3.2.3 主要性能要求和检测 为保证所生产的每一根管材安全可靠，必须在产品标准中对管道的性能和检测要求作出明确规定。应对原材料的要求和检测，特别是对玻纤带的质量要求；应提出静液压强度及爆破压力的要求；应通过管壁切样检测环向拉伸强力和轴向拉伸强力；应通过切样检测管材环刚度和承口插口环刚度；通过从管壁切样检测玻纤带增强层的层间剪切强度；还应进行系统适用性试验(承插连接的密封性)。建议产品标准中其中的一些检测项目及要求见表3和表4。 
要求每根管材都要进行“逐管短时静液压试验”是参照美国/加拿大生产大直径硬聚氯乙烯压力管的经验。CGF-PE管静液压试验是在两端承插连接下进行的，建议参照图7开发专用测试设备。 
3.3 工艺和设备 由于对大直径压力管的安全可靠有很高要求，CGF-PE管的成型必须精心设计，用严格的工艺谨慎加工。 CGF-PE管的成型工艺为由熔融态的聚乙烯带在芯模上缠绕熔接成型内衬层，由玻纤带近环向缠绕熔接构成增强层，由熔融态的聚乙烯带缠绕熔接成型外护层，机械加工承口插口。 3.3.1 由熔融态的聚乙烯带在芯模上缠绕熔接成型内衬层 CGF-PE管内衬层有两大功能，一是形成保证密封性的流体通道，二是要承受管材的轴向负载。 实践证明，聚乙烯在适当的工艺条件下可熔接，而且熔接的强度可达到本体强度，但要实现完善的熔接，必须符合严格的工艺要求。所以增强聚乙烯压力管熔接成型内衬层的过程必须精心设计，用严格的工艺谨慎加工。 实践证明，影响熔接质量的因素很多。主要包括温度-压力-时间的熔接过程，介面是否有杂质、降解或氧化等。困难的是熔接的质量在外表上通常看不出来，看似完整的熔接缝也可能出现虚焊。因此，为实现聚乙烯压力管的质量可靠，必须重视内衬层的熔接成型，不可图省事，草率从事。内衬层的任何小缺陷都可能造成管材泄漏，以至爆裂。内衬层要由多层缠绕熔接组成。因为沿近环向缠绕熔接的内衬层熔接缝较长，如果只用单层，出现缺陷的几率较大。采用多层缠绕熔接并且后一层聚乙烯带的位置错开一半带宽，用后一层聚乙烯带覆盖住前一层聚乙烯带的熔接缝，就可以显著减少出现问题的几率。德国克拉KRAH 公司的压力管（PE-GF管）说明中也特别指出其管壁由聚乙烯带多层缠绕熔接成型，并强调后层跨在前层上（参见图8）。
图8
增强聚乙烯压力管内衬层熔接过程中，对聚乙烯带的位置、温度-压力-时间(速度)的工艺过程、防止污染和损伤等要求都必须制定严格的工艺规程，并有纪录。为此，增强聚乙烯压力管的生产设备要配置检测和显示温度、压力等工艺参数的设施。 3.3.2 玻纤带近环向缠绕熔接构成增强层 根据国内外的实践经验，对玻纤带增强层的要求是： （1）玻纤带铺设平整、密集，达到规定的厚度(层数)。玻纤带有一定宽度，为保证带宽向玻纤均匀受力，带的缠绕角越小越好，因此多采用近环形缠绕。铺设好的玻纤带层从横截面看应类似完善的砖墙图形（参见图9）。不容许玻纤带在宽向处于斜置和弯曲的位置。 
（2）实现完善的熔接，在带之间、带和内衬层和外护套层之间形成实壁。应完善熔接，使得玻纤带的应变互相牵制，促使承受负载均匀。玻纤层间熔接成实壁可以显著提高管材环刚度。完善熔接形成无空隙的实壁，有利于防止渗漏和腐蚀。见图10。 
为了实现铺设平整完善的熔接，根据国内外经验必须有严格的工艺措施；玻纤带的放带必须有张力控制，保证张力始终均匀；玻纤带和内衬层经过适度预热，在熔接界面结合点前，界面的聚乙烯温度要达到熔点，经过结合点完成熔接后要适度冷却。在结合点要用压辊适度加压，压平带，去除可能陷入的空气，促使界面分子互相缠结。张力、温度、压力的参数需要根据材料、生产速度、产品特征等通过试验确定。为实现完善又高效地增强层缠绕熔接，根据国内外经验，通常采用图11所示的装置。
3.3.3 由熔融态的聚乙烯带缠绕熔接成型外护层 基本要求同3.3.1。需要提高管材环刚度时，还要再缠绕熔接增刚度圆肋。 3.3.4 机械加工承口、插口 承口、插口要求配合精度比较高，因此在缠绕成型完成下线后，先经过冷却和时效，再进行机械加工，以达到需要的尺寸和精度。需要注意的是，聚乙烯膨胀系数大、导热系数小、弹性模量低、容易蠕变，在成型过程中经过多次加热，要注意在每道工序完成后要有合适的冷却方法和时间，让管材充分冷却并稳定下来，消除内应力，特别是在加工承口、插口前，内应力应该已经充分释放。 加工最好使用专用装备，国内已经有类似的装置可以借鉴。 4 CGF-PE管的优势和缺点以及下一步改进的探索 4.1 CGF-PE管的竞争优势 CGF-PE管的竞争优势为： ——清洁卫生。接触输送流体的是聚乙烯材料。 ——安全可靠。CGF-PE管结构中只有聚乙烯和完全被聚乙烯浸渍包覆的玻纤，没有腐蚀的危险。可以安全使用50年以上。 ——节能环保。可比塑料实壁管节约材料一半以上。因为重量比传统管材轻，可显著减少运输和铺设过程的能耗。CGF-PE管材料可以回收再用。 ——方便铺设。采用胶圈密封承插连接，方便铺设，现场不需要专用设备和能源。采取应用比较普遍的承插连接易被工程施工单位接受。 ——灵活适应。只要改换芯模，改变缠绕熔接工艺就可以生产不同直径、不同压力等级、不同结构的CGF-PE管。 ——成本较低。因为用材省，设备投资小，产品成本显著低于塑料实壁管，接近钢管、球铁管。加上可节约运输和铺设费用、使用寿命长，综合成本可以和传统管道竞争。 4.2 CGF-PE管的缺点和局限性 CGF-PE管还存在一些缺点和局限性，主要为： ——缠绕熔接的制造工艺要求严格，制造效率比较低。把薄玻纤带一层层整齐缠绕并熔接好需要完善的设备和精心操作。 ——通过增强减少壁厚后可能环刚度过低。为了提高环刚度，熔接加刚肋将损失部分节料效果。环刚度问题有待深入研究。 ——管件配套的困难。虽然大直径管主要应用于输水干管，通常长距直铺，需要管件不多，但必须有管件配套。因为目前还没有企业探索开发玻纤带增强聚乙烯管件，建议采用定制的钢管焊制管件。定制管件的承口插口尺寸与所配管材匹配，内外表面用塑料包覆防腐。也可以借用市场上的球铁管件（CGF-PE的插口尺寸也可按球铁管标准）。建议紧急修复采用机械卡压连接的管件。 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页 |