几种大口径塑料排水排污管的分析与比较

几种大口径塑料排水排污管的分析与比较发布于：2007-7-617:54:53被浏览1046次潍坊中云科研有限公司张泽奎2004年“中国塑料管道产业发展论坛”论文集摘要：塑料排水排污管道属于非承压管道，一般是埋地铺设。这种管道为了降低产品成本，管壁都不是实芯的，由于管材成型工艺的不同，管壁结构也不尽相同。本文对市场上出现的各种管壁结构的塑料埋地排水排污管道，如：双壁波纹管、聚乙烯缠绕增强管（克拉管）、中空壁缠绕管、玻璃夹砂管等非承压管道做了初步的分析，并对各种管道的特点进行了比较。面对市场上出现各种各样的塑料埋地排水排污管道，对将要涉足大口径塑料埋地排水排污管道生产的企业而言，究竟选择哪一种产品，才能满足市场的需求，并且在市场竞争中处于有利位置，文章从国内外各种塑料管材的应用情况，各种管材的生产工艺特点，生产设备，以及投资回报的情况等几方面进行了一些分析。关键字：大口径塑料管，生产工艺及设备，比较，市场竞争力，投资回收期随着大口径塑料管材生产技术的不断发展，以及塑料管材与传统管材（如混凝土管、铸铁管等）相比所具有的优越性能，和国家有关部门相继制定的有关限制淘汰落后产品，推广使用新型环保产品的产业政策，在我国的市政工程中，新型塑料管材的应用发展非常迅速。据有关统计资料显示，在欧洲，埋地用塑料排水排污管的消费量占到了塑料管总消费量的56%以上，远远高于用于建筑内的上、下水管的消费量（这一比例大约为8%）。而目前在我国的情况是，埋地用塑料排水排污管的消费量占塑料管总消费量的12%不到，这就预示着在国内埋地排水排污用塑料管行业存在一个潜力巨大的市场。况且我国的人均水资源和污水处理量与欧洲相比还有相当差距。近年来，我们国家已越来越重视环境保护和环境治理问题，尤其是水资源的保护和治理问题。截止到2004年，中国已成为了“中度缺水国家”，每年因为缺水而造成的工农业损失高达3000亿元人民币，经济发展和环境保护的矛盾日益突出。因此，我国目前的水资源的现状也为埋地排水排污塑料管的大量推广使用提供了历史性机遇和客观条件。1．大口径塑料埋地排水排污管的国内外动态根据发达国家的经验，塑料管按质量计，应用量最大的领域在室外的埋地排水排污管，据欧洲97年的调查，塑料管总用量226.4万吨中用于排水排污的为127.4万吨，占到56.2%，这是因为现代化的国家需要建设一个庞大的遍布城乡的排水排污管道系统，不仅生活排水、工业排水要进入这个管系，另外更多的雨水也需要通过这个排水系统收集处理和输送。我国过去在埋地排水领域应用塑料管较为落后，原因一是我国过去对于环保不够重视，管系建设投资不足，多用传统的平接口水泥管，二是塑料埋地排水排污管其设计施工和验收需要全新的规范，我国过去研究应用经验不足，一直没有制定，因此，前几年有几家企业引进进口生产线后，难以打开市场，只停留在做个别试验工程的阶段，近几年来我国塑料埋地排水排污管市场开始起步，被认知，国家级的设计施工工程已陆续报批，塑料埋地排水排污管已成为新的投资热点，而大口径结构壁管更成为其中的首选。相对于用于燃气输送和自来水输送的实壁压力管道而言，通常用于排水排污用途的塑料管材大多为结构壁管材，即管壁为具有特定形状的非承压管道。原因是埋地排水排污用途的塑料管材主要承受来自管材外部的载荷，而不同于实壁管材主要承受管材内部的载荷。对于承受外部载荷的塑料管材而言，管材的环刚度是一个重要指标（但不是唯一要求的指标）。环刚度越高，则表示管材承受外部载荷的能力越高；反之，管材的环刚度越小，则表示管材承受外部载荷的能力越低。根据材料力学的理论，管材的管壁设计成1具有特定的结构，管材既能具有很好的力学特性，又能大大降低管材的重量（即生产用料），从而降低成本。这也是各种结构壁管（不管哪种形式的结构壁，如波纹管，中空壁缠绕管等）之所以采用结构壁的根本理论原因——尽可能多得降低管材重量。一般情况下，依据欧洲标准草案PrEN13476，结构壁管可分为A型管和B型管，A型管具有平滑的内外表面，并且又可分为A1型和A2型两种，A1型管壁为多层结构或轴向中空，如PVC芯层发泡管；A2型管壁为螺旋或径向中空，如中空壁缠绕管。B型管具有平滑的内表面，实芯或中空的螺旋或环形肋的外表面，常见的如双壁波纹管，聚乙烯缠绕增强管（克拉管），螺旋缠绕式“波纹管”等。从管材的生产工艺讲，结构壁管的生产工艺有直接挤出成型和缠绕成型两种成型工艺。采用直接挤出成型工艺的结构壁管又有双壁波纹管和环形肋管两种，这两种管材的优点是整体性好，重量轻，且产量高，连接方便可靠，但因为挤出生产工艺的技术含量高，设备造价高，投资规模较大；缠绕成型的结构壁管可分为中空壁螺旋缠绕管和螺旋缠绕式“波纹管”，这两种管材的优点是其一可以轻易生产较大口径的管材；其二生产缠绕管的设备简单，投资很小。但缠绕成型的管材生产工艺的缺点也很明显：由于熔接缝较长，熔接的可靠性难以控制和测量。而且由于采用缠绕熔接工艺，回收料和填充料的使用受到很大的限制（由于回收料和填充料的性能较差，回收料和填充料使用较多时，熔接缝的熔接强度会更低，从而导致管材的强度较低）。其中，采用缠绕成型工艺生产的中空壁缠绕管每米重量较高，生产效率低，这就必然导致生产成本居高不下，从而大大降低管材的市场竞争力。正是由于上述原因，以双壁波纹管为代表的直接挤出成型生产工艺，一经研制开发成功，便被众多管材生产企业大量应用，为大规模生产和使用塑料埋地排水排污管材奠定了坚实的基础，从而极大地推动了塑料埋地排水排污管材的推广应用。从大口径塑料埋地排水排污管在国外的应用情况看，应用量最多的是欧洲和美国。尤其是美国，甚至都有专门的聚乙烯波纹管协会（CPPA），由此也可以看出聚乙烯波纹管在美国的应用情况。在众多的结构壁管中，究竟应该选择哪一种类型的管材，要根据各国资源状况，工程的技术要求及城市规划等条件不同而有所差别。但从综合角度来看，由于双壁波纹管所具有的明显优势，世界上大多数国家，排水排污管中应用最多的还是双壁波纹管。我们认为，在上述几种结构壁管中，除非在工程需求的管材直径大到波纹管生产有较大困难的情况下（比如直径超过1200mm），应该优先选择双壁波纹管。而如果采用缠绕成型工艺生产的管材（如中空壁缠绕管），由于管材本身的质量，米重（成本）和生产效率的原因，将很难与双壁波纹管竞争。在建设部2002年发布的关于《淘汰落后的产品，推广使用新型建材》的文件中，明确提出，1200mm以下口径的埋地排水排污管优先选用双壁波纹管，超过1200mm可使用玻璃夹砂管、聚乙烯缠绕增强管和中空壁缠绕管等管材。2．大口径埋地排水排污管生产设备的国内外动态就各种结构壁管的生产设备而言，不同的管材种类，相应的生产设备也大不一样。缠绕成型的结构壁管生产设备，国外在上个世纪70年代便已推出，而我国企业1995年参考韩国技术开发了螺旋缠绕成型设备，但市场未能打开。后来，国内引进了德国KRAH公司成套技术和设备，于1999年投产。此后，国内又有2家企业相继引进了KRAH公司的技术，逐步打开了超大口径管材的市场。近年来，韩国一些公司极力向我国推荐一种中空壁缠绕管生产线，由于中空壁缠绕管技术含量低，设备简单，造价低，投资小，我国很多塑料机械厂家，纷纷仿造了中空壁缠绕管生产线。但由于这种管材本身的诸多缺点，中空壁缠绕管生产企业的情况并不乐观，许多生产企业面临着很大的市场压力。最近市场还上出现了一种缠绕式“波纹管”生产设备，用来生产一种前文提到的缠绕式“波纹管”。这种“波纹管”从外观看与直接挤出成型工艺生产的真正的波纹管非常相似，即管材内壁是平滑的表面，外壁呈“波纹状”。其实这种“波纹管”与挤出成型的2波纹管有着本质的区别：首先从成型工艺讲，它仍然属于缠绕管，自然它具有上述缠绕管的特点；其次从管壁结构讲，它的“波纹”状并非像挤出成型工艺生产的波纹管，它的“波纹”是非封闭的螺旋状结构，而真正的波纹管是封闭的环状结构，这两种结构的力学特点是截然不同的。所以缠绕式“波纹管”具有的力学性能（不论是径向的抗弯强度，还是轴向的抗拉强度）与波纹管相比仍有很大的区别。事实上，这种缠绕式“波纹管”并非什么新技术，早在我国70年代末、80年代初就已经有了这种管材的生产设备，最早是由沈阳塑料研究所和北京化工大学共同开发的，但始终没有推广开。直接挤出成型的双壁波纹管生产线有PE和PVC两种。由于PE和PVC这两种材料的加工性能的不同，生产PE和PVC双壁波纹管的生产设备也有很大的不同。其中PVC由于材料特性的原因（如流动性差），管材的口径和波峰高度都受到了限制，故PVC双壁波纹管多为500毫米以下口径。国外生产双壁波纹管设备的企业主要有：科玛、尤尼克、赫格勒、德罗斯巴赫、富朗克斯等，国内第一条PE双壁波纹管是在1997年由“山西塑料总厂”引进的“科玛公司”生产线（型号为CORMA2020机型），后安徽国风也相继引进了“尤尼克”、“科玛”的PE双壁波纹管生产线，但生产能力远远不能满足我国市场的需求，且国外进口设备价格昂贵。最近几年，国内一些有实力的塑机企业已经开始了大口径双壁波纹管生产线的研究开发。这些企业在借鉴吸收国外先进生产设备的基础上，通过技术攻关，对比国外各种设备的优缺点，利用优势互补，成功推出了具有国际先进水平的大口径双壁波纹管生产线。其中，潍坊中云科研公司的PE双壁波纹管生产线凭借领先的技术指标，可靠的品质，以及极其稳定的运行记录，获得了用户的高度认可，市场占有率遥遥领先。目前，该公司直径达1200mm的双壁波纹管生产线正处在研制开发之中。一旦该技术取得成功，将进一步拓宽国内PE双壁波纹管的应用领域。3．选购大口径塑料埋地排水排污管生产设备要注意的几个问题前面介绍了各种埋地排水排污塑料管材在国内外的发展和应用概况，以及各种形式的管材的性能特点和生产工艺。由于国内存在的巨大的排水排污塑料管的市场，直接导致了对塑料排水排污管道的需求剧增，国内已有众多具有相当实力的塑胶公司和上市公司纷纷涉足这一在塑料管消费量中份量最大的排水排污管市场。正如前文所述，面对各种形式的结构壁管，在市场经济环境下，如何使自己的产品更具有竞争力，从而在市场竞争中脱颖而出，获得更大的市场份额，是所有已经涉足和将要涉足大口径塑料埋地排水排污管材生产的企业最关心的问题。使产品在市场中有竞争力，可能涉及到企业的管理水平，原材料的选购，生产规模，生产工艺，生产设备等诸多因素。本文仅从管材类型和生产设备的角度进行分析和比较，究竟选择何种类型的结构壁管，什么样的生产设备可达到质量过硬，成本更低，效率更高的目的，从而提升产品的市场竞争力。3．1要确定选择什么样的管材生产设备，对管材生产企业而言，首先是要根据市场的需求和各种管材的特点，以及企业自身的具体情况，确定到底选择生产哪种类型的管材。不论选择哪种形式的管材，要使产品具有竞争力，一项重要的工作是在满足质量要求的前提下，降低产品的成本。所有已经从事塑料管材生产的企业都清楚，在塑料管材的总成本中原材料成本占据了管材总成本的75～85%左右，如前文之所述，双壁波纹管之所以得到比其它形式的埋地排水排污管更大更快的发展，更广泛的工程应用，除了产品性能，生产效率之外，一个最重要的因素，就是双壁波纹管这种管壁结构使其与其它管壁结构的塑料埋地排水排污管相比，可以做到同样环刚度下，重量更轻，即满足一个工程需要的原料更少，自然成本就更低，与其它管壁结构的塑料管材在竞争时，就会占有极大的成本优势。这也正是为什么一些有实力的厂家要花费数百万元乃至数千万元（进口生产线）选择生产双壁波纹管，而不是选择花费数十万元去做中空壁缠绕管的一个最根本的原因。因为除产品性能、生产效率这二个因素外，即使双壁波纹管生产线的设备投资要3远高于中空壁缠绕管设备投资，但分摊到每米管材当中，设备投资的成本与管材总成本相比，几乎可以忽略不计。3．2目前国内应用比较多的两种管材为双壁波纹管和中空壁缠绕管。这两种管材以及管材的生产设备各有自己的优势和劣势，在应用当中应选择何种管材，应根据具体情况而定。但笔者在和有关业内人士交流时，发现有些厂家，尤其