关于钢塑复合管一些性能参数的探讨
1.抗结露性能
由于钢塑复合管导热系数低，传热慢，不易在外壁形成凝结水。当管内介质温度高于空气温度时，不存在结露问题；当管内介质温度低于外界温度时，才有结露的可能。通过做试验可知，当管内介质温度比外界温度低30℃时，在钢塑复合管外壁才有轻微的结露。在实际的应用中，对于埋地的管材，不用考虑这一性能；对于明设于建筑内的给水管道，管内的介质温度与外界的温度之差一般达不到30℃，不用考虑结露的问题；只有当用于特殊场合，外界温度比管内介质温度高于30℃，且空气湿度较大时，才用考虑防结露措施。
2.抗静电性能
静电的产生是由于物体之间相互摩擦产生的，对于HDPE来说，其微观组成是由亚甲基—（—CH2—）—长链组成的高分子物，亚甲基相当稳定，且管材表面相当光滑，因此对于用于市政给水、公用及民用建筑给水、工业用输水的管道即使有少量的静电荷产生也会被导走；对于输送特殊介质的管道（如燃气管道、工业用油管道），对于防静电的要求很高，对于这类管道需要在管体的基材中添加抗静电剂，抗静电剂是一种表面活化物，其分子由亲水基团和亲油基团两部分组成，亲油基团植于树脂内部，亲水基团在制品表面取向排列，吸附空气中的水分，形成均匀分布的导电溶液或自身离子化传导表面电荷，防止静电积蓄，而发挥抗静电效能。
3.管材膨胀性能
我厂生产的各种管材的热膨胀系数如下：
a)钢丝网骨架增强塑料复合管：α=0.012mm/m〃℃
b)钢板网骨架增强塑料复合管：α=0.012mm/m〃℃
c)钢丝缠绕骨架增强塑料复合管：α=0.0168mm/m〃℃d)PE管：α=0.016mm/m〃℃对于应用于室内的给水管网，一般要求采用枝状布置，对于这种布置可以有效的解决管道因热膨胀而引起的变形，即采用管道折角自由臂进行自然补偿；对于室内明设的长直管道，当水平长度30m时，按冬、夏季平均温差为30°C计算，管道的膨胀伸长就在10mm以上，因此必须加伸缩节，以避免管道隆起变形；对于埋地管道，可以利用钢塑复合管优良的?柔性?特点，在管线连接好以后下沟时，有意的给予一定的弯曲度，以此来吸收因热胀冷缩带来的变形；对于地面上布置的长、直架空管道，应每隔1Km左右增加一个伸缩节，来调节因热胀冷缩带来的变形。
常用的伸缩节形式主要有以下几种：钢制挠性接头、橡胶可挠曲接头、特制伸缩节。
自由管道因温差引起的轴向变形量可用以下公式计算：
ΔL = ΔT〃L〃α
ΔT = 0.65Δt
s +0.1Δt
g式中：ΔL —管道伸缩长度（ｍｍ）
ΔT —计算温度（℃）
Δts—管道内介质的**变化温差（℃）
Δtg—管道外空气**变化温差（℃）
L—自由管段长度（ｍ）
α—线膨胀系数（mm/m〃℃）
当采用管道折角自由臂自然补偿时，最小自由臂长度可按以下公式计算：
L Z = K〃eDL??
式中：L Z — 最小自由臂长度（mm ）；
K — 材料比例系数，一般可取40；
ΔL — 自固定点起管道伸缩长度（mm ）；
D e — 公称外径（mm ）。
4. 流体阻力
我厂生产的管材经**化学建筑材料测试中心按照GB/T3960-83测定，摩擦系数为0.085管体内表面**粗糙度为0.8μm ，而对液体输送管道来说，当管体内表面**粗糙度在1.5 - 10μm 范围时就属于光滑管。当介质流量一定、管径一定的情况下，管道的摩擦阻力与金属管道相比小３０％；当工业上用于加压输送介质时，在流量不变、泵功率不变的情况下，可以减小输送管道的内径，以降低成本。我们曾做过计算对比，设计用于输送污水的一条管道，原定用内径为Φ412mm 的螺旋焊接钢管，在选定的泵功率不变、流量不变的情况下，改用我厂生产的内径为Φ356mm 的钢塑复合管，两者的坡降是相同的。此外，我厂所生产的钢塑复合管在输送介质时，介质残渣不易在管壁上沉积，因尔不会随使用年限的增加而使压力损失增长，节能、节材效果优良。
介质流动阻力计算公式如下：
i=λ〃j d L 〃g v 22
（1） 式中：i — 水力坡降（ｍ）
λ— 摩阻系数
d j — 管道计算内径（ｍ）
v — 管道内的平均水流速度（ｍ／ｓ）
g — 重力加速度，为9.81(m/s 2)
λ=226.025.0e R R e —雷诺数
（2）R e =γj d v ? γ—介质运动黏度 （ｍ２/ｓ）
（3）① 对用于给水管网的沿程水头损失计算，当水温为20℃时，采用下面公式： i=0.000915774.4774.1j d QQ —计算流量 （ｍ３／ｓ）
（4）② 局部水头损失，按下列管网沿途水头损失的百分数采用：
a ：生活给水管网为 25–30%
b ：生产给水管网、生产生活共用给水管网为20%
5.管道**下埋深度的问题
我厂所生产的钢塑复合管与纯PE 管相比具有较大的刚性，与钢管相比又具有较大的‘柔性’，因此用于埋地管道时，在承受外压负载方面具有‘柔性管’的特点。
当刚性管受外压负载时，负载完全经过管材壁传递到底部的管床上，在管材壁内产生弯矩，从材料力学分析可知，在管材的上下两点，管壁内的应力是外侧受压，内侧受拉，在管材的左右两点，管壁内的应力是外侧受拉，内侧受压；随着直径的加大，管壁内的弯矩和应力急巨加大（正比于直径平方）。
当‘柔性管’受外压负载时，‘柔性管’在破坏前先变形—横向外扩，如果在‘柔性管’周围有适当的回填土壤，回填土壤的变形就产生对‘柔性管’的横向压力，外压负载就这样传递和分担到周围的土壤中去了。从材料力学分析，‘柔性管’在横向压力下管壁中产生的弯矩和应力正好和垂直方向产生的弯矩和应力相反。在比较理想的情况下，‘柔性管’受到的负载接近于四周均匀外压（在负载是四周均匀外压时，管材内是均匀的压应力，没有弯矩和弯矩产生的应力）。所以同样外压负载下，‘柔性管’管壁内的应力比较小，它是和周围的土壤共同在承受载荷，工程上称为‘管—土共同作用’。
即使埋地‘柔性管’依靠‘管—土共同作用’将大部分的外加负载转让给周围的土壤，但还是要求‘柔性管’应具有足够的‘刚度’。在ISO 标准中，管材的刚度名称是‘环刚度’（ring stiffness ），在ISO9969和我国的行业标准QB/T1916-93定义环刚度为：S=3D IE ?，单位是KN/m 2，其中E 是弹性模量，I 是惯性矩，D 是管环的平均直径。
对于不承受内压的塑料埋地排水管（直径≤500mm ），要求其环刚度不小于8 KN/m 2，对于承受内压的埋地塑料管道可小于此值，我厂所生产的钢塑复合管环刚度值均在S 3级以上（≥16 KN/m 2）。
钢塑复合管的**埋地深度是通过径向相对变形量来确定的，径向相对变形量（Δx ）为埋地管由静载荷与动载荷引起的径向变形量与外径的比值。
Δx=3/3061.0R E I E R W K D Z x ?+????≤5% （1）D X — 变形滞后系数，取1.3-1.4K — 与管基支撑角有关的系数,取0.11
R — 管道平均半径(cm)
E — 管材的弹性模量(N/cm 2)
I — 管壁横截面上，单位长度的惯性矩（cm 4/cm ） I=123e E — 管壁厚度（cm ）W Z — 管道承受的外部总负荷
E / — 回填土的反作用模数（N/cm 2）
/2Z e 道上方的土壤造成的，即?土柱重?，动载荷（W t ）主要是由地面上的运输车辆压过时造成的。
W Z = W e + W t （N/cm 2）
以上两种载荷按《给水排水工程结构设计规范》“GBJ69-84”有关公式计算③管材的弹性模量：
PE 管 600 Mpa
钢塑管 700-800 Mpa
PVC 管 2800 Mpa
钢管 2100000 Mpa
④经测算，我厂所生产的复合管道即使在Ⅲ类土壤中，密实度为80%的情况下，**埋深也将超过8米。
6.耐腐蚀性
由于钢塑复合管基材为HDPE,所以管材的耐腐蚀性是由HDPE 来决定的.HDPE 分子链绝大部分由亚甲基组成,其化学稳定性很高。在一般情况下可耐各种腐蚀性介质，耐腐蚀能力优良，但不能耐氧化能力较强的酸类腐蚀；当温度越高，耐腐蚀能力越弱；但当温度不超过60℃时，对40%的HNO 3、50%的H 2SO 4、浓盐酸和各种浓度的碱类、盐类溶液仍然稳定。
HDPE 室温下几乎不溶于任何有机溶剂，但是与脂肪烃、卤代烃、丙酮、醋酸乙酯、乙醚等长时间接触时可出现溶胀现象，轻微的溶胀对HDPE的物理和机械性能无显著的影响，溶胀较大时，将使HDPE逐渐变硬变脆。
7.耐老化性能
对一般用途的HDPE,主要是指耐热氧老化和大气老化两种,均是由氧引起的氧化作用。在氧的做用下分子链不断被破坏，解聚为脆性低分子物，并生成各种含氧低分子物，主要是醛、酮、醇等。如果HDPE长时间置于阳光下，就会被高能量的紫外光所活化，就很容易被空气中的氧所氧化；在光氧化的作用下，使HDPE的高分子解聚，并生成部分交连的体型结构，导致各种性能的破坏。
为了阻缓热氧化和光氧化的进行，我们所选用的专用树脂中加入了抗氧化剂和热稳定剂，比如加入0.1%的硫醚和3%碳黑，能于140℃有效保护HDPE2000小时不被氧化，这相当于正常使用20年。近年来对聚烯烃添加剂方面的研究已卓有成效，大大增强了材料的使用寿命，在正常使用情况下足可以达到50年。针对耐老化性能方面的添加剂主要有抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、防霉剂等。
8.焊缝检测
目前国内还没有用于焊缝无损检测的检测设备，我们对于焊缝质量的控制主要是通过做大量的焊接试验来摸索出准确的焊接参数（在试验室中），在试验室参数的基础上，在每个工程开工前要根据当地的气候条件与试验室的条件相比较，如相差较大，则要做现场试验，以保证参数的准确性。
9.焊缝剪切力
熔接良好的焊缝，在其融合面上管件与管材的料相互融合为一体。当焊接件做水压试验时（两端无拘束），焊缝融合面受到剪切力，对于HDPE来说，其剪切强度为20-36Mpa，当管材受压爆破时，焊缝受到的剪切应力也比其剪切强度小得多。举例来说，DN200钢塑复合管爆破压力为6.5Mpa，此时计算焊缝得剪切应力仅为0.7Mpa，远小于其剪切强度。
10.挠度
正常工作的管路可以认为是承受均布载荷的简支梁,均布载荷可以认为是管体的自重和水的重量之和。由材料力学知，跨度中点的挠度**，其值为：
f max =-EIqL38454
q —均布载荷(N/m)
L —跨距(m)
E —管材弹性模量(Pa)
I —截面惯性矩(m4)
当钢塑复合管用于建筑室内或地表架空铺设时，计算管体的挠度就十分重要，因为据此可以确定固定支架的布置和数量，这些数据在我厂制定的安装技术规程中都已给出，在此不再多说。
11.耐磨性
管材经**化学建筑材料测试中心按照GB/T3960-83测定，摩擦系数为0.085，磨损量为0.87mg，与金属管道相比是碳钢的0.9倍，不锈钢的1.1倍；可以满足输送含有固体颗粒及腐蚀性物质的液体介质的需要，且与金属管道相比具有较大优势。
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