|
管材/管件/法兰 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
本产品全部新闻
|
|
|
|
|
一种采用完全的“工”字钢原理的新型结构壁管 |
|
| http://cn.newmaker.com
1/13/2009 2:45:00 PM
雅式工业专网
|
|
应用中的塑料排水、排污管分析
城巿排水管道系统一般为重力流系统，对耐内压能力要求不高，但对承受外荷载能力（环刚度）要求较高。因此，为满足大口径城巿排水管环刚度要求，同时又要降低原料消耗，在设计大口径城巿排水塑料管时普遍采用结构壁形式。应用中的塑料排水、排污管有：双壁波纹管、径向加筋管、中空壁缠绕管、缠绕增强管（克拉管）和钢塑复合螺旋管，原料一般选择UPVC、HDPE、PP等。在内径和环刚度一样的情况下，不同的管材所需原料会有所不同，其中以双壁波纹管用料最少，管道生产成本相对较低。
UPVC双壁波纹管
受UPVC熔体流动性较差限制，生产超过DN630以上口径的管材较困难，目前埋地用UPVC双壁波纹管材只限於DN630以下口径（尽管有的厂家也开发出了DN800的UPVC双壁波纹管成型设备，但由於运行不稳定，一直未商业化），以DN500、DN400、DN315三种口径为主。对於DN300以下的小口径城巿排水管，UPVC实壁管综合工程造价与双壁波纹管相差不大，而且前者具有更好的物理力学性能和环刚度及具有加工艺简单、设备投资少等特点。因此，DN300以下城巿排水排污塑料管可优先选用UPVC实壁管。
HDPE双壁波纹管
同样由於生产工艺和原料流动性的限制，目前国内HDPE双壁波纹管内径最大只能做到1200mm。由於HDPE原料价格明显比PVC高，所以在同样管径和环刚度下，HDPE双壁波纹管比UPVC成本要高，因此人们对管径的需求超过UPVC双壁波纹管的生产范围时才会考虑HDPE双壁波纹管，其合理的管径范围为：ID630-ID1200。
中空壁缠绕管和缠绕增强管
这两种管材都是通过缠绕成型，和双壁波纹管相比，由於其米重较大（即成本较高），所以人们只会在工程需求的管材直径大到波纹管生产有较大困难的情况下才会考虑选择它们（内径1200mm以上）；此外，由於外壁光滑，在非开挖排水排污工程中中空壁缠绕管是目前唯一的选择，尽管它的米重要比双壁波纹管大得多。
钢塑复合螺旋管
这种管材由螺旋状钢带提供所需的环刚度、钢带的内外包裹着塑料起到防腐作用。当工程上需要特大型的排水排污管时，一方面双壁波纹管生产较为困难，另一方面随着管径的增大，全塑管材的米重迅速增大，因而导致其与传统管材的性价比处於劣势，此时钢塑复合螺旋管是一个不错的选择。对於该种管材，目前理论界比较担心的主要有两点：一是HDPE的阻隔性差，气体和污水都可以渗入HDPE内与其中的钢带接触从而可能导致钢带的缓慢腐蚀；二是管材的使用寿命终结之时如何回收。
在满足使用性能的前提下，选择什麽样的结构壁管，价格是一个决定性因素。由以上的分析可知：能使用双壁波纹管的地方，就不会考虑其他几种结构壁管；能用UPVC原料的地方就避免使用HDPE。这都是为了尽可能地降低管材成本，从而在巿场上赢得比较优势。在塑料管材的总成本中，原材料所占的成本比例高达80%以上。正因为这个原因，双壁波纹管才得到人们的青睐，从而极大地推动塑料埋地排水排污管材的推广应用。
传统塑料排水排污管存在的问题
塑料排水排污管和传统管材相比，具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、节约能源、安装简便迅速、对地基的变形有较好适应能力等优点。但也还存在一些不尽如人意的地方，需要加以重视和改进。
1、正如上文分析的那样，在非开挖工程和需要的管径大於1200mm时，人们只能选择中空壁缠绕管，而这种管材的致命弱点是米重较大，因而降低了与传统管材（混凝土管或铸铁管）的比较优势。
2、双壁波纹管米重相对较为理想，成本也较低。但其管壁结构和成型方法都有需要改进和提高之处，从而能进一步节省原料、降低管材的成本﹕双壁波纹管最初的设计思路是来源於“工”字钢，即把结构壁管的管壁结构设计成“工”字钢型，以最大程度地利用材料的力学性能，降低管材的米重，节约原料。
1）实际上，管壁结构并非完全的“工”字钢形，因而未能充分发挥材料的力学性能。我们可以把图1的双壁波纹管管壁划分为不断重复的A单元和B单元，图2是其中的A单元。由图2可以很清楚地看到，A单元并非完整的“工”字钢。
2）由於成型工艺的需要，双壁波纹管内外管间的支撑筋大约有8度左右的倾斜。在管外部受力後，支撑筋上会有弯矩存在，这样很容易导致管材的屈曲变形。为防止屈曲的发生，必须加大支撑筋的厚度和降低波峰高度，这样又会增加管材的米重。
3）双壁波纹管有一部分物料堆积於内管壁处（见图2 中C处），造成了原料的浪费。由於双壁波纹管的波形是靠真空吸塑成型的，熔体料在负压下流动时，自然就形成了锲形筋，即距离内层管越近的地方筋越厚。实际上，距离内层管越远的地方，如果物料越多，则管材的环刚度越大；而距离内层管越近的物料对管材的环刚度贡献就越小。由上面的分析可知：双壁波纹管锲形支撑筋恰恰与环刚度所要求的理想物料分布相反，这也造成了原料的浪费。
3、双壁波纹管无法做到大管径，因而在需要大管径管材时人们不得不选择米重更大的缠绕管。
4、双壁波纹管成型设备庞大而繁杂、造价高。
基於以上四点认识，江苏维达机械有限公司研究并设计了新型结构壁管及相应的成型装置。该种管材米重比双壁波纹管约减小20%；成型装置简单、造价低；密封采用热熔焊接（HDPE）或涂胶联结（UPVC），从而保证了埋地管材寿命真正达到50-100年。
新型结构壁管的原理和优势表一 新型管与双壁波纹管比较(原料为PE80，管材规格为管内径)
 江苏维达开发的新型结构壁管，采用完全的“工”字钢原理，可以最大限度地发挥材料的力学性能，在同样环刚度下，该种管材比双壁波纹管至少节省原料20%以上（见表一）。图3是这种管材的结构图；图4是其管壁的局部放大图。
图3 管材的结构图
图4 新型管壁结构的局部放大图
除了在节省原料方面新型管材具有巨大的优势外，它还有如下几个特点：
1、成型设备和相关的控制较为简单，从而在设备成本方面比双壁波纹管成型设备要显着降低；
2、新型管材如果采用PVC原料同样也可以生产大管径，突破目前PVC双壁波纹管最大管径不超过630mm的限制。由於PVC的弹性模量是3000MPa，远大於PE（800MPa），所以采用PVC生产大管径排水排污管则具有巨大的成本优势和巿场空间。
新型结构壁管及其成型装置的特点
☆ 新型结构壁管管壁结构是完整的“工”字钢形，它充分利用了材料的力学性能，比双壁波纹管的米重至少降低20%；
☆ 壁管内外壁都是光滑的，所以既能直接埋地也能用於非开挖工程；
☆ 新型结构壁管的成型工艺要求较低，可以实现的管径比双壁波纹管要大；
☆ 新型结构壁管采用UPVC原料同样可以实现大管径，突破了目前UPVC双壁波纹管DN630的限制，考虑到UPVC原料比HDPE更便宜，所以用UPVC制造的大管径管材具有更大的成本优势；
☆ 管材采用热熔联结或涂胶联结，这样就保证了联结部分与主体材料一致，从而使排水排污系统真正具有50-100年寿命；
☆ 新型结构壁管的成型装置较双壁波纹管成型装置大为简化、设备成本和能耗都降低50%以上。
|
对 管材/管件/法兰 有何见解？请到 管材/管件/法兰论坛 畅所欲言吧！
|
