1 概述
管道已成為國民經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，管道運(yùn)輸在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)中的作用日益增強(qiáng)。管道從根本上加強(qiáng)了運(yùn)輸。首先是采油企業(yè)，油庫和儲氣庫，石油化學(xué)和化學(xué)工業(yè)的運(yùn)輸，食品行業(yè)和其它工業(yè)的運(yùn)輸，管道在 設(shè)施中的作用越來越大，可用于輸送飲用水、供暖水、污水、煤氣等。
管道種類很多，按材質(zhì)構(gòu)成大體可分為無機(jī)材料管、金屬材料管、高分子材料管、及高分子復(fù)合材料管。高分子材料管又分為橡膠管及塑料管;高分子復(fù)合材料管則分為鋼塑復(fù)合管、鋁塑復(fù)合管、多層復(fù)合管等。本章將重點(diǎn)介紹幾種的塑料管，鋁塑復(fù)合管及我公司產(chǎn)品——鋼骨架塑料復(fù)合管。
2 幾種塑料復(fù)合管。
用于各種介質(zhì)輸送的管材主要有兩大類：一類是金屬管，另一類是塑料管。在金屬管材中，鋼管價格低，強(qiáng)度高，一直占主導(dǎo)地位。但由于鋼管有耐腐蝕性差、易磨損、不易聯(lián)接等缺點(diǎn)，人們一直想開發(fā)出管材將其取代。不銹鋼管及銅、鋁管等雖在一定場合下耐腐蝕性好，但價格太高，不可能大面積使用。塑料管材自從工業(yè)化生產(chǎn)以來，在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是在排水管路施工中大量取代了傳統(tǒng)的鋼管。然而，單一的塑料管材也存在其致命缺點(diǎn);一是耐熱性差，長期使用溫度不超過60℃;二是剛性不好、耐壓性差，因而不能廣泛地取代傳統(tǒng)鋼管。為此,眾多科研及企業(yè)單位競相開發(fā)性能更加優(yōu)異、價格適中的管道。
2.1超高分子量聚乙烯管
超高分子量聚乙烯(UHMW—PE)是一種優(yōu)異的工程塑料，其耐磨性，沖擊強(qiáng)度，耐低溫性均居各種工程塑料之首，尤其是耐磨性及潤滑性，均優(yōu)于除聚四氟乙烯外的其它塑料材料。但由于UHME—PE樹脂分子量極大(約150—400萬)，熔體粘度高，流動性極差，并且臨界剪切速度低，加工打滑，擠出不穩(wěn)定，過去多采用壓制燒結(jié)法生產(chǎn)一些板材，棒材為短管。生產(chǎn)此種管材的新技術(shù)，其工藝過程如下：
備料——擠出機(jī)中混合——壓縮——燒結(jié)——擠出——定型——冷卻——切斷——包裝
產(chǎn)品及技術(shù)特點(diǎn):
2.1.1 具備普通聚乙烯管的所有特點(diǎn);
2.1.2優(yōu)異的耐磨損性及潤滑性;
2.1.3較高的韌性及抗沖擊性;
2.1.4缺點(diǎn)為設(shè)備投資大、加工困難，尚無法生產(chǎn)與之配套的管件;
2.2 化學(xué)交聯(lián)聚乙烯管材
交聯(lián)聚乙烯管以高密度聚乙烯作為主要原料，通過高能射線或化學(xué)引發(fā)劑的作用，將線型大分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出的交聯(lián)聚乙烯管材可以在-75℃—+110℃和0.6Mpa壓力下長期使用。
交聯(lián)聚乙烯管材具有耐環(huán)鏡應(yīng)力開裂性、耐熱性、耐蠕變性、較高的抗撕裂性及抗缺口開裂性，并克服了普通聚乙烯對填料的敏感性，既使配混較多的改性填料如增強(qiáng)劑、導(dǎo)電填料、阻燃劑等。
無論是用化學(xué)方法還是用物理機(jī)械方法使聚乙烯交聯(lián)，均可以改善聚乙烯的性能。聚乙烯交聯(lián)后，耐熱性及熱強(qiáng)度、耐熱老化性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性、電絕緣性、阻燃性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、耐蠕變性等都得到較大的提高。
化學(xué)交聯(lián)聚乙烯管材生產(chǎn)工藝流程:
原料配混——反應(yīng)劑出——管材成型——水解交聯(lián)——檢驗(yàn)——成品
產(chǎn)品及技術(shù)特點(diǎn)：
2.2.1具備普通聚乙烯管的所有特點(diǎn);
2.2.2適用溫度范圍寬，可以在–75℃——+110℃ 下長期使用;
2.2.3交聯(lián)度高，質(zhì)地堅實(shí)而有韌性，抗內(nèi)壓強(qiáng)度高，20℃時的爆破強(qiáng)度大于4MPa,95℃時爆破強(qiáng)度大于2Mpa,95℃下使用壽命長達(dá)50年;
2.2.4缺點(diǎn)為工藝流程長,生產(chǎn)難以控制。
2.3鋁塑復(fù)合管
在所有金屬——塑料復(fù)合管中，引人住目的是鋁塑復(fù)合管。這種管的外壁和內(nèi)壁各為一層高密度聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯，中間為一層薄鋁板焊管;鋁管與內(nèi)外壁層聚乙烯之間各右一層粘合劑牢固粘結(jié)。
生產(chǎn)工藝流程如下：
卷鋁——鋁帶成型——鋁管焊接——內(nèi)壁復(fù)合擠出成型——外壁復(fù)合擠出成型——冷卻——牽引——打印——鋸切——卷取——包裝
產(chǎn)品及技術(shù)特點(diǎn)：
2.3.1具備普聚乙烯管的所有特點(diǎn);
2.3.2較高的強(qiáng)度;
2.3.3較高的使用壓力;
2.3.4缺點(diǎn)是長期使用內(nèi)壁塑料管與中間鋁管易剝離。
3鋼骨架塑料復(fù)合管
鋼骨架塑料復(fù)合管的先進(jìn)性體現(xiàn)在其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性及合理性上。純塑料管如PVC(聚氯乙烯)管、PP(聚丙烯)管、PE(聚乙烯)管等具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，但其耐壓強(qiáng)度較低，雖然交聯(lián)聚乙烯較好地解決了耐熱性和耐老化問題，但該管材仍存在剛度和耐壓能力偏低，以及氣液阻隔性差的問題，在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用;目前輸送腐蝕性流體的管路一般采用玻璃管、酚醛石棉管及玻璃鋼管,玻璃易碎，使用不安全;酚醛石棉管對環(huán)鏡有污染，且成本高;玻璃鋼管加工工藝復(fù)雜，成本也難降下來;鋼塑、鋁塑復(fù)合管則由于管壁內(nèi)外塑料被它們包覆的鋼管或鋁管完全隔離開來，此類產(chǎn)品雖耐壓較高，但在使用的過程中因金屬和塑料的熱收縮相差太大(線膨脹系數(shù)：PE/鋼=10)，長時間使用時因兩者間滑動易產(chǎn)生剝離，仍會造成中間的金屬管和腐蝕性介質(zhì)接觸而被腐蝕以致管道的泄漏。鋼骨架塑料復(fù)合管則是結(jié)合塑料的耐腐蝕性與金屬(鋼絲)的高強(qiáng)度各自的優(yōu)勢，即管壁的內(nèi)外層塑料通過管壁中間的金屬網(wǎng)孔連接為一體(如同鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式)，即解決了因雙方熱收縮差異較大易剝離的問題，又提高了管材的抗腐蝕性能，同時和相同規(guī)格、相同壁厚的純塑料管相比耐壓強(qiáng)度大大提高
產(chǎn)品及技術(shù)特點(diǎn):
3.1耐腐蝕性：就防腐性能來說，鋼骨架復(fù)合管不亞于任何其他的純塑料管。從外觀來看，我們的管子和純PE管毫無區(qū)別，鋼骨架完全復(fù)合于塑料中，真正做到了雙面防腐。我們采用的聚乙烯原料具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，可總結(jié)如下：20℃時，它不溶于所有的無機(jī)和有機(jī)溶劑，只有長時間與溫度較高的強(qiáng)氧化劑接觸后(如濃硫酸，濃硝酸)，它才會分解。
3.2耐老化性：我們采用的聚乙烯原料在20℃實(shí)驗(yàn)情況下，預(yù)期服務(wù)壽命達(dá)100年，50年以上允許的連續(xù)使用溫度明顯高于40℃。一般來說鋼骨架塑料復(fù)合管道適用于暴露于高能輻射狀態(tài)下的各種應(yīng)用。HDPE管成功的用來輸送放射性排放物和用做核能技術(shù)的冷卻水管道已有多年。長期暴露于戶外由于風(fēng)吹日曬的作用，特別是在陽光中的短波紫外線和大氣的共同作用下，聚乙烯的性能會下降。我們原料中加入的穩(wěn)定劑可以抵消任何可能性的熱老化現(xiàn)象。
3.3耐磨性：鋼骨架塑料復(fù)合管的內(nèi)壁絕對粗糙度為Ra=0.22-0.47um，比鋼管的Ra(約為20-50um)小約100倍。對于輸送粉狀物料、液體及氣固混合物料，如礦漿、煤粉、煙塵等有良好的耐磨性。塑料管道行業(yè)普遍認(rèn)為由于塑料管不結(jié)垢，同樣管徑(內(nèi)徑)塑料管的輸送能力比鋼管提高20-30%，鋼骨架塑料復(fù)合管材具有和塑料管相同的輸送能力(相同規(guī)格)。
3.4耐壓性能：鋼骨架塑料復(fù)合管的特殊之處就在于它既防腐又耐壓。鋼網(wǎng)作為增強(qiáng)相，是復(fù)合管的主要承力體，它在管子輸送介質(zhì)時承擔(dān)大部分的壓力，并且約束塑料的蠕變和收縮、膨脹變形，它會把管內(nèi)的徑向壓力變成軸向的拉力。通過實(shí)驗(yàn)可知，其承壓能力是相同規(guī)格純塑料管的幾倍。
3.5保溫性能：鋼骨架塑料復(fù)合管的導(dǎo)熱系數(shù)可以認(rèn)為就是HDPE的導(dǎo)熱系數(shù)：0.43W/MK，比鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)要小很多，因此，除有特殊要求外，一般不需要采取保溫措施。
3.6其他性能：鋼骨架塑料復(fù)合管還可以耐微生物的侵蝕;采用法蘭或電熔連接，連接可靠;由于它的密度僅為鋼材的40%，所以施工操作簡單，維修方便。