柔性铸铁管件防腐蚀(PE112聚乙烯钢丝复合管（产品介绍）)

PE112聚乙烯钢丝复合管 （产品介绍）

PE80、PE100和PE112的本质区别是原材料的分子量大小。80的分子量是10万单位以下。100的分子量是20万单位左右，112的分子量是100万单位左右。分子量越大，各项性能指标越高。PE112原料用专家的话说“是目前聚乙烯原料中最顶级产品”，它的性能在PE100原料的水平上又有成倍的提高。许多关键指标例如抗冲击强度、抗开裂能力、耐磨性、耐疲劳性、耐低温性、摩擦系数均居各类塑料之首。耐腐蚀性，耐老化性也是遥遥领先。

PE112聚乙烯钢丝复合管

于2000年开发成功PE112管道。该产品填补国内空白。被国家计委和科技部列为国家重大应用科技成果推广项目和火炬计划项目。 该管道被称为超级柔韧管道，其关键指标非常优异，而且若干单项指标远超国内外各类通用供水管道几倍，甚至是十几倍。到目前为止我们开发的直接挤出PE112管道、煤矿阻燃抗静电PE112管道、改性PE112片材钢丝复合大口径管道系列产品已拥有三个国家标准和大量电力、化工、矿山、煤矿、冶金、水利、市政等行业淡水输送、浆体输送、腐蚀性液体输送的良好业绩。国内现在已有20多个厂家生产。

下面通过具体数据和实例介绍PE112聚乙烯钢丝复合管道性能特点。

1）超强的承压能力

和现在国内大力推广和大量使用的PE100聚乙烯钢丝复合管一样，PE112聚乙烯钢丝复合管也是由聚乙烯基体材料和钢丝增强材料通过专用设备复合而成。但我们的基体材料PE112聚乙烯的拉伸强度是40～100MPa左右，PE100聚乙烯是20MPa。我们增强材料用的碳素弹簧钢丝拉伸强度是1800MPa，而PE100复合管用的钢丝拉伸强度是500MPa。因此，在同样的工作压力条件下，我们的管道壁厚可以下降到PE100聚乙烯直出管的1/4，PE100钢丝复合管的1/2。从而大大降低了管道的材料消耗和制造成本。

管道是多层钢丝立体分布（见图1），就像空心预制板一样，伸长率几乎为零立体分布的高强度钢丝会产生极高的环刚度，结果管道的壁厚虽然大幅度减小，但管道仍然具有很高的环刚度。

图2 PE112聚乙烯钢丝复合管 Dn600实测环刚度10.9KN 国家级检测报告

例如，Dn800mm管道，工作压力1.0MPa，环刚度5kN/m2。如果用PE112聚乙烯片材钢丝复合管道，我们将用三层5mm片材，三层1.2mm直径钢丝复合。管道总厚度15mm。

而PE100聚乙烯管道的壁厚是50mm。PE100聚乙烯钢丝复合管道壁厚是30m。

2）最佳的抗冲击强度和抗环境应力开裂能力

PE112聚乙烯的抗冲击强度高达40—80kJ/m2以上，而PE100聚乙烯是20kJ/m2 。分别是PE100的2—4倍，是尼龙的3倍，PVC和玻璃钢的十几倍。其抗冲击和吸收冲击能的本领比钢管强，比铸铁管更强。抗环境应力开裂能力是PE100的2倍。低温条件下普通塑料管和铸铁管管都会变脆，而PE112复合管的抗冲击强度不降反升，在-30℃达到自身的最高值100kJ/m2以上。

3）优异的耐磨性和耐刻划性

PE112聚乙烯钢丝复合管的耐磨性是钢管的3～4倍，是PE100管的2倍，特别适合于输送泥沙浆体。见图3。

图3 摩耗指数的对比

4）杰出的耐腐蚀性

PE112聚乙烯钢丝复合管具有极强的内外防腐蚀能力。因为它是一种长分子链饱和分子团结构，化学稳定性极高。所以在一定温度和浓度范围内，能耐各种腐蚀性介质的侵蚀。在白银有色金属公司，输送80度高温浓硫酸混合液，PE100管道一天时间就腐蚀成蜂窝麻面，而PE112聚乙烯管用了一年也没有问题。见图4-1

图4-1 输送发烟硫酸的PE112管

图4-2铸铁管锈蚀

5）卓越的耐疲劳性

试验表明，PE112聚乙烯钢丝复合管的耐疲劳性是PE100管的十几倍，更远胜过玻璃钢管、铸铁管和水泥管。PE100管道样品做耐疲劳试验，震动5万次就断裂。而PE112样品震动86万次未见变化。见图5。

图5 耐疲劳性检测报告

6）稳定的耐老化性

PE112聚乙烯钢丝复合管的抗老化性比PE100高出30%左右。国际公认PE100聚乙烯管的埋地使用寿命为50年，所以PE112复合管的使用寿命可达60年以上。

7）超凡的光滑性与不结垢性

PE112聚乙烯的摩擦系数几乎和冰一样，耐磨性又很强，所以表面始终非常光滑。PE112聚乙烯管道输送液体或浆体的阻力比常规管道大幅度下降，而且还具有不结垢和不易被海洋生物所附着的特性。由计算可知，在同样流量的条件下，PE112复合管的内径可以比球墨铸铁管、PCCP水泥管的内径减小20%，从而大幅度降低工程造价；或者设计同样管径同样压强，PE112聚乙烯钢丝复合管的流量是柔性球墨铸铁管流量的1.5倍；或者设计同样管径同样流量，PE112聚乙烯钢丝复合管的流体驱动工作压力只需要铸铁管的0.5倍，从而水泵功率也只需要柔性球墨铸铁管水泵的0.5倍，具有明显的节能效应。例如，如果设计柔性球墨铸铁管的内径是800mm，那么换成PE112聚乙烯钢丝复合管，管径只需658mm。详细计算如下：

∆Pf=453xQ1.85/C1.85xd4.86

式中 ∆Pf ：单位长度管道水头损失，Q ：流量，C： 摩阻系数（从外文资料中可以查到聚乙烯管摩阻系数是150，新钢管是110，旧铁管或者混凝土管、内表面抹水泥砂浆的铸铁管是90，我们从长年使用考虑就取90）。d ：管道内径。

当两种管道的流量和水头损失相同时，如果已知铸铁管的内径是800mm，求聚乙烯管的直径

D4.86(聚乙烯）=（90/150）1.85x8004.86 D=658mm。

我们的工程可以取700mm。

PE112材料与其他材料的摩擦系数对比：

8）超凡的柔韧性

由于PE112聚乙烯钢丝复合管的材料具有高抗冲击、抗开裂能力，所以，它的多层缠绕钢丝都可以按一个方向螺旋缠绕复合（但PE100管道就不行，必须两层钢丝交叉缠绕，否则纵向在有划伤的情况下就很容易开裂）。这样一来，我们的PE112聚乙烯钢丝复合管纵向仍然保留了400%以上的伸长率。这样一来管道既可以随地形变化弯曲铺设，又可以防止接头因应力集中而开裂，还能抵御地层不均匀沉降对管体的损害，实用价值很大。

　例如，800mm直径，1.0MPa工作压力复合管，壁厚是15mm，它的管材横向截面积就是376.8cm2,其纵向抗拉伸能力就是368 cm2×112kg/cm2（PE112聚乙烯管道长期静压压设计系数）=41吨。纵向伸长率是400%以上。该管道1000米自重才35吨。所以，该管道有足够的抗纵向拉伸和抗地面沉降能力。山地斜坡上施工基本不用打混凝土止推墩。另外一个很重要的好处是由于管道柔韧性好，我们的管接头焊接强度又很高，管道可以在地面上先十几根、几十根连接好，然后一边挖沟，一边往沟里放管道。两边的土方还没有塌陷，地下水还没有上来，管道已经埋上。由于我们的管道高抗刻划，抗挤压，抗沉降，所以管沟不用铺砂石垫层。管沟的宽度只需比管道宽出二十公分即可，土方开挖量大幅度减少，排水费用基本免去。在青海格尔木沼泽地施工，直径600mm管道。沟一挖水就上来。安装公司都说干不了。我们用一台铲斗800mm宽的挖掘机，一台推土机，一天一夜铺了800米管道。节省了大笔的土方、设备和抽水费用。见图。

10）高粘结复合强度和接头焊接强度

国内PE100钢丝复合管的国家标准规定管道各层之间的复合粘接剥离强度是100N/cm。我们管道的企业标准规定是180N/cm。我们管道实际复合的剥离强度检测结果高达516N/cm。

11）安全可靠的管道连接

管道接头是大家最担心的，也的确是最容易出问题的部位，特别是大口径和高压管道。这是我们十几年管道研发的一个重点和一个重大成果。解决了一个全世界的老大难问题

PE112聚乙烯钢丝复合管道接头焊接方法。

请看接头样块照片

PE112聚乙烯钢丝复合管的各层钢丝都是按同一个方向螺旋缠绕，因而管道纵向保留了聚乙烯管道最重要的特性—柔韧性（还有400%以上的伸长率）。在满足管道径向工作压力的同时，柔韧性很强的PE112聚乙烯钢丝复合管基体就完全可以抵御和吸收管道纵向拉伸、冲击作用，完全可以保证纵向不会开裂。同时避免了那些纵向不能伸缩管道接头部位产生应力集中的隐患。这一点铸铁管道做不到。

另外需要说明1.0MPa，Dn800mmPE112聚乙烯钢丝复合管，壁厚是15mm。管道纵向长期静压承压设计系数如果按112（PE100的设计系数是100）计算，管道纵向的长期承压力可以达到 37吨。这么大的承压能力抵御管道水流阻力和管道热胀冷缩产生的拉力可以说是毫无问题。主要还是地面沉降产生的作用力危害大。对于地面沉降产生的作用力，光靠管道本身纵向37吨的长期静压抗拉强度还是不够的，主要还是通过管道纵向的伸长使管道随地面沉降弯曲。举例说明：在100米的长度上，地面沉降20米。这个沉降已经不小了。但计算可知该段管道仅仅伸长了10%。这对于伸长率400%的聚乙烯管道来说是微不足道的。也可以这样说明：纵向没有钢丝拉扯的聚乙烯管道在敷设时，可以随意弯曲的曲率半径是管道直径的24倍左右。0.8米 的管道弯曲半径就是19.2米。而上面例子沉降坑的曲率半径是70米。还有3.6倍的弯曲余量。这也是为什么采用我们的管道绝大多数弯头都可以省去的原因。

如果以上三个前提条件可以确认，那么当我们在每根Dn800mm管道的接头端口上高强度加焊一圈100mm宽，30mm高的增强立边后，再用热熔法或电热熔法将两根管子焊接成一体，最后再用焊枪在接缝部位里外各焊一圈10mm高25mm宽的加强筋，此时接头接缝部位的厚度已经变成70mm。接缝的的纵向抗拉强度和径向抗开裂能力都将比管道本体提高3倍。管道遇到纵向作用力时，只能是管道本体发生应力形变，接头绝对不会发生任何变形。消化吸收纵向作用力的变形将完全由管道接头两边可以自由伸长的管道本体完成。另外接头焊接完成后，我们还要在接头立边的两侧根部再用焊枪焊一圈25x25mm的塑料斜坡。这个导角可以防止增强接头立边的根部出现因应力集中产生的撕裂。

剩下的问题是接头端口钢丝全部切断，接头还能承受工作压力产生的径向作用力吗？我们说完全能够。

原理：

a、首先我们的钢丝是经过“过塑”处理。复合时，钢丝和片材同时高温加热并迅速进入压辊高压粘合，加之片材本身的粘合强度极高，钢丝又是立体分布，钢丝周围被厚厚的基体材料牢牢包裹，所以管道的整体强度和剥离强度都很强。请看我们的演示视频：我们将钢丝平放在复合片材上，然后用焊枪在片材和钢丝上面焊一层材质与片材材质完全相同的塑料。这一层塑料与片材和钢丝之间的粘合状况与片材钢丝复合管道几乎完全相同。1.6mm的钢丝被复合包裹的长度是40mm，100公斤的人也拉不动。0.8米管道一圈钢丝长2400mm，是40mm的80倍。一圈的附着力就是8000kg ，你要用多大的力量才能使端口的一根钢丝抽动呢？直径1.6mm的钢丝截面积是2mm2 ,断裂强是180kg/mm2x2mm2=360kg。

b、我们的PE112聚乙烯钢丝复合管钢丝的缠绕角度很小，钢丝对管道纵向基本不起作用。当我们在端口连续复合了三层125mm宽、10mm高的片材，片材中间同时植入三层共计21根钢丝后，在125mm宽的端口范围内的管道本体中的所有钢丝将受到外部21根钢丝和塑料立边的保护（在这个范围内每根钢丝的长度是500mm，自身还有1250多公斤的附着力）。我们用2400mm直径，厚度24mm，接头立边高度30mm，宽100mm的管道做管道和接头的打压实验（接头立边内没有布钢丝），压力达到1.0MPa，保持2天2夜，接头纹丝不动。Dn800管道的接头立边的尺寸几乎与2400管道相同，立边内再植入钢丝，整个接头周遭没有一点缺口。这样一个250mm宽、65mm厚的大疙瘩，其强度已远超管道本体。比管道本体又增加200%的保险系数。

通过实例说明，大家不难看出我们的接头有多么安全可靠。

对于承插类的管道接头我们不好妄加评论。我们只能转达专家的评论。吉林省水利设计院的陆院长很有感慨地讲“我做了一辈子的大口径长距离输水管线，吃了很多苦头。现在凡是承插接头的管道我是一概不用。关键是橡胶密封圈长期受压、侵蚀会老化、硬化。”。

12）施工费用大幅度降低

　通过前面的分析可以看到，用高分子量聚乙烯复合管在施工方面土方开挖量成倍减少；砂垫层、排水、修施工道路、大型机械施工都基本免去。短途运输、农田占用补偿等施工费用都可以大幅度降低。

最后请大家看几张管道生产的图片

来源：国威，对本文进行了修改