二、大口径钢波纹钢管概况

1、世界大口径钢波纹管发展史

钢波纹管的研究时间最早源自英国的1874年；1913年，世界首条钢波纹管涵道在苏格兰爱丁堡诞生并用于农田灌溉； 1896年，美国进行了钢波纹管通道、钢波纹涵管的可行性研究，1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用钢波纹管通道进行实体测试；1929年加拿大首座钢波纹管用于一煤矿中的瓦斯抽放管；1931年澳大利亚首次建成8米汽车通道一座；1990年日本高速公路设计规范制定了钢波纹管设计技术规范；韩国自1997年开始研究钢波纹管生产，他们主要采用北美技术，生产推广还算快速，到2004年已相继建设了700余处波纹管涵洞；目前，非洲一些国家的道路建设也已经开始采用了钢波纹管。随着钢波纹管在世界各地的安装使用，证明了此种钢结构在各种使用情况下的通用性，而且就目前看，其使用寿命有的已超过了设计寿命。

2、国内大口径钢波纹管发展史

早在1965年，云南公路局在滇缅公路的大修工程中曾挖掘出一段钢质波纹管的过水涵管，被证实是在二次大战期间美国进口安装的；1998年9月在上海浦东高桥地区曾挖掘出一段直径为1米的过水波纹管涵洞，被考证为1948年安装，用于军事便道；八十年代山西朔州平朔线安家堡煤矿附近安装了双孔波纹板拱型通道；1997年，中交第一公路勘察设计研究院(原交通部第一公路勘察设计院)在青藏公路多年冻土地区率先安装了3道（2道整体式、1道拼装式）波纹管涵，之后大兴安岭加漠公路采用了100余道管涵；国道214线青康公路姜路岭清水河段也随后安装了各种尺寸钢波纹管涵，并在2001～2002年推广到西宁久治公路大武至久治段、花石峡至达日公路、二指哈拉山至尕海等公路建设中，至2002年，此四个公路项目共累计使用了418道钢波纹管涵；1998～1999年上海市在上海四号线、浦东国际机场中采用了钢质波纹板通道； 2002年，内蒙古、河北、青海、宁夏、新疆、西藏等省市区的公路建设中使用钢波纹管涵2000多道，由此，钢波纹管在涵洞方面得到广泛应用。

为推广钢波纹管涵洞技术，指导钢波纹管涵洞设计与施工，2000年～2003年，中交第一公路勘察设计研究院开展了交通部标准规范专题“公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究”，形成了4个研究分报告和总报告，并根据研究结果推荐了公路单管钢波纹管涵洞设计通用图；2005年1月18日，受交通部公路司的委托，中国工程建设标准化协会公路工程委员会在西安组织召开了“公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究”专题审查验收会，同年4月12日，陕西省交通厅在西安组织召开了“公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究”课题鉴定会。在随后几年，由中交第一公路勘察设计研究院牵头，以国内最早生产钢波纹涵管的几家企业为主，加强了对钢波纹管涵洞适用条件、受力分析、设计及防腐技术与施工工艺的研究，到2010年，国内产生了最早的钢波纹管交通部部颁行业标准JTT 791-2010《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》，并于2011年3月1日开始实施。

国内第一部有关钢波纹涵管的著作是：公路设计与施工新技术系列--公路钢波纹管涵，由李祝龙编辑，由人民交通出版社出版发行于2007年。李祝龙也是交通部JTT 791-2010 标准的最主要起草人。

3、国内大口径钢波纹管生产厂家

大口径钢波纹管生产较早、规模较大的生产厂家有3家，他们是：南京联众建设工程技术有限公司、青海路拓工程设施制造有限公司、衡水益通金属制品有限责任公司。这三家企业都参与起草了国内最早的钢波纹管行业标准《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》，他们钢波纹管的年生产量当前都在几万吨水平。

随着大口径钢波纹管行业的规范和发展，全国先后建立了50余个规模不同的钢波纹管生产企业，这些企业年产量多在几千吨到几万吨不等，从地域来看，光衡水地区的钢波纹管生产企业就占了多一半，而且国内其它地区新上的钢波纹管企业也多为衡水人外出建厂，可以肯定地说，衡水地区已成为国内钢波纹管最大的生产基地。

国内钢波纹管主要生产企业情况（略）。

4、大口径钢波纹管规格参数

当前国内波纹管生产企业一般按交通部JTT 791-2010 标准组织生产，其规格参数如下：

（1）钢板一般采用普碳钢、锰钢钢板；

（2）钢波纹管直径一般在Φ400mm----Φ8000mm之间，波纹管钢板厚度按行业标准以及施工规范制定，一般在2.5mm----8mm之间；

（3）钢波纹管波高一般采取25mm、50mm、55mm等，波距一般采取125mm、150mm、200mm等，对于要求高承压、高刚度的场所，可加大波高波距、改变钢板材质及厚度等；

（4）直径2米以内钢波纹管以整管结构、法兰连接为主；

（5）直径2米以上钢波纹管以波纹板拼接为主，可两拼、三拼，目前最多为八拼（圆周方向八块弧形钢板拼成整圆）；

（6）跟据用户要求，可制成拱形、弧形以及特殊形状；

（7）钢管内外表面一般采取热镀锌表面防护，镀锌层附着量应大于600g/㎡（相当于镀锌层厚度大于84um），一些客户为提高防护效果，往往要求镀锌表面再增涂一道或多道沥青涂料。

5、大口径钢波纹管主要应用领域

(1) 公路涵洞波纹管：主要包括各种过路管涵、桥涵；

（2）煤矿用管：各种地埋管道、瓦斯抽放管、通风管、安全通道等；

（3）市政基础设施：各种地埋管道，特别是大口径给排水管道等；

（4）仓储用罐：各种粮仓、水泥仓等仓体。

（5）化工管道；

（6）石油天然气管道；

（7）船舶、核设施等管道；

（8）其它管道。

6、热浸塑大口径钢波纹管的由来

从上面介绍不难看出，不管是国内还是国外，大口径钢波纹管主要是用于地下敷设管路，与它接触的是土壤以及管内介质，它需要承受来自于地面行车以及土壤的压力，还有管内介质（油、水、气、化工废液等）的冲刷，损坏失效方式一般为压力变形、表面腐蚀穿孔等。目前，在地埋管线应用领域，业界人士已形成如下共识：

（1）波纹管的刚度要比同规格普通钢管的刚度有很大程度的提高；

（2）钢管表面采用热镀锌处理，可以延长钢管使用寿命，但对于地埋管，热镀锌管远不如塑料管耐用，或者应该确切地说，热镀锌层在土壤里会形成原电池导致钢管腐蚀加剧，热镀锌工艺并不适合地埋管防腐。

由于热镀锌工艺并不适合地埋管防腐，这也就是目前很多地埋管已经大量采用普通

塑料管、塑料波纹管的主要原因。当然，对一些要求具备一定承载力的场合，塑料管的强度是远远达不到要求的，这就使得国内一些钢管涂塑企业应运而生了。

国内早期的钢管涂塑一般采用静电喷涂方式，其塑料层都很薄，一般都在100um以下，附着力也低，抗磨损、防腐蚀效果很差，只能用于美观装饰及短期防护，不能用于防腐蚀。随着科技的发展，目前国内已有了热浸塑钢管、衬塑钢管等产品，其塑料层都在300um以上，既耐磨又抗蚀，在目前地埋管领域正在得到大力推广，其发展前景非常广阔。

能把热浸塑工艺应用于大口径钢波纹管，这是我们的一大创新，目前国内并没有该种产品，我们集合了钢波纹管刚度大的优势以及热浸塑远比热镀锌防腐性能优越这两大优势，创造性地诞生出“热浸塑大口径钢波纹管”这一实用新型产品，相信经过试生产、性能测试以及用户使用等一系列程序，该产品必将能够快速推入当前市场。

三、钢管热浸塑技术

1、钢管热浸塑技术的发展

钢管热浸塑是把钢管预热，采用流化床方式将钢管插入塑粉中，让塑料粉末均匀地附着在钢管内外表面并形成塑料保护层。钢管浸塑是对钢管内外表面进行防护处理的一种塑料涂覆工艺。钢管热浸塑技术是防腐技术的新发展，是高分子聚合物材料的新使用。

早在1952年，德国Hoechst公司所属的Knapsack Griesheim公司发明了流化床金属浸塑工艺。他们利用流化状粉未塑料，在金属表面形成有机膜，从而获得具有装饰、防腐、绝缘等优良性能的钢塑复合产品，当时所采用的涂装材料为聚乙烯。1957年，日本从Knapsack Crisheim公司引进了浸塑设备，并进行了改良。我国在金属浸塑方面的研究始于上世纪60年代初，科研机构对热固性环氧粉末进行了流化床涂装研究，并取得成功，但上世纪八十年代以前仅局限于手工浸塑工艺，产品也仅局限于机电产品的绝缘与防腐。1987年，冶金部派员考察，从日本仲田株式会社引进了大型自动浸塑生产线，浸塑产品扩展至高速公路隔离栅、商场货架、养殖笼网及生活用品等。金属浸塑工艺因其自动化程度高、耐候性强，且无污染，现已成为涂装业中的一枝奇葩，有着广阔的发展前景。

2、钢管热浸塑常用的塑料粉末种类

根据钢管使用性能的不同，所需的粉末涂层种类也就不同，常用的粉末涂层主要包括以下几种：

（1）防腐型的环氧粉末涂层

该涂层适用于海水管道、原油管道以及钠离子交换器等，能有效地抵抗氯离子、氧分子的侵蚀，以及磷酸、草酸、硼酸以及稀盐酸的侵蚀，化学性能稳定。

（2）重防腐型环氧粉末涂层

该涂层的显著特点能抵抗高浓度的盐酸，强碱介质的腐蚀，性能稳定。

（3）卫生型的聚乙烯涂层

一般地说，聚乙烯涂层用于饮食系统，这是人们较为接受的事实。卫生型的聚乙烯涂层无毒，耐自来水、污水中矿物质的侵蚀，物理、化学性能稳定。

（4）防腐型的聚乙烯涂层

该涂层的特点强调了它的防腐性，它适用于9O％以上硫酸管道，在二氯乙烷、氯乙烯等介质中，涂层性能稳定。尤其在含氯化氢的氯乙烯介质中，表现出优越的稳定性。

（5）聚氯乙烯涂层

此涂层具有很强的耐酸稳定性，耐无水氢氟酸，饱和盐水侵蚀，耐紫外线，化学稳定性好。

（6）环氧改性酚醛涂层

一般的粉末涂层耐温最高达90℃左右，而环氧改性酚醛涂层耐温可达200℃，热变形温度达273℃。而且具有惊人的化学稳定性，对于目前几乎没有什么涂层可以抵抗的冰醋酸、氧氟酸、卤代烃之类的强腐蚀性介质，该涂层能经受考验，显示了出乎人们意料的使用价值。此外还具有质地坚硬、表面光滑、耐磨性好的特点，可取代搪玻璃、聚四氟乙烯衬塑层。

（7）其它涂层

正在应用中的涂层还有三氟氯乙烯、聚氟乙烯、聚苯硫醚、尼龙、聚丙烯等，在不同的场合发挥各自的特点，显示其各自的功能。还有一些新的涂层材料目前也正在开发之中。

值得强调的是，上面提及的粉末涂料都是国内自己开发，自己生产，原料来源立足于国内，改变了依赖进口的被动局面。

3、国内热浸塑研究部门、生产厂家及粉末材料厂家

（1）当前国内热浸塑主要研究部门情况

国内对热浸塑研究较深入的部门是郑州金属涂塑研究所。

主要研究部门情况（略）

（2）当前国内热浸塑主要生产厂家情况

当前国内热浸塑生产厂家约500余家，南方多集中在广东、上海、重庆、湖北、江苏地区，北方集中在山东、天津、河北区域，河北省又以衡水、保定（雄县）最多。

国内热浸塑主要生产厂家情况（略）

（3）当前国内粉末材料生产厂家情况

当前热浸塑生产用的塑料粉末以聚乙烯类、环氧类粉末较多，国内生产厂家以廊坊最多，而粉末质量以燕美和富华化工生产的粉末为最好，质量接近国际标准，户外使用寿命可达十几年。正因为该粉末有此优点，国内热浸塑技术由此才得到推动。

国内粉末材料厂家情况（略）

4、钢管热浸塑工艺流程

工艺前处理（除油去绣）——预热——热浸塑——固化——成品

钢管热浸塑前先喷砂处理，让表面达到一定涂装等级，之后把钢管加热到一定温度，内外表面达到活化状态，浸入活性塑粉炉让其内外表面吸附一层厚厚的塑料层，然后再进行加热固化，固化后的钢管内外表面分别形成厚厚的塑料层，既光亮，又美观。

5、钢管热浸塑产品参数

（1）热浸塑涂层材料：PE(改性聚乙烯)或EP(环氧树脂)

（2）通用颜色：黑色、灰色、蓝色、红色、白色、绿色

（3）涂层厚度：PE(改性聚乙烯)涂层厚度为300um—1000um；

　　 EP(环氧树脂)喷涂厚度为100um-400um。

（4）钢管热浸塑产品规格：DN15—DN2000（及以上）

（5）连接方式：主要包括丝扣（DN15-DN100）、沟槽（DN65-DN400）、法兰（适用任意口径）、焊接式、承插、管节、密封连接等。

6、钢管热浸塑使用性能要求及执行标准

（1）钢波纹管总体执行交通部2011年颁布的部颁行业标准JTT 791-2010《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》。

（2）钢管材质要求：一般执行国家标准“GB/T 912-1989《碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带》”以及相关焊接钢管、螺旋焊管、无缝钢管等专项标准。

（3）具备优异的防腐蚀性能。这是最关键指标，检查此项指标一般按照产品行业归属、执行行业相关标准中关于涂层部分的质量要求。如：给水管执行“CJ/T120-2008《给水涂塑复合钢管》”、煤矿管执行“MT181一88《煤矿井下用塑料管安全性能检验规范” 》等。

（4）外形尺寸要求。作为产品，外观尺寸及表面质量必须合格。主要包括尺寸公差、色泽、板材厚度和涂层厚度、接头类型及质量、包装情况等。

（5）涂层粉末检测标准：

热浸塑聚乙烯粉末主要检测执行标准见表1，

热浸塑环氧树脂粉末主要检测执行标准见表2。

表1. 热浸塑聚乙烯粉末主要检测执行标准表

表2.热浸塑环氧树脂粉末主要检测执行标准表

（6）由于热浸塑钢管在工厂生产后要经过发货、输送、保管，而后铺设在土中或与气液介质接触，所以还要求具有各种物理强度。

A、耐冲击、耐磨损性，以防止浸塑层受外伤造成缺陷处会集中受到腐蚀。

B、承压性能。埋设在土壤中的浸塑钢管会受到来自填土高度的压迫，过路管还要受到过往车辆的压力，必须具备一定的承压能力。 　

C、绝缘性及耐阴极剥离性。电阻值越高，其越抗原电池化学侵蚀能力越强；如果涂层缺陷连接起来会出现以涂层缺陷为中心的剥离现象，这被称为阴极剥离现象。

D、涂层附着力。在各种环境中长时间保持浸塑层的粘着性。

E、耐温性。需要承受70～80℃或接近100℃的高温以及-40～-50℃超低温的广泛温度环境，要具备一定的耐久性。

F、浸塑层的拉伸强度、延伸率等。

G、对于暴露在大自然状态的热浸塑钢管还要考虑耐候性，不易老化。

（7）在铺设现场焊接部位应具备修补性，浸塑层本身损伤也要易于修补。

7、钢管热浸塑产品主要应用领域

浸塑产品近年来悄然走俏，我国的浸塑产品涉及到公路、铁路、城市管理、园林、农渔业、旅游业、住宅建设、医药卫生、以及日用品等多个领域。钢管热浸塑产品具体应用方向为：

(1) 各种电缆套管；

（2）各类水管；

（3）煤矿用管：各种地埋管道、瓦斯抽放管、通风管等；

（4）市政基础设施类地埋管道，主要是直径1米以内给排水管道等；

（5）化工管道；

（6）石油天然气管道；

（7）船舶、核设施等管道；

（8）其它管道。

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