鋼骨架復合管在燃氣行業的應用

摘要：鋼骨架復合管是一種以柔性鋼網為核心的聚合物新型管材，這種管材一方面具有較強的剛性強度，而另一方面又具有較強的耐腐蝕性能。從其問世起，就開始廣泛地應用于許多領域，在燃氣行業之中，應用鋼骨架復合管，能夠提供較強的剛度和強度，并且抗蠕變性能、耐磨性能、抗沖擊性能、抗拉伸性能與防腐蝕性能也都能夠滿足燃氣行業的特殊需求，這也為我們燃氣行業提供了更多的選擇。

關鍵詞：鋼骨架復合管；燃氣；抗腐蝕性；剛性

中圖分類號：U453 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）31-0057-03

鋼骨架復合管是指在聚乙烯之間加入柔性增強鋼網的一種新型管材，最早在1996年該種管材經過了我國國家部級鑒定，這種管材的出現，為壓力管道的防腐問題提供了一種全新的解決方案。鋼骨架復合管與普通的純塑管相比較，具有更強的柔性和剛性，與玻璃鋼管、鋼管襯塑復合管、鋁塑復合管相比較，在耐腐蝕性能以及剛性方面，也都有一定的優勢。同時，鋼骨架復合管采用的是鋼絲網經緯相交的高速點焊、塑料同步擠出相結合的一次成型技術，能夠使得管壁與鋼網很好地結合在一起，從而形成一種類似于鋼筋混凝土的結構形式，能夠避免由于雙方熱收縮差異較大導致的容易出現剝離的問題，同時也有效地提高了管材本身的耐腐蝕性能。燃氣行業對于管網有著較高的要求，為了確保燃氣供給的安全性，管網需要具備較強的耐腐蝕性，而與此同時，由于燃氣管道工作的環境和工程施工的需求，需要管道具備一定的柔性和高剛性。鋼骨架復合管從性質上來看，能夠基本滿足這些要求，本文首先對鋼骨架復合管的性能進行分析，然后對鋼骨架復合管在燃氣行業應用過程中的施工工藝以及需要注意的具體問題進行

分析。

1 鋼骨架復合管的性能

鋼骨架復合管采用的是擠出成型的生產工藝，一般是以PE80以及PE100這兩種壓力管道專用的聚乙烯樹脂作為基體，采用優質的低碳鋼絲點焊成為鋼網

作為增強骨架。鋼骨架復合管具備如下性能特點：

1.1 耐壓、耐腐蝕性能符合燃氣輸送的要求

分析鋼管管道腐蝕的原因：第一種是化學腐蝕，是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。也就是說金屬直接和介質接觸引起的金屬離子的溶解過程，在金屬表面均勻發生，腐蝕速度緩慢。鋼鐵在空氣中或土壤里的腐蝕就屬于這種情況。但這種腐蝕很少見，它幾乎與電化學腐蝕同時發生。第二種是電化學腐蝕，指金屬表面與離子導電的介質（電解質溶液）發生電化學作用而產生的破壞。也就是金屬和電解質組成原電池所發生的金屬電解過程。任何一處按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含一個陽極反應和一個陰極反應，并以流過金屬內部的電子流和介質中的離子流聯系在一起。陽極反應是金屬離子從金屬轉移到介質中和放出電子的過程，陰極反應則是介質中氧化劑組分吸收來自陽極的電子還原過程。金屬與電解質之間存在一個帶電的界面，與此界面有關的因素都會影響腐蝕過程的進行。其實質是浸在電解質溶液中的金屬表面上形成了以金屬為陽極的腐蝕電池，包括異金屬接觸產生的腐蝕原電池、鋼管本身成分含量復雜產生的原電池、氧濃差產生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池和直流雜散電流腐蝕、交流雜散電流腐蝕。第三種是細菌腐蝕，細菌對鋼鐵的腐蝕機理較為復雜，但主要在一些土壤中有以下三種細菌參加腐蝕過程：硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、鐵菌。

鋼骨架復合管在輸送介質的過程中，應力的主要承載體就是鋼網，由于鋼網承擔了大部分的壓力，并且對塑料的蠕變進行了較好的約束，從而使得管道具備較強的耐壓性能，在燃氣氣壓較高的情況下，能夠滿足輸送的需要。同時，由于鋼骨架被聚乙烯所包裹，能夠有效地做到雙面防腐，而聚乙烯本身的化學性能非常穩定，在20℃左右的溫度條件

下，不會溶解于燃氣，因此具有較強的耐腐蝕性能。

1.2 水力學性能符合燃氣輸送的要求

燃氣一般以液態和氣態兩種形式被輸送，鋼骨架復合管的內壁的絕對粗糙度Ra（0.22～0.47μm）比鋼管（20～501μm）小約100倍，阻力非常小，能夠適應于燃氣的快速通過，并且同樣大小的管道比鋼管的輸送速率要高20%～30%，換而言之，對于同樣的輸送要求，可以選擇比鋼管更小的鋼骨架復

合管。

1.3 長期靜態液壓性能符合燃氣輸送的需要

鋼骨架復合管具有非常強大的長期靜態液壓性能，這是由其自身的結構所決定的，由于有優質低碳鋼絲網的約束以及支撐，使得塑料內部所受到的應力會明顯減弱，從而能夠有效地提高管材整體的承壓能力以及使用壽命長度。根據美國芝加哥Bodycote Broutman獨立實驗室依據ASTMD1598和D1599標準的實驗結果（見表1），我們可以發現鋼骨架塑料復合管與PE80和PE100材質的管材長期靜液壓性能相比較有明顯的優勢。

表1 鋼骨架塑料復合管與PE管材長期靜液壓性能對比

從表1我們可知，鋼骨架復合管的長期靜態液壓性能很好，能夠滿足長期輸送壓力較高的燃氣需求。

1.4 抗應力開裂性能以及環境應力開裂性能符合燃氣輸送需求

在比利時的BECETEL管材管件研究中心進行快速開裂試驗中，在環境溫度為0℃的條件下，鋼骨架復合管表現優異，以壓縮空氣作為壓力介質，在12m/s的沖擊速度之下，開裂結果如表2所示：

由此可知，鋼骨架復合管具有較強的抗應力開裂以及環境應力開裂的能力，能夠在實際的應用過程中，減少由于應力過大導致開裂，從而導致燃氣泄露的問題。

2 鋼骨架復合管在燃氣工程施工過程中應用的注意事項

2.1 施工工藝

在鋼骨架復合管應用燃氣工程施工的過程中，為了確保管道的密閉性，需要應用專用的電熔焊機、扶正器、焊槍、手持砂輪機與電動拋光機相結合。鋼骨架復合管采用法蘭連接和采用電熔套筒進行連接兩種方式。在電熔連接的安裝過程中，首先需要核實電熔套筒的類型、阻值，然后采用電動拋光機將連接表面打毛之后，去除氧化層，確保處理之后有較為緊密的配合尺寸。隨后，標出插入深度，通過手錘或者木槌在電熔的四周輕敲，確保電容接頭打入管段的標記位置。然后，人工插入另一段鋼骨架復合管，并將扶正器的一個卡環植入電熔安裝位置的管段，緊靠電熔，將卡環之上的螺栓上緊，固定另一端的卡環，然后通過調節兩個卡環之間的螺桿，使得待裝鋼骨架復合管到位。鋼骨架復合管到位之后，根據選擇的工藝參數進行焊接，在確保上述的步驟沒有出現失誤的情況下，通電加熱，在冷卻之后，如果沒有出現差錯，去除扶

正器。

法蘭連接的方法首先是要在鋼骨架復合管在自然狀態之下找正，然后在法蘭頭端部平整放入密封圈或者密封墊，再將活套法蘭以及對開環分別放入法蘭的端頭，進行對接，最后擰緊螺栓，完成連接。

手工連接適應的情形較少，但是也相對較為簡單，由于鋼骨架復合管一般在出廠狀態下端頭已經經過處理，在現場斷管時，需要將管端進行封閉，封閉前應先打磨端頭經緯線，打磨后用焊槍焊絲焊接封閉打磨出的槽。

在燃氣工程施工的過程中，采用鋼骨架復合管，每個作業面大致需要熟練技工1～2個人，而配合安裝的工人大致需要5～6個人，使用一臺焊機，如果需要封頭處理，則每班能夠完成60～80m，如果不需要封頭處理，則每班能夠完成100～150m左右。

2.2 鋼骨架復合管施工過程中需要注意的問題

鋼骨架復合管應用于燃氣管道施工之中，需要注意如下幾個方面的問題：

2.2.1 注意回填工藝。由于鋼骨架復合管的管壁主要采用的是PE材質，回填土如果含有石塊、沙礫，則容易使得管道在擠壓的過程中被尖銳的砂石弄破。廠家一般要求管頂50cm以內輕夯壓實，但是在天然氣鋪設的實際環境之中，道路方面需要采用重擊實，使用水穩級配石材料等。為了符合兩者的要求，管基及管腔、管頂以上20cm以內用石粉輕擊實。50cm以內不用大型機械壓實的方法進行回填。

2.2.2 注意法蘭漏氣問題。在施工的過程中，如果遭遇施工早晚溫差大的情形，由于鋼骨架復合管的膨脹系數較大，可能是一些個別的法蘭接口在熱脹冷縮的條件下出現漏氣。因此，對于一些可能存在漏氣風險的法蘭，可以通過增加膨脹節，并且采用打壓之后泄壓，再次擰螺栓，泄壓后回填等辦法有效解決這一問題。

2.2.3 注意管道被破壞的問題。在燃氣管道的施工過程中，如果是配合施工，很容易出現管道遭到其他施工方的不小心破壞，對于一些輕微的劃傷，還可以采用補焊的方法予以解決，但是如果深度較深或者露出了鋼絲，就需要及時地更換管材。除此之外，如果管材被壓扁，則鋼骨架復合管由于內部具有鋼網，不容易出現回彈，局部出現凹坑必然影響其使用壽命，必須要更換。

2.2.4 注意電熔套筒連接點出現滲漏點的問題。安裝時未對中、電熔套筒電熱絲不對稱或者去除氧化層時打磨太大都有可能造成電熔套筒接線點出現滲漏點的問題，需要注意加強現場施工管理和工藝管理，打磨時要適量，對連接點處剔除周圍塑料，用焊絲重新封堵。

3 結語

鋼骨架復合管是一種新型的管材，同時具備塑料管與金屬管的一些優異特性，防腐蝕性好、抗蠕變性強，耐磨，內壁光滑不結垢，具有良好的抗沖擊、抗拉伸特性及適中的柔韌性，理論上的使用壽命也長達50年，鋼骨架的特性又具備了管道的可示蹤性，保障了管道的安全與保障。通過研究，文章認為，鋼骨架復合管能夠較好地滿足燃氣行業對于管網建設的需求。對鋼骨架復合管應用于燃氣行業的特殊施工工藝以及施工的過程需要注意的事項進行了探討。希望文章的研究對于我們更好地在燃氣行業應用鋼骨架復合管能夠提供一定的參考和借鑒。

參考文獻

[1] 田忠，趙淵，張粉艷，張慶文，任明濤.鋼骨架塑料復合管的性能及應用[J].石油化工應用，2008，（5）.

[2] 楊華偉，田中華.鋼骨架增強聚乙烯塑料復合管的應用

[J].中國給水排水，2005，（3）.

[3] 張冬曼.幾種常用新型建筑給水管材的施工要點[J].西部探礦工程，2003，（8）.

[4] 李長河.鋼骨架聚乙烯塑料復合管的特性及施工方法介紹[J].內蒙古石油化工，2009，（5）.

[5] 傅江成.鋼絲網骨架塑料（聚乙烯）復合管的應用[J].山西建筑，2009，（16）.

[6] 岑偉超.新型孔網鋼帶聚乙烯復合管的性能及應用[J].廣東建材，2006，（6）.

[7] 龔明樹，劉黔蜀，黃雙華，胡洪良，姜俊福.孔網鋼帶塑料復合管沿程阻力系數的研究[J].成都航空職業技術學院學報，2008，（1）.

作者簡介：張志光（1962-），男，山西太原人，太原煤炭氣化（集團）有限責任公司煤氣公司工程師。

（責任編輯：周 瓊）