钢骨架复合管在燃气行业的应用

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摘要：钢骨架复合管是一种以柔性钢网为核心的聚合物新型管材，这种管材一方面具有较强的刚性强度，而另一方面又具有较强的耐腐蚀性能。从其问世起，就开始广泛地应用于许多领域，在燃气行业之中，应用钢骨架复合管，能够提供较强的刚度和强度，并且抗蠕变性能、耐磨性能、抗冲击性能、抗拉伸性能与防腐蚀性能也都能够满足燃气行业的特殊需求，这也为我们燃气行业提供了更多的选择。

关键词：钢骨架复合管；燃气；抗腐蚀性；刚性

中图分类号：U453 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0057-03

钢骨架复合管是指在聚乙烯之间加入柔性增强钢网的一种新型管材，最早在1996年该种管材经过了我国国家部级鉴定，这种管材的出现，为压力管道的防腐问题提供了一种全新的解决方案。钢骨架复合管与普通的纯塑管相比较，具有更强的柔性和刚性，与玻璃钢管、钢管衬塑复合管、铝塑复合管相比较，在耐腐蚀性能以及刚性方面，也都有一定的优势。同时，钢骨架复合管采用的是钢丝网经纬相交的高速点焊、塑料同步挤出相结合的一次成型技术，能够使得管壁与钢网很好地结合在一起，从而形成一种类似于钢筋混凝土的结构形式，能够避免由于双方热收缩差异较大导致的容易出现剥离的问题，同时也有效地提高了管材本身的耐腐蚀性能。燃气行业对于管网有着较高的要求，为了确保燃气供给的安全性，管网需要具备较强的耐腐蚀性，而与此同时，由于燃气管道工作的环境和工程施工的需求，需要管道具备一定的柔性和高刚性。钢骨架复合管从性质上来看，能够基本满足这些要求，本文首先对钢骨架复合管的性能进行分析，然后对钢骨架复合管在燃气行业应用过程中的施工工艺以及需要注意的具体问题进行

分析。

1 钢骨架复合管的性能

钢骨架复合管采用的是挤出成型的生产工艺，一般是以PE80以及PE100这两种压力管道专用的聚乙烯树脂作为基体，采用优质的低碳钢丝点焊成为钢网

作为增强骨架。钢骨架复合管具备如下性能特点：

1.1 耐压、耐腐蚀性能符合燃气输送的要求

分析钢管管道腐蚀的原因：第一种是化学腐蚀，是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度缓慢。钢铁在空气中或土壤里的腐蚀就属于这种情况。但这种腐蚀很少见，它几乎与电化学腐蚀同时发生。第二种是电化学腐蚀，指金属表面与离子导电的介质（电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。任何一处按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。阳极反应是金属离子从金属转移到介质中和放出电子的过程，阴极反应则是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子还原过程。金属与电解质之间存在一个带电的界面，与此界面有关的因素都会影响腐蚀过程的进行。其实质是浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀电池，包括异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。第三种是细菌腐蚀，细菌对钢铁的腐蚀机理较为复杂，但主要在一些土壤中有以下三种细菌参加腐蚀过程：硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁菌。

钢骨架复合管在输送介质的过程中，应力的主要承载体就是钢网，由于钢网承担了大部分的压力，并且对塑料的蠕变进行了较好的约束，从而使得管道具备较强的耐压性能，在燃气气压较高的情况下，能够满足输送的需要。同时，由于钢骨架被聚乙烯所包裹，能够有效地做到双面防腐，而聚乙烯本身的化学性能非常稳定，在20℃左右的温度条件

下，不会溶解于燃气，因此具有较强的耐腐蚀性能。

1.2 水力学性能符合燃气输送的要求

燃气一般以液态和气态两种形式被输送，钢骨架复合管的内壁的绝对粗糙度Ra（0.22～0.47μm）比钢管（20～501μm）小约100倍，阻力非常小，能够适应于燃气的快速通过，并且同样大小的管道比钢管的输送速率要高20%～30%，换而言之，对于同样的输送要求，可以选择比钢管更小的钢骨架复

合管。

1.3 长期静态液压性能符合燃气输送的需要

钢骨架复合管具有非常强大的长期静态液压性能，这是由其自身的结构所决定的，由于有优质低碳钢丝网的约束以及支撑，使得塑料内部所受到的应力会明显减弱，从而能够有效地提高管材整体的承压能力以及使用寿命长度。根据美国芝加哥Bodycote Broutman独立实验室依据ASTMD1598和D1599标准的实验结果（见表1），我们可以发现钢骨架塑料复合管与PE80和PE100材质的管材长期静液压性能相比较有明显的优势。

表1 钢骨架塑料复合管与PE管材长期静液压性能对比

从表1我们可知，钢骨架复合管的长期静态液压性能很好，能够满足长期输送压力较高的燃气需求。

1.4 抗应力开裂性能以及环境应力开裂性能符合燃气输送需求

在比利时的BECETEL管材管件研究中心进行快速开裂试验中，在环境温度为0℃的条件下，钢骨架复合管表现优异，以压缩空气作为压力介质，在12m/s的冲击速度之下，开裂结果如表2所示：

由此可知，钢骨架复合管具有较强的抗应力开裂以及环境应力开裂的能力，能够在实际的应用过程中，减少由于应力过大导致开裂，从而导致燃气泄露的问题。

2 钢骨架复合管在燃气工程施工过程中应用的注意事项

2.1 施工工艺

在钢骨架复合管应用燃气工程施工的过程中，为了确保管道的密闭性，需要应用专用的电熔焊机、扶正器、焊枪、手持砂轮机与电动抛光机相结合。钢骨架复合管采用法兰连接和采用电熔套筒进行连接两种方式。在电熔连接的安装过程中，首先需要核实电熔套筒的类型、阻值，然后采用电动抛光机将连接表面打毛之后，去除氧化层，确保处理之后有较为紧密的配合尺寸。随后，标出插入深度，通过手锤或者木槌在电熔的四周轻敲，确保电容接头打入管段的标记位置。然后，人工插入另一段钢骨架复合管，并将扶正器的一个卡环植入电熔安装位置的管段，紧靠电熔，将卡环之上的螺栓上紧，固定另一端的卡环，然后通过调节两个卡环之间的螺杆，使得待装钢骨架复合管到位。钢骨架复合管到位之后，根据选择的工艺参数进行焊接，在确保上述的步骤没有出现失误的情况下，通电加热，在冷却之后，如果没有出现差错，去除扶

正器。

法兰连接的方法首先是要在钢骨架复合管在自然状态之下找正，然后在法兰头端部平整放入密封圈或者密封垫，再将活套法兰以及对开环分别放入法兰的端头，进行对接，最后拧紧螺栓，完成连接。

手工连接适应的情形较少，但是也相对较为简单，由于钢骨架复合管一般在出厂状态下端头已经经过处理，在现场断管时，需要将管端进行封闭，封闭前应先打磨端头经纬线，打磨后用焊枪焊丝焊接封闭打磨出的槽。

在燃气工程施工的过程中，采用钢骨架复合管，每个作业面大致需要熟练技工1～2个人，而配合安装的工人大致需要5～6个人，使用一台焊机，如果需要封头处理，则每班能够完成60～80m，如果不需要封头处理，则每班能够完成100～150m左右。

2.2 钢骨架复合管施工过程中需要注意的问题

钢骨架复合管应用于燃气管道施工之中，需要注意如下几个方面的问题：

2.2.1 注意回填工艺。由于钢骨架复合管的管壁主要采用的是PE材质，回填土如果含有石块、沙砾，则容易使得管道在挤压的过程中被尖锐的砂石弄破。厂家一般要求管顶50cm以内轻夯压实，但是在天然气铺设的实际环境之中，道路方面需要采用重击实，使用水稳级配石材料等。为了符合两者的要求，管基及管腔、管顶以上20cm以内用石粉轻击实。50cm以内不用大型机械压实的方法进行回填。

2.2.2 注意法兰漏气问题。在施工的过程中，如果遭遇施工早晚温差大的情形，由于钢骨架复合管的膨胀系数较大，可能是一些个别的法兰接口在热胀冷缩的条件下出现漏气。因此，对于一些可能存在漏气风险的法兰，可以通过增加膨胀节，并且采用打压之后泄压，再次拧螺栓，泄压后回填等办法有效解决这一问题。

2.2.3 注意管道被破坏的问题。在燃气管道的施工过程中，如果是配合施工，很容易出现管道遭到其他施工方的不小心破坏，对于一些轻微的划伤，还可以采用补焊的方法予以解决，但是如果深度较深或者露出了钢丝，就需要及时地更换管材。除此之外，如果管材被压扁，则钢骨架复合管由于内部具有钢网，不容易出现回弹，局部出现凹坑必然影响其使用寿命，必须要更换。

2.2.4 注意电熔套筒连接点出现渗漏点的问题。安装时未对中、电熔套筒电热丝不对称或者去除氧化层时打磨太大都有可能造成电熔套筒接线点出现渗漏点的问题，需要注意加强现场施工管理和工艺管理，打磨时要适量，对连接点处剔除周围塑料，用焊丝重新封堵。

3 结语

钢骨架复合管是一种新型的管材，同时具备塑料管与金属管的一些优异特性，防腐蚀性好、抗蠕变性强，耐磨，内壁光滑不结垢，具有良好的抗冲击、抗拉伸特性及适中的柔韧性，理论上的使用寿命也长达50年，钢骨架的特性又具备了管道的可示踪性，保障了管道的安全与保障。通过研究，文章认为，钢骨架复合管能够较好地满足燃气行业对于管网建设的需求。对钢骨架复合管应用于燃气行业的特殊施工工艺以及施工的过程需要注意的事项进行了探讨。希望文章的研究对于我们更好地在燃气行业应用钢骨架复合管能够提供一定的参考和借鉴。

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作者简介：张志光（1962-），男，山西太原人，太原煤炭气化（集团）有限责任公司煤气公司工程师。