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管道知識

淺析克拉管與其他排水管材的優劣

克拉管與波紋管、中空管、玻璃鋼管等幾種排水管材有什么區別呢?今日就和大家聊聊克拉管與其他幾種排水管材的優劣對比情況。
 
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  一、國家標準號對比
 
  1、克拉管國家標準號:GB/T19472.2-2004。
 
  2、HDPE雙壁波紋管國家標準號:GB/T19472.1-2004。
 
  3、HDPE中空壁管國家標準號:GB/T19472.2-2004 。
 
  4、UPVC雙壁波紋管國家標準號:GB/T18477-2001 。
 
  5、玻璃鋼管:HGJ 534-1991 HG/T 21633-1991。
 
 
  二、成型工藝對比
 
  1、克拉管成型工藝:
 
  克拉管是由主擠塑機擠出平板帶,副擠塑機擠出U形帶并內包PP骨架管在模具上同步熱態纏繞成型的,在整個生產過程連續并都由計算機進行監視和控制,采用滾動自然風冷卻??死軐贌崛蹱顟B纏繞成型工藝。
 
 
  2、HDPE雙壁波紋管成型工藝:
 
  HDPE雙壁波紋管是通過直接擠出兩個同心管胚,并經吸塑成型的管材。屬擠出成型工藝。
 
 
  3、HDPE中空壁管成型工藝:
 
  HDPE中空壁管是由兩臺擠出機共同完成的,主擠出機擠出圓管,經過真空定型和水冷卻使之成為方管,然后將方管纏繞到成型機上,同時輔擠出機擠出輔料,將縫隙填充上,在焊縫過程中,必須不斷采用水冷卻,以保持管胚不因受熱變形。
 
 
  4、UPVC雙壁波紋管成型工藝:UPVC雙壁波紋管是通過直接擠出兩個同心管胚,并經 吸塑成型的管材,采用擠出成型。
 
 
  5、玻璃鋼管成型工藝:排污用玻璃鋼管主 要用摻粉料,采用短玻璃纖維離心或長纖維纏繞工藝制成。
 
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管成型工藝:產品中間層采用鋼帶增強,內外層均為聚乙烯。采用水冷方式。
 
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  三、工藝及結構特點對比
 
  1、克拉管工藝及結構特點
 
  1)采用熱態纏繞并采用自然風滾動冷卻,結構壁無內有應力,無焊縫。管材壁厚均勻。
 
  2)聚乙烯材料膨脹系數較大,發生熱脹冷縮時,管道外壁肋管和回填土共同作用,將有效抑制管道系統的縱向移位,防止管道在兩端頭發生應力集中,破壞與檢查井的連接。
 
  3)纏繞成型可以生產出大口徑的管,采用螺旋肋管后,可以增加管材的環剛度。環 剛度超過20 KN/m2,并且可以連續可調,最大埋深可達20m。
 
  2、HDPE雙壁波紋管工藝及結構特點:
 
  1)采用擠出成型,管材的外觀性較好。
 
  2)可以生產長度12m的管材
 
  3)受工藝設備和擠出模頭,所生產管材的口徑較小,主要以生產DN1200mm以下管材。
 
  4)HDPE雙壁波紋管的 環剛度相對纏繞B型結構壁管低很多,主要以S1和S2兩種頂級,當口徑大于等于DN800以上時,環剛度難以達到8KN/m2。
 
  3、HDPE中空壁管工藝及結構特點:
 
  1)采用纏繞成型和水冷方式,結構壁之間存在應力,實際使用中 存在隱患。
 
  2)在冷態進行焊接,焊縫長,焊縫質量難以 保證。
 
  3)外壁光滑,無法有效 抑制因PE材料熱脹冷縮引起的縱向位移,經常造成在管道兩端形成應力集中,破壞接頭或管道與檢查井的連接,形成漏 水。
 
  4)最大環剛度為8  KN/m2。
 
  5)管道端口為平口,經水冷后出現端口縮徑現象。
 
  4、UPVC雙壁波紋管工藝及結構特點:
 
  1)采用擠出成 型,管材的外觀性較好。
 
  2)可以生產長度 12m的管材。
 
  3)受工藝設備和 UPVC材料熔體流動速率的影響,所生產管材的口徑較小,主要生產DN500mm以下管材。
 
  4)UPVC雙壁波 紋管的環剛度相對纏繞B型結構壁管低很多,主要以S1和S2兩種頂級。
 
  5、玻璃鋼管工藝及結構特點:
 
  1)摻粉料、采用短纖維離心或長纖維纏繞。管壁為復合材料壁,由外壁(樹脂、砂、纖維構成)、增強層(樹脂、纖維構成)、結構層(樹脂、砂、纖維)、內襯層(樹脂)復合材料構成。
 
  2)管壁采用復合材料構成、管材內壁和外壁采用不飽和聚脂樹脂,容易受到破壞,玻璃纖維混入水流,污染水源。采用短纖維離心管,管材脆性大,并且剛度大,當在運輸和施工過程中受到碰、刮等損傷無法修復,并且創口容易撕裂延伸。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管工藝及結構特點:
 
  采用纏繞工藝成型,管材采用水冷。管材結構壁采用聚乙烯和金屬材料復合結構,由于聚乙烯材料和金屬材料的各項指標差距較大,結構壁之間存在應力,在 實際使用中存在隱患。
 
  四、管材口徑對比:
 
  1、克拉管管材口徑:DN300mm-DN4000mm
 
  2、HDPE雙壁波紋管管材口徑:主要生產DN600mm以下管材,國內現有少數廠家可生產DN1200mm以下的管材,但實際應用案不多。
 
  3、HDPE中空壁管管材口徑:DN3000mm以下。
 
  4、UPVC雙壁波紋管管材口徑:DN500以下。
 
  5、玻璃鋼管管材口徑:采用離心或纏繞成型,管材可生產較大的口徑。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管管材口徑:≤DN1200。
 
  五、材料對比:
 
  1、克拉管材料: 需100%的原材料,管材質量穩定。
 
  2、HDPE雙壁波紋管材料:擠出工藝影響,再生料可以超過70% ,采用再生料將改變管材的柔性、和熔體質量流動速率,造成 管材外觀不光滑,并且焊縫拉伸強度降低,容易在有地下水或不均勻沉降地區造成裂管。
 
  3、HDPE中空壁管材料:同雙壁波紋管一樣,再生料可以超過70%。
 
  4、UPVC雙壁波紋管材料:PVC管在生產過程中必須加入碳酸鈣以提高管材剛度,但這往往使管材變脆,降低使用年限。
 
  5、玻璃鋼管材料:內層外層采用不飽和聚脂樹脂作保護層,并且必須達到規定的厚度。為了降低成本,采用飽和樹脂 代替不飽和聚脂樹 脂或不飽和聚脂樹脂厚度小于國家規定是現在市場上玻璃鋼管常見的質量問題。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管材料:可100%采用再生料。
 
  六、連接方式對比:
 
  1、克拉管連接方式:承插口電熔連接,HDPE纏繞B型結構壁管一端為內嵌電熔絲的承口,另一端為平壁插口,施工時只需將插口放入承口,電熔絲通上電即可,承插入電熔焊接具有以下優點:
 
  1)承插口完全熔合,接口處剛度和強度與管材本體一致,屬于本體連接。當管道受力產生變形,變形將順暢通過接頭分散到整段管上不會在接頭出形成應力集中。
 
  2)在軟基或灘涂等地質狀況復雜地區,地基經常發生不均勻沉降,采用承插式電熔連接克拉管就如一根管一樣充分發揮其柔性特點,適應地質變化。
 
  3)在地震多發地區,頻繁重載荷作用的埋地敷設,采用承插式電熔連接的克拉管有極強的抗沖擊能力。
 
  4)采用承插式電熔連接的克拉管是真正能夠讓施工快捷,做到邊開挖邊敷管邊回填。由于接口為本體連接,抵抗應力能力強,管道可以在溝槽邊焊接后,以一段管放入溝槽,管道只注重回填的質量,而不在注重溝槽的平整度,減少了開挖量。
 
  2、HDPE雙壁波紋管連接方式:HDPE雙壁波紋管連接方式主要有單層承口+密封圈連接、外固哈夫塊+密封圈連接、套筒管件+密封圈連接。
 
  1)不管是歐州標準還是國家標準都明確規定采用承插口連接方式,承口和插口的厚度,例如DN500,標準規定接口處承口壁和插口壁的厚度均必須≥11.4mm,但目前所有雙壁波紋管單層承口連接方式都無法滿足要求?,F在出現了雙層承口連接方式,由于無法有效解決雙壁粘接問題,即使在DN400mm以下的小口徑管材加工成雙層擴口技術也成品率極低,以致生產廠家都不愿采用此類連接。
 
  2)采用哈夫塊+密封圈連接,此種連接采用了聚乙烯以外的材料,使得管道系統的有較大溫差的情況下,接頭處因膨脹系數的差別可能出現漏水、或塑性變形,影響管道系統的通流能力和密封性。
 
  3)采用套管管件+密封圈連接此種連接施工方便,但由于其接頭的強度較低,在荷載作用下或地基不均勻沉降下都容易造成漏水甚至接頭脫落。
 
  聚乙烯材料抗老化能力、壽命長都是無可否認的,但由于現有HDPE雙壁波紋管接頭都采用橡膠密封圈,橡膠材料的耐老化能力及壽命遠遠低于聚乙烯材料,且橡膠材料耐腐蝕及耐酸堿能力都很差,老化后表現為硬化無彈性或橡膠圈糜爛,將大大降低聚乙烯管道系統運行質量和聚乙烯管道系統的壽命。
 
 
  3、HDPE中空壁管連接方式:
 
  HDPE中空壁管道系統主要有對口式電熔接方式(BEF)、電熱熔帶(E/F-S)連接方式、熱收縮套方式(h/s-s)、扣帶式等連接方式。
 
  中空壁四種連接方式有幾個共同特點,對接的兩根端口為平口、連接的方式為都強掉在兩根管的外壁淺層焊接、熱收縮及扣緊,忽略了管道接頭的應力。
 
  1)中空壁管由于采用平口對接方式,不論哪一種連接方式,在連接時要求管道必須在同一軸線上,稍有錯位將導致接頭的密封性降低。
 
  2)對口熔接方式焊接面主要局限在管道端口截面,焊接率極低。電熱熔帶、熱收縮套及扣帶式連接,采用的材料厚度遠遠低于管道壁厚,管道又是平口對接。上述四種連接方式在發生彎曲拉伸變形和扭轉剪切變形時,接口將無法避免地成為應力集中點,造成接頭破裂,而這兩種變形和管道縱向變形是埋地管道最常見的問題。
 
  3)由于工藝特點,中空壁管會出端口縮徑現象,使得管道的密封性不可靠。
 
  4)中空壁管由于兩層壁之間存在應力,且采用的接頭方式在接頭點容易出現應力集中,所以不能應用于軟基或存在不均勻沉降地區。
 
  中空壁管接頭受力能力差,當管道局部承受應力發生變形時,變形無法通過接頭分散到整段管上,所以抗沖擊能力極差,不能在存在地震地區和重載荷頻繁作用的地區埋地敷設。
 
 
  4、UPVC雙壁波紋管連接方式:
 
  UPVC管的連接主要以承插式密封圈連接,接頭處為活動點,接頭抗沉降能力極低,D500口徑的UPVC允許沉降必須≤1°。大于1°,管道系統就要漏水,一般在存在軟基或地質條件較為惡劣或地震頻發地區都不推薦使用。另外采用密封圈連接,管道在10到15年間需要進行維護。
 
 
  5、玻璃鋼管連接方式:
 
  排污用玻璃鋼管也主要采用承插式密封圈連接,管材抗承降能力極小,D500口徑允許沉降度小于 1°。對于地質條件或管道埋設基礎要求較高。另外管材的脆性大,在接口處容易形成損失并延伸,破壞管材的密封性。
 
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管連接方式:
 
  1)采用擠出式焊接,接口處焊接部分凹凸不平,降低了管材的通流能力。
 
  2)接頭處金屬存在斷點,兩根管金屬部分無法連接,當存在沉降時,接斷點將形成銳角導致應力集中,將使接頭處破裂。
 
  3)接頭處采焊槍焊接無法保證密封性,同時接頭處金屬部分容易生銹腐蝕,破壞結構壁。
 
 
  七、最大環剛度對比:
 
  1、克拉管最大環剛度:SN16≥16KN/m2
 
  克拉管的慣性矩是連續可調的且最大值可達19.8,所以管材環剛度高,DN1200的環剛度可以達到29 KN/m2。
 
 
  2、HDPE雙壁波紋管最大環剛度:S2≥8KN/m2
 
  HDPE雙壁波紋管在D600以下口徑環剛度可以達到S2級,D800以上口徑環剛度只能達到S1級(≥4KN/m2)。
 
 
  3、HDPE中空壁管最大環剛度:
 
  中空壁管的慣性矩較小只能達到5,所以管材的環剛度較低,當管材大于DN1000以上時其環剛度為SN4(≥4KN/m2)。
 
 
  4、UPVC雙壁波紋管最大環剛度:S2≥8KN/m2
 
  UPVC雙壁波紋管基本上只生產D500以下口徑的管材,管材環剛度可分S2和S1兩個等級。
 
 
  5、玻璃鋼管最大環剛度:玻璃鋼管采用摻粉(一般為石英砂),其環剛度較高,但脆性大,抗撕裂能力差。
 
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管最大環剛度:金屬內增強PE螺旋波紋管尚無國家標準與其相適應,其環剛度沒有標準檢測辦法。
 
 
  八、通流能力(曼寧系數)對比
 
  1、克拉管通流能力:0.0093。
 
  2、HDPE雙壁波紋管通流能力:0.0093。
 
  3、HDPE中空壁管通流能力:0.0093(當管材出現縮徑時,曼寧系數將加大,影響通流能力)。
 
  4、UPVC雙壁波紋管通流能力:0.0096。
 
  5、玻璃鋼管通流能力:0.0096。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管通流能力:≥1。
 
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  九、正常使用壽命對比
 
  1、克拉管正常使用壽命:主材壽命超過50年,連接采用承插式電熔連接(即本體連接)無需輔助材料,所以管道系統壽命超過50年。
 
  2、HDPE雙壁波紋管正常使用壽命:主材壽命超過50年,連接需要輔助材料(例如世界上最好的密封圈壽命也只有15年),所以管道系統壽命隨輔助材料壽命決定,管道系統需維護。
 
  3、HDPE中空壁管正常使用壽命:100%主材壽命超過50年。
 
  4、UPVC雙壁波紋管正常使用壽命:15年,需維護。
 
  5、玻璃鋼管正常使用壽命:15年,需維護
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管正常使用壽命:
 
  金屬內增強PE螺旋波紋管壽命受以下因素決定,
 
  1)結構壁采用的金屬材質。
 
  2)焊接質量。
 
  3)在埋地時,管材與土壤形成受力結構,必須不斷變形,金屬和聚乙烯的變形能力差距較大,破壞管材結構壁程度。
 
 
  十、業績狀況對比
 
  1、克拉管業績狀況:在沿海地區市政、電力、化工、碼頭等領域大量采用(其中福建省內大口徑部分已超過200公里)并且在深圳和哈爾濱已應用DN2200及以下的管材。
 
  2、HDPE雙壁波紋管業績狀況:以DN800以下較多。
 
  3、HDPE中空壁管業績狀況:一般。
 
  4、UPVC雙壁波紋管業績狀況:以D500以下為主,較多。
 
  5、玻璃鋼管業績狀況:近幾年使用較少。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管業績狀況:近幾年使用少。
 
 
  十一、外觀對比
 
  1、克拉管外觀:內壁光滑,外壁為螺旋狀加強肋結構壁。所適用國家標準規定B形結構壁管。
 
  2、HDPE雙壁波紋管外觀:內壁光滑,外壁為環狀波紋壁。
 
  3、HDPE中空壁管外觀:內外壁光滑,管材壁軸向剖面為工字形結構。所適用國家標準規定A形結構壁管。
 
  4、UPVC雙壁波紋管外觀:內壁光滑,外壁為環狀波紋壁。
 
  5、玻璃鋼管外觀:內外壁光滑。
 
  6、金屬內增強PE螺旋波紋管外觀:內壁有明顯的凹凸狀,外壁有金屬材料撐起的玻紋管,內外壁之間加有金屬材料。
 

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