内衬PE钢塑复合管材耐低温性能实验rev

内衬PE钢塑复合管材耐低温性能实验

杨伟芳*顾苏民徐志茹

（浙江金洲管道科技股份有限公司浙江湖州 313000）

摘要：简要介绍了我国内衬复合钢管的应用和技术发展现状，利用高频直缝热浸镀锌钢管为基管，内表预处理后以马来酸酐接枝聚乙烯为热熔胶，采用中频感应加热加压内衬LLDPE和PE-X塑料管，并在产业化生产线上随机抽取试样，在CJ/T136-2007《给水衬塑复合钢管》行业标准技术指标的基础上，通过参考GB/T 5135.20-2010等标准的耐低温试验，进行了耐冷热循环、耐低温冷热循环和耐低温等等拓展性试验，得出钢塑层复合良好的试样其结合力受-40℃范围内环境温度变化的影响很小，为内衬塑复合钢管的扩大应用提供理论依据。

关键词：衬塑复合钢管结合力耐低温试验

中图分类号：TG174.464 文献标识码：A 文章编号：

0. 引言

衬塑复合管是我国钢塑复合管产品体系中的一个主要品种，其产业化起步于上世纪九十年代末，基于经济社会发展和人民生活水平提高的总体要求和依靠我国大力发展新型建材的产业政策，为衬塑型钢塑复合管的推广应用创造了很好的条件，产品迅速推广并随着整个钢塑复合管行业并和其它新型建筑管道一起广泛应用于城镇建筑给排水、燃气等领域的流体输送，得到了快速的发展[1-5]。近几年，给水衬塑复合钢管在北京奥运场馆、上海世博会、北京地铁、上海地铁、南京地铁和北京延庆长距离城镇供水管线等高标准建筑和重点工程的应用[6-7]，加快了衬塑复合钢管的增长和发展。目前衬塑复合钢管产品的生产应用执行CJ/T136-2007《给水衬塑复合钢管》、CJ/T137-2008《给水衬塑可锻铸铁管件》等2个行业标准和CECS125:2001《建筑给水衬塑复合管管道工程技术规程》、CECS151:2003《沟槽式连接管道工程技术规程》等工程规范，以上产品标准的制订部分参照和采用了日本、美国等发达国家相关协会行业标准，如日本水道协会标准JWW A K140《给水用耐热硬聚氯乙烯内衬钢管》、JWW A K116《给水用硬聚氯乙烯内衬钢管》、美国材料与试验协会ASTM F1545-2003《塑料衬里黑色金属管、管件和法兰规格》，日本、美国等国家具有了20多年的钢塑复合管使用经验，具有代表性和先进性，在未等同采用的前提下并结合我国的实际情况制订而成，这是比较科学的。

与日本标准选用PVC、CPVC等硬塑料内衬材料不同，我国衬塑复合钢管的内衬材料主要选用PE、PP-R、PE-X和PE-RT等聚烯烃材料，众所周知，该些塑料材料与钢材的线膨胀系数比值最高达20倍，钢与塑之间的结合强度理所当然是评价衬塑复合管质量的关键指标，目前CJ/T136-2007《给水衬塑复合钢管》标准规定冷水用衬塑复合管的结合强度为0.3MPa，热水用衬塑复合管的结合强度为1.0 MPa，应该说很好地指导了产品的生产和工程应用。但同时，由于行业也存在着无序竞争、以次充好、安装使用不规范等现象，所引起的质量异议、管道失效直接影响了行业的健康发展，针对这些出现的问题，钢塑复合管联合会王显功会长、北京塑料集团公司吴念总工等专家先后撰文指出了存在的问题并提出了相关对策[8-9]。2008年开始，浙江金洲管道科技股份有限公司承担了《钢塑复合管》国家标准的制定任务，为推动行业技术进步，拓展衬塑复合钢管的应用领域，在CJ/T136-2007《给水衬塑复合钢管》行业标准技术指标的基础上，进行了产品的耐低温性能等拓展性试验和研究。

1. 试验方案设计

1.1. 试样制备及抽取

本文试样规格为DN65mm×3.8mm（冷水管），DN25mm×3.25mm（热水管）。衬塑复合管试样的基管和内衬塑料管均系项目承担单位生产，基管采用高频直缝焊接热浸镀锌钢管，在线去内毛刺，内表喷砂预处理达到Sa2.5级，冷水管用的内衬塑料为线性低密度聚乙烯（LLDPE）、热水管用的内衬塑料为可硅烷交联高密度聚乙烯（PE-X），复合工艺为中频感应加热至220℃加压复合，热熔胶采用马来酸酐接枝聚乙烯，试样系在产业化生产线上随机抽取，冷、热水用衬塑复合管试样各五组。

1.2. 试验设备及方法

除试样制取的衬塑复合管专业生产线以外，试验设备包括游标卡尺、UH-F500KNI型万能试验机、DW75NC型弯管机、ESPEC GSL-10K高低温箱，试验方法执行或参考了CJ/T 136-2007《给水衬塑复合钢管》、GB/T 244-2008《金属管弯曲试验方法》、GB/T 246-2007《金属管压扁试验方法》、GB/T 5135.20-2010《自动喷水灭火系统第20部分：涂敷钢管》等标准规定。

1.3. 试验项目设计

按现行的CJ/T136-2007《给水衬塑复合钢管》行业标准规定进行的尺寸、外观、力学性能（结合性能、弯曲或压扁）、耐冷热循环试验（对热水管）外，增加了以下试验项目：（1）耐低温冷热循环性能（非标准试验，对冷水管和热水管试样）测试流程：

-40℃（12h）→常温(1h)→观察内衬塑料变化情况→50℃（12h）→常温(1h)→观察内衬塑料变化情况→结合强度测试

（2）耐低温性能（非标准试验，参考GB/T 5135.20-2010《自动喷水灭火系统第20部分：涂敷钢管》国家标准，对冷水管和热水管试样）测试流程：

-40℃（1h）→常温(4~7h)→观察内衬塑料有无分层→结合强度测试

-30℃（1h）→常温(4~7h)→观察内衬塑料有无分层→结合强度测试

-20℃（1h）→常温(4~7h)→观察内衬塑料有无分层→结合强度测试

-10℃（1h）→常温(4~7h→观察内衬塑料有无分层→结合强度测试

0℃（1h）→常温(4~7h)→结束→结合强度测试

2. 实验结果

2.1. 试样尺寸、外观结果见表1。

表1 衬塑复合管试样外观、尺寸测试结果

试样

外观复合管外径(mm) 塑层厚度(mm) 塑层颜色类型编号

热水用衬塑复合钢管(DN25) 1# 光滑无缺陷33.71 1.52 红色2# 光滑无缺陷33.78 1.51 红色3# 光滑无缺陷33.79 1.52 红色4# 光滑无缺陷33.75 1.52 红色5# 光滑无缺陷33.83 1.50 红色

冷水用衬塑复合钢管(DN65) 1# 光滑无缺陷76.19 1.48 白色2# 光滑无缺陷76.25 1.49 白色3# 光滑无缺陷76.21 1.49 白色4# 光滑无缺陷76.21 1.50 白色5# 光滑无缺陷76.27 1.51 白色

CJ/T 136-2007标准要求光滑无缺陷/ 1.5±0.2 /