钢丝网骨架聚乙烯复合管：新型管材的卓越之选

一、复合管的诞生与发展 

钢丝网骨架聚乙烯复合管是一种新兴的管材，它的诞生源于对高性能管材的需求。随着科技的不断进步和工程建设的日益发展，传统的塑料管道和钢管在某些方面逐渐显露出不足，于是钢丝网骨架聚乙烯复合管应运而生。

这种复合管最早在国外得到应用。1995 年 6 月，RTP 管道在英国第一次被投入使用，之后作为油气集输管线大量应用于油气田，并在其他领域迅速推广。例如，Flexpipe Systems Inc 生产的 “Flexpipe line pipe”，结构为三层复合，长度可以达到 2100m，主要市场在加拿大和美国的石油、天然气开采领域，每公里管道节省 41000 美元，经济效益十分可观。美国 Fiberspar 公司生产的 Line Pipe 大直径可绕式玻璃纤维增强管，卷轴容量是类似缠绕产品的 2 倍，减少了安装时间和成本，总安装成本比焊接钢低 20%。

在中国，RTP 的生产企业众多。部分企业引进、购买国外技术与设备，部分有科研能力的企业积极进行技术开发，研发了具有自主知识产权的技术与设备。产品分为金属增强复合管和非金属增强复合管。钢丝网骨架聚乙烯复合管以高强度钢丝缠绕成型的网状骨架为增强体，以高密度聚乙烯为基体，并用高性能的黏结树脂层将钢丝骨架内外层紧密地连接在一起。它具有耐冲击性、尺寸稳定性、耐腐蚀性能、耐磨损性能等优点，适用于市政工程、化学工业、冶金矿山、油田气田、农业灌溉等领域。近年来，随着国家对基础设施建设的重视和投入不断加大，钢丝网骨架聚乙烯复合管在中国的应用越来越广泛，为国家的经济发展和人民的生活提供了有力的保障。

二、独特的结构与材料

（一）三层结构解析

钢丝网骨架聚乙烯复合管由芯管、钢丝层、外 PE 层三层结构组成。芯管通常由高密度聚乙烯制成，具有良好的耐腐蚀、光滑低阻、无结垢等特点，能够保证流体在管道内顺畅流动，减少阻力损失。钢丝层以高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强体，极大地提高了管道的强度和刚性，使其能够承受较高的压力和冲击力。同时，钢丝层还能有效约束塑料的蠕变，增强管道的持久机械强度。外 PE 层则进一步保护管道，使其具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和抗老化性能。这三层结构协同工作，使钢丝网骨架聚乙烯复合管既具备了塑料管的耐腐蚀、光滑低阻等优点，又拥有了钢管的高强度和刚性。

（二）优质材料的融合

高强度钢丝与高密度聚乙烯的结合优势显著。高强度钢丝的机械强度约是热塑性塑料的 10 倍左右，在塑料的使用温度范围内十分稳定不发生蠕变。将其与高密度聚乙烯复合后，钢丝网骨架可有效地约束塑料的蠕变，使塑料本身的持久强度大大提高，从而使钢丝网骨架聚乙烯复合管材的许用应力比塑料管材提高了一倍。同时，高性能黏结树脂起到了至关重要的作用。它将钢丝骨架与内、外层高密度聚乙烯紧密地连接在一起，确保钢、塑两种材料复合均匀可靠。与市场上的钢塑复合管相比，钢丝网骨架聚乙烯复合管是网状结构，通过专门的热熔胶（改性 HDPE）使塑料与钢丝网紧密结合且浑然一体，两种材料互相约束力大而均匀，应力集中小，避免了长期使用在交变应力的作用下易脱层的问题。

三、显著的产品特点

（一）抗蠕变性能好

由于塑料在常温及应力作用下会发生蠕变，在较高持久应力作用下会发生脆性断裂，所以纯塑料管材的许用应力及承压能力很低，一般在 1.0Mpa 以内。而钢丝网骨架聚乙烯复合管将网状钢丝骨架与塑料复合后，钢丝网骨架可有效地约束塑料的蠕变。钢材的机械强度约是热塑性塑料的 10 倍左右，且在塑料的使用温度范围内十分稳定不发生蠕变，这使得塑料本身的持久强度大大提高。因此，钢丝网骨架聚乙烯复合管材的许用应力比塑料管材提高了一倍。

（二）耐温性能佳

塑料管材的强度在其使用温度范围内一般随温度提高而降低，温度每提高 10℃其强度约降低 10% 以上。但钢丝网骨架聚乙烯复合管强度约 2/3 是由钢丝网状骨架所承担，所以其强度随使用温度的提高而降低的程度低于任何一种纯塑料管。实验结果表明，每提高 10℃，钢丝网骨架聚乙烯复合管强度降低在 5% 以下。

（三）刚柔并济

钢的弹性模量通常是高密度聚乙烯弹性模量的 200 倍左右，由于钢丝网骨架的加强作用，使钢丝网骨架聚乙烯复合管的刚性、耐冲击性及尺寸稳定性优于任何一种纯塑料管材。同时，网状钢骨架本身又是一种柔性结构，从而使复合管在轴向上也有一定柔性。该管材具有刚、柔结合的特点，在装卸、运输、安装的适应性及运行的可靠性方面均表现优异。地上安装可节省支座数量，成本低；地下安装可有效承受由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷。小口径管材可适当弯曲，随地势起伏布置或蛇形布置，节省管件。

（四）热膨胀系数小

塑料管用钢丝线膨胀系数为 10.6～12.2×10-6（1/℃），纯塑料管材线膨胀系数为 170×10-6（1/℃），而钢丝网骨架聚乙烯复合管在网状钢骨架的约束下，复合管材的热膨胀性大大改善，热膨胀系数为 35.4～35.9×10-6（1/℃），仅是普通碳钢管材 3～3.4 倍。实验结果表明，埋地安装时一般可不用热补偿装置，管材采用蜿蜒状铺设即可起到吸收（或释放）的作用，从而使安装成本降低。

（五）不会快速开裂

纯塑料管特别是大口径纯塑料管在低温时持久环向应力的作用下，易产生由局部缺陷、应力集中造成的快速开裂。而低碳钢不存在脆性断裂问题，钢网的存在使塑料的变形及应力均不会达到使其产生快速开裂的临界点。因此从理论上讲钢丝网骨架聚乙烯复合管不存在快速开裂。

（六）材料复合均匀可靠

目前市场上的钢塑复合管由于钢、塑之间的复合面是连续规则的接口，长期使用在交变应力的作用下易脱层，导致连接处泄漏，内部出现瓶颈状收缩，堵塞而失败。钢丝网骨架聚乙烯复合管是网状结构，通过专门的热熔胶（改性 HDPE）使塑料与钢丝网紧密结合且浑然一体。两种材料互相约束力大而均匀，应力集中小。

（七）双面防腐

钢丝网骨架通过专用热熔胶层复合在塑料之中，使管材内外表面具有相同防腐性能，耐磨，内壁光滑输送阻力小，不结垢，不结蜡，节能效果明显。用于埋地输送及有腐蚀性环境条件下更加经济方便。

（八）自示踪性好

由于钢丝网骨架的存在，使埋入地下的钢丝网骨架聚乙烯复合管可以用通常的磁性探测的办法寻找定位，避免由于其它挖掘工程而造成的破坏。而这种破坏是纯塑管及其它非金属管产生最多的破坏。

（九）结构性能可调整

可以通过改变钢丝直径、网间距、塑料层厚度、塑料种类来调整产品的结构与性能，以满足不同的耐压、耐温、防腐要求。例如，增加钢丝直径可以提高管道的强度；调整网间距可以改变管道的刚性和柔性；改变塑料层厚度可以影响管道的耐腐蚀性和耐磨性；选择不同种类的塑料可以适应不同的工作环境。

四、广泛的用途领域

（一）城市基础设施

钢丝网骨架聚乙烯复合管在城市基础设施建设中发挥着重要作用。在城市供水方面，其具有良好的耐腐蚀性能和低阻力特性，能够保证城市居民的饮用水安全和稳定供应。内壁光滑不结垢，管道水头损失比钢管低 30%，有效降低了供水能耗。同时，该管材整体按使用寿命 50 年设计，减少了城市供水系统的维护和更换成本。

在城市排水领域，钢丝网骨架聚乙烯复合管可用于污水 forcemains、重力下水道、压水系统检查井等。其耐腐蚀性能够应对各种污水的侵蚀，且重量轻、安装方便，适合城市复杂的地下管网建设。

在天然气供气方面，该复合管具有良好的密封性和耐压性能，能够确保天然气的安全输送。其抗冲击性能好，能适应城市建设中的各种突发情况。

在市政埋地消防管网中，钢丝网骨架聚乙烯复合管也有广泛应用。它具有较高的承压强度和抗蠕变性能，在火灾发生时能够稳定地输送消防用水，为灭火救援提供有力保障。

（二）工业领域

在矿业中，钢丝网骨架聚乙烯复合管可用于煤矿、化工矿、有色金属矿、金矿、铜矿等采矿及选矿的矿浆输送管道。例如，在煤矿中，它可以用于管水煤浆、煤层气、煤精细等，具有良好的耐腐蚀性和耐压性能，能够适应煤矿恶劣的工作环境。与传统金属管相比，该复合管重量较轻，便于运输和安装，降低了施工成本。

在化肥、农药、橡胶、酸碱盐制造业等行业中，钢丝网骨架聚乙烯复合管可用于输送腐蚀气体、液体、固体颗粒粉末排放管道。其双面防腐性能使其在腐蚀性环境下能够长期稳定运行，减少了设备维护和更换的频率。

（三）其他领域

在电厂中，钢丝网骨架聚乙烯复合管可用于废水管、原油和成品油的输送管道等。它具有超过普通纯塑料管的强度、刚性、抗冲击性，能够承受电厂复杂的工作环境。

在海港城市的海水输送方面，该复合管具有良好的耐腐蚀性和抗老化性能，能够应对海水的侵蚀。同时，其导热系数低，冬季使用外壁不需保温，夏季使用不结霜，降低了能源消耗。

五、连接方法与优势

（一）法兰连接技术

法兰连接是钢丝网骨架聚乙烯复合管常用的连接方式之一。其关键功能在于连接可靠、密封性好，并且拆卸方便，便于后期的维护和清洗。

操作步骤如下：首先，连接法兰与管道，二者的中心需要在一个水平线，且法兰密封面和管道的中心需要垂直。接着，垫法兰垫片，同一管道同压力的法兰应选择一样的垫片。在连接法兰前，要确定密封面光洁没有毛刺，螺纹完整无缺损，垫片表面不能有缺陷，法兰装配前需要洗净无杂物，将密封线剔净。最后，装配法兰，保证管道中心与密封面垂直，同规格的螺栓按同方向安装，若法兰需埋在地下，需提前做好防腐处理。

法兰连接的优势主要体现在以下几个方面：一是适用于各种复杂的施工环境，无论是在高压、高温还是腐蚀性环境下，都能保证管道的连接稳定可靠。二是方便后期的维护和更换。如果管道出现问题，只需拆卸法兰螺栓，即可轻松更换受损部分，而无需整体更换管道，大大降低了维护成本。三是连接强度高，能够承受较大的压力和拉力，确保管道系统的安全运行。例如，在一些大型工业项目中，钢丝网骨架聚乙烯复合管的法兰连接能够承受高达数十兆帕的压力，保证了工业生产的顺利进行。

（二）管材正常连接

钢丝网骨架聚乙烯复合管的正常连接方法主要有电热熔连接、电熔焊接等。

在进行连接时，需要注意以下事项：首先，要确保管材的表面清洁，无油污、泥沙等杂质。可以用水或汽油清洗焊接面的泥沙油渍，然后再用 95% 以上的酒精清洗，确保焊接表面清洁，用钢刷打磨焊接表面。其次，要保证管材的切割垂直，断面平整，不应有损坏。常用的切割工具有旋切刀、锯弓、塑料管剪刀等，切割时不允许产生高温，以免引起高温变形。再者，要注意电熔管件的选择和安装，试装时要对管材、管件进行选配，将电熔接头用手推入管材端口试测间隙大小，如不合适要另选电熔管件校合。

电熔焊接的操作流程如下：

1. 试装：对管材、管件进行选配。将电熔接头用手推入管材端口试测间隙大小。如太大和太小可放置一边暂不使用，另选电熔管件校合；如无选择余地，过紧时应用手动刮削机具对管材进行刮削，直至正常配合。

2. 划标识：用记号笔在被连接的两根管材上划记号。测量管件的承插深度尺寸，从管材端口开始，向前量取承插深度尺寸 +10mm 的长度，在该处划上记号，记号要清晰醒目。

3. 安装扶正器：将扶正器夹在管材上，扶正器的两个卡环必须位于记号之后，以免影响管材承插不到位。将扶正器的螺孔方向对正，拧紧其卡环螺母。

4. 去氧化层：刮前应用清洁毛巾或抹布将管材表面污物去掉，用手刮刀或机械刮刀对记号内的焊接表面刮皮，以清除表面氧化层。DN110 - DN200mm 的管材宜采用手刮刀，DN225 - DN630mm 的管材由于表面积大，为提高效率，可采用机械刮刀。刮皮时，应均匀刮整个周围，面面俱到，不容许漏刮。管件内壁由于布有钢丝，一般用手工刮削。

5. 清除残渣：刮去氧化皮后，要用清洁抹布或棉纱做好管材、管件刮削区域的内外表面的清洁，不容许有泥、油、磨削残渣等赃物附在表面。抹布在使用中弄脏时，要及时用清水洗洁净才能使用。

6. 酒精（或丙酮）擦洗：为保证焊接区表面无油污、汗渍及其他有机物的污染，在用抹布进行清理后，再用酒精或丙酮进行擦洗，以保证焊接区域的表面是干燥、无尘、无油污的。

7. 晾干：承插连接前，应保证管材、管件连接面是干燥无水渍的。如未晾干，焊接时易产生气泡，将严重影响熔接质量。

8. 装配管件：看清待装管件走向，将其摆正，然后插入电熔接头。可用木锤轻击电熔接头端部四周，将电熔接头打至标识处为止，装配时，严禁敲击电源接线柱。管件（如直接件）一头装好后，将另一根已去氧化皮且做好了清洁的管材插入管件。如配合稍紧，可用木锤轻击，管材的标识处应恰好进入至管件端口。在承插过程中，如果不小心将管材插入超过标识线，则应敲击管件退回至标识线。当管材规格为 DN110 - DN250mm 时，一般用木锤或榔头敲入；DN315 - DN630mm 大口径管材，应采用扶正器、手摇葫芦（拉紧器）辅助承插到位。

9. 调整：管件装配后，应对管线的同心度、水平度进行调整。用目测的方法，站在离管件较远的位置（至少两根管材长度的距离）进行观测，管件连接处的水平度一般不超过 15°，过大时应进行调整。

10. 管件编号：为了质量追踪，责任到人，装好的管件要进行编号。编号有年、月、日和管件次序号组成，表示 7 月 24 日第一个管件。

11. 焊接：接电源，焊机电源有 220V 及 380V 两种，应核对清楚。电缆引线规格应与焊机功率相匹配，接线板上的电压值应在标准值 ±10% 内。试焊机，焊机使用前应现场调试，检查是否能正常工作。连管件，将焊机的输出线插头与管件的连接柱连接好，不得有松动现象；如发现连接处松动，应更换铜接头。开始焊接，启动焊机，按相应焊机操作规程说明书进行操作。一般应注意将输出调整旋钮逆时针调至零位；注意电压档位。缓慢调整电压、电流到设定值，一般以电压逐渐升高为准。尽快稳定电压、电流值在工艺范围内。调整参数，现场焊接前，应预先进行焊接参数验证试验。焊接时，因天气、配合间隙、材料差异导致影响时，应决定是否需要进行参数调整，保证焊接质量；如在焊接过程中出现异常（如电流忽然上升），则需暂停再作处理；如不能完成整套焊接参数，则需报废管件重新焊接。记录参数，焊接时，应及时记录焊接参数，以便对质量进行跟踪分析。拆卸插头，焊接完毕后，将焊机输出线插头从管件接线柱上取下来，以准备焊接下一个管件（收工时，首先切断输入电源开关，再拔插头，将插头输出线装入线缆仓，盖上护盖）。

12. 检查：电熔管件端口处的管材或插口管件周围应有明显刮皮痕迹和明显的插入长度标识。聚乙烯管道系统，接缝处不应有熔融料溢出；钢骨架聚乙烯复合管道系统，采用钢骨架电熔管件连接时，连接处可容许局部有少量溢料，溢边量（轴向尺寸）不得超过下表 1 - 1 规定。表 1 - 1 钢骨架电熔管件连接容许溢边量（轴向尺寸）（mm），公称直径 DN，110≤DN≤315，溢出电熔管件边缘量 10；315＜DN≤630，溢出电熔管件边缘量 15。电熔管件内电阻丝不应挤出（特殊结构设计的电熔管件除外）。电熔管件上观测孔中应能看到有少量融料溢出，但溢料不得呈流淌状。凡出现与上述条款不符合的情况，应判为不合格。

13. 冷却：保证在冷却过程中不受任何外力作用，不得移动、转动接头部位及两侧管子，不得用水强制冷却。冷却时间与管径大小及气候条件有关。

六、综合评价与展望

（一）综合评价

钢丝网骨架聚乙烯复合管具有诸多显著优点。首先，其结合了金属和塑料的优势，高强度和耐压性使其在高压输送领域表现出色，能够有效抵御外界压力和内部压力的冲击。耐腐蚀性强，内外层的聚乙烯材料使其不易受化学物质侵蚀，适用于各种腐蚀性环境。柔韧性和抗震性好，能够适应复杂地形的铺设，在地震多发地区也能稳定运行。轻质易安装，降低了施工成本，提高了施工效率。

其次，该复合管具有良好的抗蠕变性能、耐温性能、刚柔并济的特点，热膨胀系数小，不会快速开裂，材料复合均匀可靠，双面防腐，自示踪性好，结构性能可调整，能够满足不同的使用需求。

在连接方法上，法兰连接技术连接可靠、密封性好、拆卸方便，便于后期维护；正常连接方法中的电热熔连接、电熔焊接等操作规范，确保连接质量。

（二）未来展望

随着工业化和城市化进程的不断加快，钢丝网骨架聚乙烯复合管在各领域的应用前景十分广阔。

在城市基础设施建设领域，随着城市规模的不断扩大，对供水、排水、供气和消防管网的需求将持续增长。钢丝网骨架聚乙烯复合管凭借其优异的性能，将在城市基础设施建设中发挥更大的作用。例如，在老旧城区管网改造中，其轻质易安装的特点将大大降低施工难度和成本；在新城区建设中，其耐腐蚀、长寿命的特性将为城市的可持续发展提供保障。

在工业领域，矿业、化工、橡胶等行业对高性能管道的需求不断增加。钢丝网骨架聚乙烯复合管的耐腐蚀、耐压性能将使其在这些领域得到更广泛的应用。同时，随着技术的不断进步，该复合管的性能还将不断提升，满足更加苛刻的工业生产环境要求。

在其他领域，如电厂、海港城市的海水输送等，钢丝网骨架聚乙烯复合管也将继续发挥其独特优势。在电厂中，其能够承受复杂的工作环境，确保废水和原油等的安全输送；在海港城市，其耐腐蚀性和抗老化性能将为海水输送提供可靠保障。

总之，钢丝网骨架聚乙烯复合管以其卓越的性能和广泛的适用性，在未来的发展中必将迎来更加广阔的应用前景，为国家的经济建设和人民的生活提供更加优质的管道解决方案。