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钢带增强聚乙烯螺旋波纹管质量控制
发布日期：2022-05-05 17:21 浏览量：
摘要：针对部分厂家钢带增强聚乙烯螺旋波纹管产品添加劣质回收塑料，以及其存在的增强钢带与聚乙烯粘接不牢易脱层等产品质量问题，本文介绍了钢带增强聚乙烯螺旋波纹管产品如何防止厂家添加劣质回收塑料、如何进一步提高产品质量的几种方法，即产品以浅色聚乙烯为内壁、采用镀锌钢带代替易生锈的普通钢带作为增强支撑体，封堵波纹内腔等，有效保证了管材的质量和使用寿命。
关键词：钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；浅色内壁；镀锌钢带；封堵波纹内腔
0 引言
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管（SRPCP）是以高密度聚乙烯(HDPE)为基体，表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，与聚乙烯材料缠绕复合成整体的结构壁管材。它很好地结合了钢材的高刚度、高强度和聚乙烯的柔韧、耐腐蚀、耐磨损等性能，管材环刚度可以达到SN8、SN10、SN12.5、SN16四个级别，突破了大口径塑料排水管环刚度一般只能达到SN8的限制，能够满足多种工程的应用要求，已经广泛应用于高速公路、城市市政排水工程建设等领域，尤其在要求使用年限长的大型基础性工程项目中应用较多。
1 目前存在的问题
由于市场竞争激烈，一些厂家为降低成本，在实际生产中向原料中添加劣质回收塑料，严重影响了产品品质和工程质量。最近，由央视曝光的江苏某些公司生产的“劣质管”添加了有毒劣质回收塑料事件，使得消费者更加关注管道产品的质量问题；媒体披露的某些城市市区出现吞车、吞人的“天坑”问题，亦多与管道质量不合格造成泄漏失效有关。此外，作为支撑结构的钢带与保护层聚乙烯塑料粘接不牢等质量问题，也使得管材在使用中存在渗漏、局部开裂等质量隐患，甚至导致整条管线失效等严重的工程质量问题。因此，对管材做出针对性改进与提升，确保管材的质量与结构安全性，才能使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管产品赢得客户信任，得到更加广泛的推广。
2 管材的质量改进
2.1 保证原材料合格
原材料性能稳定是管材使用和运行安全的基本保障。有的企业采用低档不合格原料甚至劣质回收塑料或者大量添加填充料（如碳酸钙）等方式来降低成本，以低价取胜。由于低劣的回收塑料性能不稳定，与新的聚乙烯原料的共混存在相容性问题，只是靠聚乙烯高温下的粘合性简单的粘合在一起，降低了管材的力学性能，生产出的管材质量很难达到产品标准要求，减少了管道的使用寿命。这类劣质回收塑料中含有部分杂质、有刺鼻的气味，管材易出现外壁粗糙、钢带外漏、端面有气孔等质量问题（如图1所示），且只能做成黑色予以掩盖。目前，一些重视产品质量企业面对激烈的价格竞争，仍然坚持采用符合标准要求的原新原材料生产。为了和混入不合格材料(回收杂料，填充料)的产品容易区分，采用浅色内壁（聚乙烯中添加少量黄色或橙色色母料等）和黑色（聚乙烯中添加必要量抗紫外线的碳黑）外壁。
图1 添加了回收料的管道外观
如图2所示，内外表面都光滑平整。这样可以直观地通过观察便捷地判断管材是否含有劣质回收塑料。
图2 黄色内壁的排水管
2.2 钢带镀锌提高了与塑料的粘结效果和抗腐蚀性能
管道的结构设计中，采用波形钢带作为主要支撑结构，钢带是完全被内外层聚乙烯覆盖的，接触被输送液体和周围土壤及地下水的内外表面是有一定厚度的聚乙烯层，因此，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的耐腐蚀和耐磨损性能是有保证的。由于钢带和聚乙烯的弹性模量相差200多倍，钢带的强度决定了管材能够承受的压力强度。为防止生锈，普通钢带出厂前表面均涂覆防锈油，这种钢带在与聚乙烯塑料层复合之前，会在连续的生产线上由设备进行清洗处理，但是难免会有除不尽的地方。而带油的钢带与粘结树脂粘接效果较差，导致与聚乙烯复合不够彻底，钢带与聚乙烯的接触面处容易开胶脱层，钢带脱胶后将影响管材的抗外压能力。此外，若出现外壁塑料因磕碰导致钢带外露时，土壤中的水分等容易从钢带与塑料层间隙进入，存在大面积腐蚀钢带进而使管道强度降低的隐患，无法保证管道系统长期承载安全。生产时如果采用镀锌钢带代替普通钢带，因镀锌钢带具有防腐性能，出厂时无需涂防锈油，且镀锌后的钢带表面更容易与粘接树脂结合，提高了钢带与聚乙烯塑料的粘接强度，避免了钢带与聚乙烯塑料脱层的问题（图3所示为普通钢带与镀锌钢带）。管道即使在使用、安装过程中受到了冲击磕碰，保护层塑料破损致使钢带裸露，钢带表面的镀锌层也还能够起到防腐作用，进一步确保管材在恶劣腐蚀环境条件下的安全运行。
图3 普通钢带（左）和镀锌钢带（右）
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管（SRPCP）在国内的现行标准中还没有规定必须采用镀锌钢板。SRPCP在国际通用的美国标准：ASTM F 2435-12 Standard Specification for Steel Reinforced Polyethylene (PE) Corrugated Pipe 中是明确规定采用镀锌钢板的。现在国内一些企业为了进一步保证产品的抗腐蚀性能和钢塑结合的可靠性决定采用镀锌钢板是领先的。
2-3 管端封堵波纹内腔防止内腐蚀
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在波纹的外壁和平直的内壁之间有一个螺旋环绕的连续内腔，常称为波纹内腔。有些企业在生产中切断管材后不注意在端头封堵这个波纹内腔，在铺设中也常常会忽略波纹内腔是否封堵好。结果是可能这个波纹内腔和管道内腔有沟通，也可能这个波纹内腔和管道外有沟通，在验收管道时并不能发现。但是确实使管道处于提前破坏的危险中。因为水可能进入这个波纹内腔，而波纹内腔的钢带表面是没有聚乙烯层覆盖的（只有钢带成型前预涂的薄层粘接树脂），结果是钢带从内面腐蚀。
国内生产SRPCP的领先企业已经根据实践经验认识防止波纹内腔内腐蚀的重要性。在生产过程中切断管材后近采取有效措施完成波纹内腔的封堵。
3产品质量的检验方法
劣质管材性能差、寿命短，严重影响工程质量。鉴别管材质量除了按照产品标准委托合格的检测中心通过正规的全面性能检测以外。用户通过直观观察钢带增强聚乙烯螺旋波纹管内外壁可以做出初步判断。此外，还可以通过一些性能测试等检测手段，更准确的判定产品中是否添加了劣质回收塑料。图7是从两种不同管材的内壁取得的样条进行力学拉伸试验的结果，黄色样条由纯的聚乙烯原生料所生产的管材内壁裁切而成，黑色样条则是由添加劣质回收塑料生产的管材内壁裁切而成。行业标准规定，管材用聚乙烯断裂伸长率不小于350%，图7中的黄色样条断裂伸长率满足要求，而黑色样条断裂伸长率明显比前者低甚至呈脆性断裂，这样的产品其抵抗外力冲击的能力大大降低。
图7 两种样条拉伸试验结果
此外，也可以通过GB/T 17391试验方法测定管材所用原材料的氧化诱导时间来评价聚乙烯原材料的质量好坏，因为劣质回收塑料经反复多次熔融冷却后热稳定性会明显下降，OIT随之降低，会低于标准中规定的管材用聚乙烯最小OIT（200℃，20min）。
判定管材用的是否为易生锈的普通钢带，一个简易的钢带和粘结树脂粘接质量检测方法是，观察涂层表面是否有鼓包、明显脱层现象，或横切面钢带与涂层是否有脱开粘接不牢现象。或者也可以使用刀片在涂塑好的钢带划三角，划透粘接树脂层，如果粘接树脂可以翘起，表示粘接效果差；反之，粘接效果良好（如图8所示）。使用易生锈的普通钢带，一般管材外壁塑料很容易出现严重剥离现象（如图9所示）。
图8 粘接效果良好
图9 外壁塑料严重剥离
4 总结
经过改进设计后的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，以浅色系塑料内壁作为原生料的标志，从根本上杜绝添加劣质回收塑料；钢带镀锌处理后不仅提高抗腐蚀性能，而且与管道内外壁聚乙烯塑料粘接效果更佳，有效保证了应力开裂和抗外壁受冲击开裂能力。新型管道健康长远的发展需要结合工程特点对管道结构不断完善，只有最大限度地提高品质，才能从根本上扩大产品的市场占有率和影响力，才能在市场竞争中走得更远。
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