SRPCP管在国外的应用情况分析

作者:四川金石东方新材料设备股份有限公司  陈绍江 姬昱川 韩洪涛 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2016-10-10
自2004年金石东方成功开发出第一条钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管生产线以来,这种产品在全球十多个国家和地区的大直径排水管领域也得到较为广泛的应用。本文就SRPCP管在国外的应用情况进行了简要的分析。

自2004年四川金石东方新材料设备股份有限公司(以下简称“金石东方”)成功开发出第一条钢带增强聚乙烯(PE) 螺旋波纹管(国外一般简称SRPCP管)生产线以来,该种新型螺旋增强波纹管不仅在中国的大直径埋地排水管领域内越来越多地被采用,逐步成为大直径埋地排水管领域的主流产品;而且在全球十多个国家和地区的大直径排水管领域也得到较为广泛的应用,提升了这种产品在全球产业链中的价值。本文拟就SRPCP管在国外的应用情况做一简要的分析。由于资料有限,本文难免有疏漏和错误之处,望专家和读者指正与谅解。

SRPCP管在全球十多个国家和地区获得成功应用

采用金属增强的螺旋波纹管解决方案起源于日本上世纪90年代初的产品设计理念。该方案是结合金属和塑料的优点从而达到既有高刚度又能降低消耗的一种理想办法。该套管道系统不仅在日本国内得到大量的应用,而且被介绍到美国、南美洲及以色列等国家和地区,并且形成了ASTM F2435的美国标准和SII458以色列标准。但是,日本的管道设备设计也具有一定局限性,例如:1.设备能生产的最大的管道直径最初仅为900mm,后来扩展到1000mm、1200mm,最新型的设备能生产1500mm的管材;2.钢带成型系统不够强壮,只能加工厚度较薄的钢带,例如0.4~0.8mm。所以,日本设备生产的SRPCP管以中小直径(300~1200mm)为主。

四川金石东方新材料设备股份有限公司根据客户对大口径排水管的需求自主开发了一套全新的金属增强的螺旋波纹管解决方案,采用不同的钢带成型装置和管道缠绕成型装置,可以满足从300mm直到3000mm的大直径螺旋波纹管的生产。自2006年出口第一条生产线以来,金石东方先后向意大利、以色列、土耳其、苏丹、俄罗斯、伊朗、阿塞拜疆、乌克兰、泰国和塞尔维亚等国家提供了全套的生产设备和管道技术方案,新近又推广到了美国、加拿大和英国等工业发达国家,并且在上述地区取得了大量的应用实例。以下将分别对这些国家和地区在生产和使用钢带增强螺旋波纹管方面的一些成功经验和存在的问题做一简要的介绍。

1.以色列

以色列的一家公司接触钢带增强聚乙烯螺旋波纹管技术比较早,于1995年就引进了一条日本生产设备和全套工艺技术,并且在此基础上开发了一套实用的承插连接技术。鉴于日本设备可生产的最大管道直径只有1000mm,该公司于2008年从金石东方采购了新型的最大直径为1600mm的SRPCP管生产设备。此后,该公司生产的SRPCP管在以色列被成功用于排水排污、雨水收集以及农业灌溉等领域,并且出口到欧洲,在意大利、法国和西班牙都有许多工程实例。

在国外的缺水地区,使用钢带增强管作为雨水收集管很普遍

该公司采用了一种比较新颖的管道连接方法:(1)先将管材切割成平口。(2)在管道设备上生产一种特殊尺寸的母管,保证其内径稍大于管体本身的外径尺寸。然后将这种管子切割成4~5个螺距的一小段管作为承口。在中间焊接一根PE管作为承插的止口。(3)将承口插入管体,并采用内外手工焊接牢固地安装在管体上形成承口管。(4)用一个直径比较大的实壁管切割成环状并开槽,做出插口和橡胶密封圈槽。最终成品为带双唇橡胶密封圈的承插口管。

一家以色列公司开发的带双唇橡胶密封圈的承插口管

2.意大利

意大利的一家公司于2006年从金石东方引进一条1500mm的SRPCP生产线,配合其自行研制的滚塑承插接头,在意大利和法国做了一些工程。由于滚塑连接头的手工焊接工序比较多,后期他们也采用了上述以色列公司开发的承插口方式。

这家意大利公司是上述以色列公司在意大利的合作工厂,于2009年又从金石东方采购了一条1600mm的SRPCP管生产线。鉴于现采用的以色列公司开发的承插连接方案成本非常高,该公司也在试验采用我国比较成熟的电热熔带焊接连接方案。

该意大利公司在欧洲地区,包括意大利、法国、西班牙、波兰及希腊等地有多项工程实例。之前SRPCP管在欧洲都是参考使用双壁波纹管的EN13476标准,2012年底SRPCP管的意大利国家标准UNI11434得以正式实施,而且有望升级成为欧盟的产品标准。目前该公司生产的SRPCP管全部采用承插连接方案,承插连接管的最大直径达1600mm。SRPCP管道以其所提供的高性能、高强度受到市场的欢迎,但是由于其昂贵的连接方式造成了管道的价格比其他类型的竞争管道高而阻碍了SRPCP管在欧洲的广泛推广。

一家意大利公司根据客户的需要,开发了多种的管道连接口

3.俄罗斯

俄罗斯的一家公司于2010年从金石东方订购了一条1600mm的SRPCP管道生产线,并于次年增加了第二条2400mm的生线。该条生产线主要用于生产2014年俄罗斯索契冬季奥运会的主排水管道系统,这也是金石东方的SRPCP管道系统在北京奥运会之后第二次应用在奥运会场馆上。2014年底,该公司从金石东方又订购了一条新的2000mm生产线,用于生产大口径的高环刚度(SN16)管材。

在大口径管的连接上,该俄罗斯公司还是采用比较成熟的内外焊接加热收缩套的方式。根据目前已经完成的工程来看,效果还是不错的。

一家俄罗斯公司的SRPCP管工程实例

4.土耳其

土耳其是SRPCP管开发应用较早、工程量较大的国家之一。早在2007年,土耳其ECETAS公司就引进了金石东方的钢带增强螺旋波纹管生产技术。稍后,又相继有NEOBORU、OZALTIN及NEOPLAS等几家公司投产了1600mm、2000mm和2200mm的生产线,市场的认可程度比较高。在大口径排水管领域,SRPCP管在土耳其的主要竞争对手是FIRAT公司引进的德国KRAH缠绕管,市场竞争比较激烈,SRPCP管占领了大约1/3的市场份额。

另外,在土耳其市场上,大口径的钢带增强螺旋波纹管在拦水坝、农田引水等新的应用领域也做了一些示范工程。

土耳其的SRPCP管工程实例

5.中东欧市场

中东欧市场目前有塞尔维亚和马其顿的客户使用SRPCP管。他们先前有使用KWH双壁缠绕管和Krah的缠绕复合管的经验。该地区使用要求与标准与欧盟一致,对管道的质量要求比较高,使用承插口连接方案。塞尔维亚公司根据欧盟的管道连接标准,开发了一种独特的连接技术,即通过设计一套新的施工规范和管道连接方法,将柔性的焊接、热缩套连接与刚性的水泥模具结合起来。可以看出,国外业者对于管道的连接有着严谨的思考和谨慎的施工,这一点值得我们中国的同行进行深刻的反思。

一家塞尔维亚公司开发的独特连接技术

6.埃及和苏丹

目前在非洲地区只有埃及和苏丹有使用SRPCP管道,主要用于排水和农业。在管体上开孔或者开槽,作为雨水收集管在沙漠地区包括以色列和北非的应用是比较多的;另外还有用户将钢带波纹管切平后在底部焊接一张8~10mm的HDPE厚板形成一个储水罐。

7.泰国及东南亚

泰国的一家公司于2012年从金石东方引进了泰国市场的第一条生产线,可生产从600mm到1800mm的增强波纹管。现在正处于市场推广阶段,工程量还不是很多。但是,这种新型的管道已引起了良好的市场反应,得到了泰国农业部门的青睐,有望在农业管道方面发展一些新型的用途,例如储水罐、农田灌溉用饮水管等。

该公司已确定将在2016年增加一条3000mm管设备和新型的1000mm管设备来满足市场的需求。其2400~3000mm口径的管道计划应用在农业输水工程和储水罐项目。如果在泰国试验效果比较好,钢带波纹管在东南亚农业灌溉用管的市场可能有巨大的开发潜力。

值得注意的是,钢带管用于储水罐系统的需求在明显增加,包括非洲、东南亚和东欧客户都提出了储水应用的要求。随着缺水问题在世界范围内表现得越来越严重,类似于中国倡导的海绵城市管网工程项目,很多国家地区对于储水系统的设计与应用有了广泛地认识和足够地重视。在这种背景下,使用大口径的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管来构建储水罐系统是一个非常经济可行的优秀方案。如果有几个储水示范工程成功应用,则将启动这个巨大的市场。这一潜在的市场需求势必引起各个钢带管生产厂家足够的重视,着力研发相关的封头技术与施工机具。

8.美国及加拿大

经过多年艰苦的努力,与客户一起做了大量的标准对接工作和市场开发工作,金石东方开发的钢带增强螺旋波纹管产品即将于2016年下半年进入北美市场。在北美市场的主要竞争对手是DuroMaxx的钢塑复合管道,与之相比,金石东方的钢带增强管无论在产品性能还是管道成本上都占据优势。我们在美国的产品将按照ASTM F 2435-15 进行生产,而在加拿大的管道将遵循最新改版增加了金石东方钢带增强缠绕管结构的加拿大国家标准CSA B182.14-15。

在连接方面,美国及加拿大客户将开发符合ASTM D3212要求的承插或者焊接连接方式。

9.英国

金石东方的SRPCP管也将在2016年登陆英国市场。根据与英国客户方面的协商,将按照英国的标准订制一台钢带增强聚乙烯螺旋波纹管设备,主要用于替代目前使用的水泥混凝土管。

国外SRPCP管发展的几点问题

从国外钢带管生产控制方面来看,有以下几点问题值得我们注意:

1. 关于标准

日本公司为SRPCP管在美国申请了标准ASTM F2435-05,于2005年发布,规定了使用钢带增强复合结构的管道方式。其最新的版本为2015年发布的ASTMF2435-15,增加了双平壁钢带增强结构和方形波结构的描述。

以色列参考ASTM标准制订了SII 458-1997的标准。该标准比较详细地规定了SRPCP管的结构、材料、刚度,以及检验、连接和铺设方法等。该标准规定的钢带抗拉强度至少在300MPa以上,这实际上规定了只能使用镀锌钢带作增强材料。

意大利的国家标准UNI11434(012012)于2012年底发布,结合了ASTM和SII的标准并添加了欧盟的要求。该标准有望今后升级成为欧盟标准,为SRPCP管在欧洲的广泛应用奠定基础。

俄罗斯参考中国的CJ/T225-2006标准制定了俄罗斯的行业标准,但尚未升级成国家标准。等欧盟的标准形成后,俄罗斯有可能实行欧盟的标准。

需要注意的是ASTM标准的管径尺寸和我们常用的标准有一定差别。可能是考虑到日本设备能加工的钢带比较薄,在大口径管应用时钢带强度不够,为达到较高的环刚度ASTM标准使用了比我们设计大得多的波高,从而使得整个管子的外径比我们的标准设计要大一个规格。同时在螺距上面ASTM标准也比我们使用的标准设计要窄一些,这样按照ASTM标准生产管材成本会比较高。我们认为,在金石东方的设备进入北美后,该标准会考虑到现在新的技术能加工更厚、更强的钢带材料,从而减少管材外径、增大螺距使管道综合成本显著降低,由此可能会对波形和螺距做一定的放宽。

加拿大的国家标准CSA B182.14-15新近增加了SRPCP管增强结构的内容。

2. 关于原材料

按照欧盟的标准,双壁波纹管内壁是不允许使用回收料的。因此客户有将内壁制成黄色,蓝色或者白色来说明使用了全新料的习惯。对于外壁的PE料,各厂家也严格控制质量,大都使用本厂第一次回收HDPE实壁管的粒料,因而品质还是比较有保证的。也有使用外购回收料的,但是会选用Class 1级的回收料,全部是PE100而不掺杂其他杂质。另外以色列公司具有用片材级的PE制作内壁的经验,据称可使内壁相对更平滑一些,经过多年的测试尚未发现有什么缺陷。

使用普通的冷轧钢带需要用去污剂洗去表面的油污,而这种洗涤后的废水在欧洲是很难处理的,需要缴纳高额的环保处理费。处理这样一箱废水的成本往往比钢带清洗剂本身的成本高几十甚至上百倍,所以客户都愿意使用不需要使用化学清洗剂去除表面油污的镀锌钢带。环保的要求是一个趋势,目前在中国还没有像欧洲这么严格的规定,但是已经有越来越多的客户开始认识镀锌钢带的优势,基于高刚度和成本的原因而相继开始使用。

在粘接剂方面,各个厂家使用了不同的原料,比如三井化学的ADMER、杜邦的Bynel E529和Fusabond EMB158以及意大利和中国生产的粘接树脂。综合来看,使用中国生产的原料和金石东方提供的工艺制成的产品性能还是比较稳定的,基本没有出现脱层开胶的现象。性价比较高,推荐使用。

3. 管道连接的问题

阻碍钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在欧洲地区推广的一个重要原因就是目前这种管道技术尚缺乏系统性的连接方案,包括承插口密封圈连接、电热熔承插连接、弯头、三通、分支管道、检查井,以及与其他类型的管道相连接等等。由于没有形成系统的管道方案,不能满足欧洲市场客户的要求,钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在市场上的表现十分乏力,推广缓慢。我们应该注意到,钢带波纹管在市场上面临的竞争不是单一产品技术优劣的竞争,而是整个管道系统解决方案的竞争。只有整个管道系统得到完善,同其他类似的管道系统进行全面公平地竞争,才能在这种整体系统的对决中取得优势。在欧洲要求使用欧洲标准规定的管道连接方式,即承插的柔性连接或者承插的电热熔连接是目前唯一被认可的方式。所以金石东方也在和客户的配合下大力发展和完善承插的制造设备和制造工艺,以及相关的施工规范和专用机具,力求尽快完善管道的连接方式。

在中国我们也应该看到逐渐出现了这种将钢带波纹管连接技术进行升级的要求,越来越多的客户在探讨使用承插等技术方案。目前从市场反应来看小口径管(300~1000mm)有发展注塑承插连接的趋势,而大口径管(1200~3000mm)的各种缠绕成型方式都不是很成熟,尚在发展之中。

总体来说,钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在国外尚处于推广阶段,相关的标准、规范及配套设施正在逐步完善之中,还有很长的路要走。但是国外厂商对于质量控制、安全规范和多样性的管道连接等问题的先进经验值得我们借鉴学习。

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