分为宏观和微观两个方面。宏观技术顾名思义可以采用法律、法规等法制手段,结合经济手段,例如:奖励和惩罚,还有社会、学校的教育手段,三为一体齐抓并进;微观控制技术与前者相反,用系统工程的方法,以控制危险源为主要目的的技术方法。两种技术相互补充和依赖,构成了完备的风险控制体系也是其不可分割的两部分。需要指出的是,风险控制是一个动态而非静态的管理活动,需要建立反馈机制,即当对风险采取控制方案的同时需建立反馈机制适时反映实施后的结果,这样就能对系统进行持续跟进进而进行再次分析和评估,使控制风险的方案变得更加合理有效。刘旭峰等[19]为实现对油气管道风险的有效控制,结合油气管道的特点,基于成本收益分析方法改进风险控制决策过程。
3 结语
塑料混凝土复合管道 篇5
据巴西圣保罗科研基金会报道, 圣保罗州立大学农艺学系教授阿尔西德·洛佩斯·莱昂主持的一项研究项目, 从植物废料中提取纤维制造出新一代超级塑料, 这种塑料较传统的聚乙烯具有质量轻、强度高、符合生态要求等特点。
从20世纪90年代起, 该科研小组就开始从植物废物中提取原料, 包括菠萝、香蕉、椰子、剑麻以及木头等废料中的天然纤维素, 在厘米与毫米级别上进行实验。最近两年来, 他们进行了纳米级实验, 发现这种纤维具有与碳纤维和玻璃纤维相似的强度, 可以提取出来作为原料生产塑料。其产品与传统的以石油和天然气为原料生产的塑料相比, 具有强度和持久性方面的优势, 是一种全新的产品。
阿尔西德·洛佩斯教授说:“这种纳米级纤维的机械特性大大增强。用这种纤维制造的产品比传统产品轻30倍, 强度增加3～4倍。”该科研小组在巴西Braskem化工公司进行的实验表明, 向该公司生产的聚丙烯中添加2%的纳米纤维, 聚丙烯的强度增加了50%以上。在汽车的保险杠、控制盘、齿轮箱等部件的塑料注塑实验中, 加上0.2%～1.2%的纳米纤维, 这些部件均显示出比目前市场上的部件更大的强度和更轻的质量。
塑料混凝土复合管道 篇6
诚然, 塑料管道行业的发展无疑亮点颇多。特别是“十二五”期间, 国家相关政策的大力支持将加大地提升塑料管道行业的深层次发展。
一方面, 国家对水利建设的大力投入将极大提升对于管道行业的需求。据了解, “十二五”期间, 国家将每年投入4000亿元用于水利建设, 塑料管道行业作为水利建设的基础行业必将成为最大受益者。
另一方面, 农村饮水安全系统建设与建材下乡也将极大地拉动塑料管材的需求。考虑到我国农村市场潜力巨大且尚待挖掘, 塑料管道行业的发展空间无疑更加宽广。从目前情况来看, 塑料管道行业已经在农村市场中占有相当大的市场份额。
由此可见, 塑料管道行业正享受着政策的春风, 行业景气度空前高涨。事实上, 越来越多的企业已经进入整个领域。数据显示, 较大规模的塑料管道生产企业超3000家, 年生产能力超1500万吨, 年产能1万吨以上企业达300家, 有20家多家年产能超过10万吨。
塑料混凝土复合管道 篇7
塑料管道由于其轻便的特质被广泛的应用到了给水以及排水系统中, 国家结合实际的使用情况, 针对塑料管道制定了相应的标准, 而这些标准为塑料管道的生产质量以及实际应用提供了可靠的依据。根据国家相关产品标准要求, 需采取静液压试验方法对塑料给水管道的安全性、可靠性进行评价。
2 塑料管道静液压试验的基本概述
2.1 静液压试验的概念
一般来说, 静液压试验一般是指在设定的温度下, 将试验所需要的原料制作成管材或者管件的试样, 将水作为主要介质, 对其施加一定程度的内压, 依据内压数值计算使用材料所能够承受的应力, 将试验材料进行长期地放置, 直到材料出现破坏, 进而掌握材料强度随着时间发生何种变化, 将破坏类型以及破坏时间进行记录, 然后对各个温度之下的时间以及应力数据进行多重线性回归处理。
2.2 塑料管道静液压试验的基本原理
参照GB/T6111-2003流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法, 试样经状态调节后, 在规定的恒定静液压下保持一个规定的时间或直到试样破坏。在整个试验过程中, 试样应保持在规定的恒温环境中, 这个恒温环境可以是水 (水-水试验) , 其他液体 (水-液体试验) 或者是空气 (水-空气试验) 。
2.3 静液压试验的基本流程
2.3.1 试样准备
准备一根管材, 两模管件, 管件为两模, 其中管材类:dn≤315mm时, 每个试样在两个密封接头之间的自由长度L0不应小于试样外径的三倍, 但最小不得小于250mm;当管材dn>315mm, 其最小自由长度L0≥1000mm。管件类:应与相应规格及等级以上的管材粘接连接或熔接完整, 并按规定调节48h以上。
2.3.2 对试样进行调节
在水箱中放入注满水的试样, 要求水温不能够比试验的温度高出5℃, 在试验温度条件下调节表1所规定的时间, 如果状态调节温度超过100℃, 应施加一定压力, 防止水蒸发。
2.3.3 试验步骤
按照相关标准要求, 选择试验介质为水-水试验、水-空气试验或水-其他液体试验。将经过状态调节的试样用夹具夹持后, 与加压设备连接, 并排除试样内的空气, 然后根据试样的材料、规格尺寸和加压设备情况, 在30s~1h之间用尽可能短的时间, 均匀平稳地施加试验压力至计算出来的压力值, 压力偏差为:当达到试验压力时开始记时。
在恒温控制的试验环境中, 悬挂试样, 整个试验过程中, 要始终保持试验介质处于恒温的状态, 其具体温度见相关标准, 恒温环境为液体时, 保持其平均温差为±1℃, 最大偏差为±2℃;当达到规定时间或试样发生破坏、渗漏时, 停止试验, 记录时间。如果试样发生破裂, 应记录其破坏类型, 是韧性破坏还是脆性破坏;而如果试样在距离密封接头小于0.1L0处出现破坏, 则试验结果无效, 应另取试样重新试验 (L0为试样的自由长度) 。
3 塑料管道静液压试验检测影响因素
3.1 管道的尺寸大小
根据上述试验过程以及按照《流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法》 (GB/T6111-20O3) 中, 计算塑料管道试验压力的基本公式如下所示:
式中:P是计算出的实际试验压力;σ是指环应力, 也称诱导应力, 一般塑料管材的产品标准里是直接给出来的;emin是指试样实测最小壁厚, dem是指试样实测平均外径, 不是指公称尺寸。例如, PP-R管材 (规格:dn为20×2.0) 进行静液压试验 (20℃, lh) , 实测平均外径为20.1mm、最小壁厚为2.10mm, 查PP-R产品标准GB/T18742.2-2002, 环应力为l6.0MPa, 换算P=2×16.0×2.1/ (20.1-2.1) =3.73 (MPa) 。通过对实际的试验检测进行研究, 能够得到影响试验结果的因素: (1) 试样壁厚的测量; (2) 试样平均外径的测量。将会影响到塑料管道静液压试验的结果, 如果测量的结果不准确, 就会影响最终检测的结果。
3.2 静液压试验所使用的仪器精度
管道静液压试验顺利完成的关键因素就在于静液压试验仪器使用, 所以, 静液压试验的结果很大程度上都取决于所使用的仪器所具有的控制压力的进度以及稳定程度。为了更进一步地降低塑料管道的蠕变影响, 需要对压力进行科学而又合理的压力控制, 避免该试验由于过大的压力冲击出现了失败的结果。通常情况下, 在塑料管道静液压试验中使用的试验仪都符合国际标准, 然而, 由于会发生系统设计失误, 因此, 如果静液压试验仪所具有的精度不准确, 有可能使得出口点与测试点的压力存在比较大的差异, 导致试验仪表上显示出的压力数值和实际的出口位置压力具有较大的偏差, 最终使得检测的结果缺乏真实性。对于塑料管道来说, 在其承受的极限值左右, 若无法控制压力, 则容易发生韧性破坏事件。
3.3 恒温水浴控制温度的进度以及温度场所具有的均匀性
由于管道在进行静液压试验所需的条件以及塑料管道的使用条件之间存在一定的差异性, 所以一般来说, 进行静液压试验的条件跟塑料管道所具有的处理故障温度以及故障的压力相接近, 即当压力较大时, 温度也会变高, 因此, 恒温水浴所具有的温控精度以及温度场的均匀性, 对该试验的结果会产生影响。在塑料管道所具有的温度、时间以及压力这三者的关系中, 不难看出, 一旦温度的波动范围较大时, 都会对该试验的最终检测结果产生一定的影响。通过对许多试验结果进行分析可知, 在高温低压或者高压低温的条件下进行检测时, 若温度超过了许可范围, 就会由于试验韧性发生破坏导致试验失败。所以, 如果在试验过程中发生了韧性破坏, 则需要利用具有更高精度的计量设备对温度进行校对。而对于较大容积的水浴来说, 为了确保温度场处于均匀状态, 通过采用循环系统, 使得水浴里面的水充分地搅拌。
3.4 卡具
进行静液压试验时, 为了能够更真实的将塑料管材的质量表现出来, 则需要将破坏控制在自由的长度范围内。在国家标准中, 有关文件规定了破坏需要发生在卡具装好后所具有的自由长度内。所谓的自由长度主要是指:塑料管材完成装卡工作时, 任意两个夹具所具有的下沿间距离。对于卡具来说, 可以利用它的锁紧系统, 在塑料管材发生蠕变的过程中, 发挥出可靠而又有效的密封功能, 与此同时, 还需要确保塑料管材和卡具之间没有任何尖锐的部分, 由于在静液压试验时, 过于尖锐的部分有可能导致应力出现集中, 进而破坏塑料管材。在对试样进行安装的过程中, 需要尽可能地确保安装的密封性, 具体操作是依据塑料管材的实际外形以及结构的特点, 挑选符合管材规格的密封圈, 在卡压过程中要确保力度适中, 切不可用力过度, 以免导致应力集中, 尤其是对于那些性质比较脆弱的管材来说, 更需要注意这一点。
4 结语
总而言之, 影响静液压试验检测结果的因素较多, 为了尽可能的将上述因素消除, 减少试验误差, 使得试验的准确性得到进一步的提高, 则需要在充分考虑静液压应力问题的基础上, 利用相关技术提高试验的质量。
摘要：在建筑管材中, 由于塑料管材兼具了优良的化学性能和物理性能, 逐渐将铸铁以及镀锌钢管等传统的管材取代, 被广泛的应用到了建筑用管材领域。现阶段, 主要是利用静液压试验对塑料给水管道的安全性、可靠性进行评价。本文主要对塑料给水管道静液压试验的基本方法进行了阐述, 并分析了影响塑料给水管道静液压试验结果的几点因素, 以便有效确保试验结果的准确可靠。
关键词：塑料管道,静液压试验,检测影响
参考文献
[1]居来提·居马, 伊力多斯.塑料管道静液压试验检测影响因素探讨[J].投资与合作, 2013 (2) :56.
[2]伊力多斯, 朱兴成, 台来提.管道系统静液压试验检测影响因素[J].管道技术与设备, 2013 (4) :54~55.