近年來我國的幾個聚氯乙烯管材生產(chǎn)企業(yè)在發(fā)展大口徑聚氯乙烯管方面做了大量工作，也取得了很好的成績。例如，河北寶碩集團多年前就生產(chǎn)出DN800的聚氯乙烯管，成功地應用于長途輸水工程。但是，這些企業(yè)在發(fā)展能夠都為兩個難題困擾：生產(chǎn)大口徑的聚氯乙烯管在工藝上相當困難，也沒有好辦法解決大口徑的聚氯乙烯管件的配套問題。
聚氯乙烯在熔融擠出時的流動性很差、熱穩(wěn)定性也差，用擠出法生產(chǎn)大口徑管材是相當困難的。大口徑聚氯乙烯管的連接問題也困難。聚氯乙烯管的連接有黏合劑粘接(一般用在小直徑聚氯乙烯管)和用彈性密封圈的承接連接兩種方法。大口徑聚氯乙烯管一般六米一根，剛性比較大，用彈性密封圈的承接連接對于施工要求較嚴。
更難解決的問題是管件配套問題。目前國內(nèi)直徑在250毫米以下的聚氯乙烯管件已經(jīng)比較配套，但是較大直徑的聚氯乙烯管道的配套卻成了問題。目前的一種解決方法是用金屬管件(鋼板焊接涂塑防腐或球墨鑄鐵)加上專門設(shè)計的法蘭接頭，例如鄭州自來水公司在全國化學建材會上介紹過的經(jīng)驗；另一種是用聚氯乙烯焊接再外纏繞玻璃鋼增強層的管件，例如IPEX的聚氯乙烯管道系統(tǒng)。直徑在200毫米以上采用這種PVC/FRP管件。
大口徑給水用塑料管材難以發(fā)展的癥結(jié)：管材難以成型；管件難以配套；連接問題難以解決。
所以，國外大口徑給水用塑料管主要是聚乙烯管。原因是生產(chǎn)大口徑的聚氯乙烯管在工藝上比較容易和聚乙烯管連接方便，制造大口徑的聚乙烯管件也不難。
聚乙烯在熔融擠出時的流動性很好、熱穩(wěn)定性也好，用擠出法生產(chǎn)大直徑管材比較容易。過去沒有大口徑聚乙烯管是因為那時聚乙烯的強度比較低，要制造大口徑聚乙烯管材，需要的壁厚太大，一方面不經(jīng)濟，另一方面也因為制造工藝的困難。后來，聚乙烯管專用材料得到了很大的發(fā)展，性能上有了明顯的提高，特別是高強度PE100等級原材料出來后，就為大口徑聚乙烯塑料管發(fā)展開辟了道路。
聚乙烯管材的突出優(yōu)點是柔韌性和可以熱熔連接。大口徑的聚乙烯管材一般都采用熱熔對焊，焊接強度可以達到管材本體的強度。大口徑的聚乙烯管件也比較容易解決，因為可以用聚乙烯管材、板材和注塑件通過機加工和熱熔焊接來制造。
綜上所述，發(fā)展大口徑的給水用塑料管的方向顯然是聚乙烯管。
應該肯定，聚氯乙烯具有強度高、成本低的優(yōu)點，聚氯乙烯管材管件應用在給水用領(lǐng)域也是有前途的，尤其是國外已經(jīng)逐步商品化的雙向拉伸聚氯乙烯管，強度更高，成本更低，抗沖更好。但是，聚氯乙烯管材管件不宜制造大口徑，建議有關(guān)企業(yè)不必勉強去發(fā)展大口徑的聚氯乙烯管。
大口徑聚乙烯管材還有一個大市場是用作襯管。根據(jù)國外經(jīng)驗，采用聚乙烯襯管來修復破損的舊管道(包括給水管和排水管)是很經(jīng)濟使用的方法。我國也已經(jīng)有成功的實例：1999年，凱威赫(大連)管道有限公司用襯入HDPE管法，成功地為大連自來水公司一條直徑800毫米、長4公里的舊混凝土供水管進行了更新。
大口徑排水排污塑料管市場擴大
管材比較：直接擠出塑料管和卷繞熔接管，各有千秋
生產(chǎn)企業(yè)：依據(jù)目標市場需求和管材自身特點來選擇
早期，大口徑排水排污用塑料管只有用卷繞熔接管，中小直徑的排水排污管才會采用直接擠出法生產(chǎn)，在歐洲大量應用的是聚氯乙烯的雙壁波紋管和環(huán)狀肋管(國內(nèi)由上海氯威首家生產(chǎn)，取名“加筋管”)，在美國主要應用的是聚乙烯雙壁波紋管。直接擠出的大口徑排水排污管——雙壁波紋管尤其是值得注意，它主要是聚乙烯和聚丙烯管。
隨著政府對環(huán)境保護和治理的日益重視，排水排污管市場迅速擴大，目前國內(nèi)不少企業(yè)在籌劃發(fā)展埋地排水排污塑料管。埋地排水排污塑料管的材質(zhì)、品種、設(shè)計有很多種，各有其優(yōu)點和缺點，各有其適用的領(lǐng)域。如何選擇？筆者提出以下意見和建議：
1、選擇直接擠出的埋地排水管還是選擇卷繞熔接管？
卷繞熔接管的優(yōu)點之一是可以制造很大直徑的埋地排水管，至今國際上直徑大于1800毫米的熱塑性塑料埋地排水管還只有卷繞熔接管。如果企業(yè)的目標市場是較大直徑的埋地排水管，不選擇熱固性的玻璃鋼管，就選擇卷繞熔接管。優(yōu)點之二是設(shè)備投資比較小，比較容易改變產(chǎn)品的規(guī)格和性能。如果預測當?shù)厥袌鲂枨罅坑邢蓿捎猛顿Y較大的雙壁波紋管或環(huán)狀肋管生產(chǎn)線不能充分發(fā)揮能力，而選擇卷繞熔接結(jié)構(gòu)壁管可能比較經(jīng)濟。
卷饒熔接管的缺點之一是整體強度的可靠性比較差，理由是熔接焊縫很長，熔接的質(zhì)量又難以監(jiān)測；缺點之二是在同樣直徑和達到同樣環(huán)剛度下，卷繞熔接管一般要比直接擠出的雙壁波紋管耗費更多的原材料。在埋地排水管的成本中原材料的成本一般要在70%以上，耗費材料過多的埋地排水管就可能因為產(chǎn)品成本高而缺乏競爭力。所以在較小直徑范圍，在有雙壁波紋管大量供應的市場，卷繞熔接管的銷售就比較難。
近來國內(nèi)一些企業(yè)在減少卷繞熔接管的原材料消耗上做了不少探索，取得一定成果。但是因為結(jié)構(gòu)設(shè)計和成型條件限制，卷繞熔接管還是要比雙壁波紋管耗用材料多。此外，卷繞熔接管的生產(chǎn)效率比較低，單條卷繞熔接管生產(chǎn)線的投資比雙壁波紋管生產(chǎn)線低，但是單位產(chǎn)量的投資不一定低。
所以，如果企業(yè)的目標市場是較小直徑的埋地排水管，預測市場需求比較大，選擇投資直接擠出的雙壁波紋管或環(huán)狀肋管比較好，除了韓國，國際上塑料埋地排水管的主體是直接擠出的雙壁波紋管，卷繞熔接管的用量比較小。
國際上還有其他種類的直接擠出的結(jié)構(gòu)壁管應用于埋地排水管。如芯層發(fā)泡管、管壁有縱向孔的中空壁管。這些結(jié)構(gòu)壁管都有各自的優(yōu)點和缺點，只在一定的范圍內(nèi)適用，在保證環(huán)剛度下盡量節(jié)省原材料方面都不及雙壁波紋管，所以主要應用在中小直徑范圍。
2、如果決定選擇直接擠出的埋地排水管，選擇那一種材料制造？
塑料埋地排水管應用的材料有聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯三大類。從材料的彈性模量E可以看出，聚氯乙烯最高，聚丙烯次之，聚乙烯最低。因為聚氯乙烯材料的彈性模量E大于聚烯烴材料，達到同等的環(huán)剛度可以用比較小的慣性矩？，如果采用同樣的波形設(shè)計可以用比較小的壁厚。在一定范圍內(nèi)聚氯乙烯雙壁波紋管在經(jīng)濟性上占優(yōu)勢。所以在埋地排水管領(lǐng)域聚氯乙烯雙壁波紋管應用最早用量也最大。
近年聚烯烴的雙壁波紋管發(fā)展比較快，分析其原因在：聚烯烴材料可以生產(chǎn)很大直徑的雙壁波紋管(有報道最大直徑達1800毫米)；聚烯烴材料的柔韌性較好，可以在低溫環(huán)境下施工；在某些地區(qū)，承插連接的密封可能因為草木根系的伸入而被破壞，而聚烯烴管材可以熔接；聚烯烴雙壁波紋管可以用兩臺擠出機分別擠出內(nèi)外層，內(nèi)外層可以用不同材料，內(nèi)層用原新材料保證密封性，外層用回收材料降低成本；聚烯烴材料彈性模量E比較小，需要較大慣性矩I的缺點可以通過波形設(shè)計彌補一部分，同時聚烯烴材料的比重要比聚氯乙烯很多，所以在正確設(shè)計下達到同等環(huán)剛度時每米管材的重量可以接近。
因此，在500毫米直徑以下范圍，采用聚氯乙烯雙壁波紋管比較經(jīng)濟；在更大直徑范圍比較適合采用聚烯烴的雙壁波紋管。
在聚烯烴雙壁波紋管中聚乙烯雙壁波紋管的柔韌性最好，而聚丙烯的雙壁波紋管剛性較高，可以根據(jù)需要選擇。
從國外資料看，美國應用聚乙烯雙壁波紋管，做了大量的實驗和研究，有比較成熟的使用經(jīng)驗和比較完備的標準和規(guī)范；歐洲今年有些國家在用沖擊性能較好的嵌段共聚聚丙烯PP—B雙壁波紋管的應用上發(fā)展較快，一些著名的塑料管跨國生產(chǎn)公司，如PIPELIFE、UPONOR、WAVIN都相繼開發(fā)了此種產(chǎn)品。美國、澳大利亞也在開發(fā)聚丙烯的埋地排水管。這是一個值得我們注意的動向。北歐化工BORELIS還專門開發(fā)了無壓排水管用的高剛度聚丙烯管，其彈性模量達到1.6Gpa(BA212E)和1.8Gpa(BC50*MOD)。無論是用做擠出實壁管、雙壁波紋管還是注塑管件，這種高剛度聚丙烯的加工性能都較好。
目前我國生產(chǎn)直接擠出聚氯乙烯雙壁波紋管的企業(yè)還不多，最大外徑800毫米；還沒有見到國內(nèi)生產(chǎn)聚丙烯雙壁波紋管的消息。北京塑料工業(yè)協(xié)會和燕化樹脂所合作，準備幫助國內(nèi)開發(fā)聚丙烯雙壁波紋管。以前，生產(chǎn)大口徑雙壁波紋管的生產(chǎn)線全部是引進的，近來國內(nèi)一些機械企業(yè)在努力開發(fā)大直徑雙壁波紋管生產(chǎn)線，并有可喜的進展。但是，生產(chǎn)大口徑雙壁波紋管(內(nèi)徑500~1200毫米)的生產(chǎn)線難以很快國產(chǎn)化。國外幾家著名的雙壁波紋管生產(chǎn)線制造企業(yè)(如加拿大CORMA公司，德國的DROSSBACH公司、FRANKISCHE公司、UNICOR公司、HEGLER公司)已經(jīng)進行了多年的研究，積累了非常豐富的經(jīng)驗，并擁有很多發(fā)明專利，國內(nèi)機械企業(yè)要趕上還需要相當長的過程。
3、如果決定選擇卷繞熔接管，選擇那一種設(shè)計？
我國已從德國、韓國和芬蘭(正在進行)引進了卷繞熔接管的技術(shù)和設(shè)備。國內(nèi)也有多家機械企業(yè)在開發(fā)生產(chǎn)卷繞熔接管的生產(chǎn)線。 卷繞熔接管有不同的設(shè)計。管壁截面設(shè)計不同，在同樣的直徑和環(huán)剛度下材料的消耗量相差也很大。例如，根據(jù)我們的調(diào)查，同類的卷繞熔接管，芬蘭KWH的設(shè)計在同樣的直徑和環(huán)剛度下材料的消耗量就比較低。
當然，卷繞熔接管的設(shè)計不能只考慮材料的節(jié)約，還要考慮制造時成型的可能性、抗沖擊性能、連接的方便和可靠性等。我國在引進和開發(fā)卷繞熔接管設(shè)備時要注意吸收國外的先進經(jīng)驗，應特別注意比較在同樣的直徑和環(huán)剛度下材料的消耗量。如果決定引進技術(shù)和設(shè)備，要作好調(diào)查，爭取引進最先進的技術(shù)。
目前國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)開發(fā)了制造卷繞熔接管的設(shè)備，在降低材料消耗、方便連接等方面也做了不少探索。
發(fā)展大口徑塑料管需要一個開發(fā)的過程，不能過急也不能盲目追求，塑料管不可能在所有領(lǐng)域和范圍內(nèi)代替和淘汰其他管材，生產(chǎn)企業(yè)應該嚴格按國際標準嚴格要求自己。
大口徑拒絕野蠻施工
1、注意經(jīng)濟合理性
國內(nèi)目前出現(xiàn)了投資發(fā)展大口徑塑料管的熱潮。我國正面臨發(fā)展塑料管(包括大口徑塑料管)的歷史機遇。但是，在積極參與其中的同時，企業(yè)要注意到發(fā)展大口徑塑料管需要一個過程，不能過急也不能盲目追求，應該充分注意經(jīng)濟合理性。 有的企業(yè)宣稱要生產(chǎn)直徑2~3米的埋地排水管。從技術(shù)上講，制造直徑2~3米的卷繞熔接管是可行的，但是因為環(huán)剛度是和直徑的三次方成反比，直徑很大的塑料埋地排水管要達到足夠的環(huán)剛度必須有較大的慣性矩。換句話說，隨著直徑的加大，原材料的消耗增加很快。很大直徑的塑料埋地排水管在經(jīng)濟上是否能接受就應該認真分析。例如：按韓國林光設(shè)計，直徑2000毫米的卷繞熔接管(環(huán)剛度6.5KN/M3)每米重量400公斤。每米管材要幾千元，每公里管材要幾百萬元，一般情況下，用戶難以接受。必須看到，無論給水管還是排水管，用戶都有很多種管材可以選擇。各種管材都在發(fā)展，都在競爭，塑料管確實是在不斷擴大其市場份額，但是并不可能在所有領(lǐng)域和范圍內(nèi)代替和淘汰其他管材。
據(jù)介紹，有的企業(yè)在申請引進生產(chǎn)直徑1600毫米聚乙烯管材的生產(chǎn)線。筆者建議對此要慎重考慮。因為生產(chǎn)直徑1600毫米管材需要的投資余額較大(包括配套的熔接設(shè)備等)，要求的技術(shù)很高(對原材料有特殊要求)，目前市場有限，現(xiàn)在投資可能很不經(jīng)濟。
根據(jù)國際經(jīng)驗，塑料管的優(yōu)勢主要在中小口徑和比較小的大口徑范圍。所以，目前國內(nèi)發(fā)展大口徑塑料給水管應以1000毫米以下為宜，發(fā)展排水排污用塑料埋地排水管目前應該在2000毫米以下(其中1200毫米以下以雙壁波紋管為主，1200~2000毫米范圍采用卷繞熔接管)。
2、堅持高標準嚴要求
大口徑塑料管是為大型給水和排水工程用的，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題可能造成嚴重事故和經(jīng)濟損失。為了保證最少安全使用50年(近年國際上在討論重要工程用的管道要保證安全使用100年)，必須堅持高標準嚴要求。國內(nèi)目前在建設(shè)工程領(lǐng)域開始執(zhí)行監(jiān)理制、責任終身制等一系列質(zhì)量保證和監(jiān)督制度，加入WTO后很多重要工程還將采取國際招標。今后只有達到國際標準要求的產(chǎn)品和服務才能立足。雖然由于各種條件的限制，我國的標準工作還比較落后，但加入WTO后直接采用國際標準是必然的趨勢。所以決定發(fā)展大口徑塑料管的企業(yè)要在剛起步時就應該嚴格按國際標準的要求做。
有的國內(nèi)企業(yè)想采用卷繞熔接管做給水用壓力管，依據(jù)是短期試驗可以耐一定壓力。但是，沒有任何標準依據(jù)也沒有做過長期系統(tǒng)試驗就應用到重要工程上是很危險的。國際標準綜合反映了世界各國長期試驗研究的成果和長期實用經(jīng)驗。我們應該清醒地認識到我國在塑料管領(lǐng)域至今還沒有長期而又系統(tǒng)的試驗研究，也缺乏長期而又廣泛的實用經(jīng)驗。要趕超國際水平必須在充分利用其已有成果的基礎(chǔ)上進行，在沒有深入理解和掌握前急于自主創(chuàng)新是很容易走彎路的。所以，嚴格按國際標準要求做即是加入WTO后市場的需要，也是保證企業(yè)發(fā)展順利和避免投資失敗的需要。
3、重視連接和鋪設(shè)技術(shù)
實踐證明，各種管道系統(tǒng)的成敗常常取決于連接和鋪設(shè)技術(shù)。大口徑塑料管在我國發(fā)展是否順利很大程度也將取決于對其連接和鋪設(shè)技術(shù)的研究和掌握。
大口徑塑料管絕大部分是埋地鋪設(shè)，管道都要承受外壓負載，包括土量的靜負載和地上交通帶來的動負載等。因為塑料管屬于柔性管，外壓負載是由管材和周圍土壤共同承受的，鋪設(shè)的條件和質(zhì)量對于其是否能夠安全工作常常起到?jīng)Q定性的作用。近年來，在歐洲塑料管材管件協(xié)會TEPPEA組織下，對于埋地塑料管的負載機理和設(shè)計方法進行了系統(tǒng)實驗及研究，研究成果反映在新的歐洲標準prENI3476—3中。最近發(fā)表的報告明確指出：對于埋地柔性管，鋪設(shè)是最重要的。比較起來，負載大小、環(huán)剛度高低和設(shè)計的方法都不及控制好鋪設(shè)重要。換句話說，如果鋪設(shè)搞的好，承受的負載可以很大，環(huán)剛度不必很高，設(shè)計的方法可以簡化。
國內(nèi)使用大口徑塑料管的初步經(jīng)驗也證實了鋪設(shè)的好壞十分關(guān)鍵。在上海等地已經(jīng)出現(xiàn)過大口徑塑料管鋪設(shè)后因壓塌造成很大損失的事故。因為施工隊伍素質(zhì)普遍較低，習慣于鋪設(shè)混凝土管的粗放野蠻施工，所以工程界的不少專家擔心，我國推廣大口徑塑料管的最大障礙，可能就在于不能保證鋪設(shè)施工的質(zhì)量。對于埋地塑料管的鋪設(shè)問題，國內(nèi)在理論研究和實地試驗方面，都和國際上有很大差距。希望塑料管的生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)計、施工及使用單位能夠密切合作，共同來發(fā)展和掌握其鋪設(shè)技術(shù)，保證大口徑塑料管的順利推廣。 大口徑塑料管的連接問題同樣需要認真的試驗研究。例如，國內(nèi)在雙平壁中空卷繞熔接管(國內(nèi)習慣稱為“雙重壁管”)的連接方法上就已經(jīng)開發(fā)了多種形式，但是都沒有見到進行系統(tǒng)試驗檢測的報告。對于塑料埋地排水管的連接密封性，歐洲標準是專門有試驗標準的(ENI277)。建議企業(yè)在開發(fā)和推廣連接方法前必須進行系統(tǒng)的試驗，例如，按標準要試驗在管材和連接處發(fā)生不同變形量時密封的可靠性。塑料埋地排水管的主要優(yōu)點是不泄露，防止對地下水系的污染。如果連接處沒有密封的保證，塑料埋地排水管就沒有競爭優(yōu)勢。
