鋼絲網骨架聚乙烯複合管是在聚乙烯（ＰＥ）管的基礎上研發出的複合管（guǎn）道產品，是我國（guó）自主研發的新（xīn）型管材［１］。這（zhè）類管材是以高強度鋼絲左右螺（luó）旋纏繞成型的（de）網狀骨架為增強（qiáng）體，以高密度聚乙烯（xī）（ＰＥ－ＨＤ）為基體，用高性能粘（zhān）接樹脂將鋼絲骨架與內、外層（céng） ＰＥ－ＨＤ連接在一起［２］。它結合了鋼材本身高強度（dù）、高剛度、低成本的優勢和塑料質量輕、運輸與施（shī）工（gōng）便（biàn）利（lì）、耐腐（fǔ）蝕的特點，具有良好的綜合性能。
目前，鋼絲網骨架聚乙烯複合管采用的產品標準為ＣＪ／Ｔ１８９—２００７《鋼（gāng）絲網骨架塑料（聚乙烯）複合管材及管件》，工作（zuò）壓力範圍為０．４～３．５ＭＰａ，多采用電熔管件連接或金屬扣壓式連接。如果采用（yòng）多根高強度鋼絲分層纏（chán）繞製造（zào）直徑較大且壓力較高的鋼絲網骨架聚乙烯複（fù）合管，可應用於中高壓工業領域。但由於（yú）現有中高（gāo）壓力鋼絲網骨架聚乙烯複合管連接技術方（fāng）麵的“瓶頸”，導致現有的鋼絲網（wǎng）骨架聚乙烯複合管在中高壓管道領域的應用受到限製，而隻能（néng）大多應用於低（dī）壓管道領域（yù）。因此，迫切需要管道製造企業和專（zhuān）業機構進行創新研究，攻克（kè）鋼（gāng）絲網骨（gǔ）架聚乙（yǐ）烯複合管中高壓連接技術難題，擴大鋼絲網骨架聚乙烯（xī）複合管的應用領域。
１鋼絲（sī）網骨架聚乙烯（xī）複合管連接技術現狀
到目前止，鋼絲網骨架聚乙烯複合管材已（yǐ）應用了１０年多（duō）的時間。目前鋼絲網骨（gǔ）架（jià）聚乙烯（xī）複合管材的連接方式主要有電熔管件連（lián）接和金屬扣壓（yā）連接２種類型。一般情況下，管道係統內的流體在轉彎、截麵（miàn）突（tū）變處會產生很大（dà）的軸（zhóu）向推力，因此鋼絲網骨架聚乙烯複合管連（lián）接處易集中出（chū）現品質（zhì）問題。
１．１ 電熔管件連接（jiē）
電熔管件連（lián）接是把電（diàn）熱絲（sī）預埋在ＰＥ管件基體（tǐ）內，焊接時將電（diàn）熔管件套在待接的管材上（shàng），通（tōng）電使（shǐ）電熱絲發熱，從而熔化（huà）管件的（de）內表（biǎo）麵和待焊管材外表麵，冷卻（què）後使之融（róng）為一（yī）體（tǐ）
當鋼絲網骨架聚乙烯複合管材承受內壓時，鋼（gāng）絲形成拉應力。在電熔管件連（lián）接下（xià），鋼絲網骨架聚乙烯複合管的端部鋼絲端頭並（bìng）沒有固定到管件上，鋼絲是（shì）依靠鋼絲和周圍粘接樹脂之間的（de）粘接力固定的。也（yě）就是說鋼絲中（zhōng）承受的拉力是依靠鋼絲和粘接樹脂之間的粘接拉住的。電熔管件連接隻對鋼（gāng）絲網骨架聚乙（yǐ）烯複合管（guǎn）材的外層進行連接，承壓（yā）範圍較低，使用（yòng）壓力一（yī）般限製於１．６ＭＰａ以下。
電熔（róng）管件生產技術相對（duì）複雜，因此產品品質有較大（dà）區（qū）別（bié）。在連接施工過程中，受環境（jìng）、人員（yuán）技能、焊接設備、材料（liào）、管（guǎn）件（jiàn）結構及工（gōng）藝參數的影響，電熔管件焊接品質（zhì）控製難度較（jiào）大，安（ān）裝不好易發生電熔管件連接的虛焊、偏焊、過焊、斷絲等事故，進而可能出現管 道 連 接 的 斷 裂、焊 縫 漏 水 等 品 質 問 題，見（jiàn）圖 。
１．２ 金屬扣壓連接
金屬扣壓連接是將所有配套的金屬接頭通過（guò）扣壓機的模具施加收口力（lì），將其牢固地（dì）扣壓在所配套的鋼絲網骨架（jià）聚乙烯複合管上。這（zhè）種管件連接使用標準（zhǔn）的活（huó）套法蘭或金屬卡（kǎ）箍，將管路直接連接，可顯著節省時間，降低管接頭操作成本（běn），提高效率，可廣泛應用在石油開采、天然氣輸送、礦山、化工、民用輸水等工（gōng）程中。
鋼（gāng）絲（sī）網骨（gǔ）架聚乙烯複合管采用金屬扣壓連接可以滿足３．５ＭＰａ以內的連接技術要求。但這種連接在承壓（yā）能力較高時，長期穩定性較差，易（yì）發生管道係統金屬扣壓接（jiē）頭脫落（luò）、竄水、竄氣等問題，見圖２。
２連接技術分析與研究
２．１ 關（guān）鍵技術問題
鋼絲網骨（gǔ）架聚乙烯複（fù）合（hé）管管壁中帶有雙（shuāng）向成５４．７°的纏繞鋼絲，複合管所承受的內（nèi）、外（wài）壓載荷隻有通過ＰＥ塑料層傳遞到（dào）增強鋼絲網，才能充分發揮鋼絲網的增強作（zuò）用和承載能力（lì）。研究表明，由於鋼和（hé）塑料的彈性模量相差幾乎２００倍，複合管中約７０％的（de）載荷由（yóu）鋼絲承擔（dān），而ＰＥ塑料層除了承擔小（xiǎo）部分載荷外，主要起到密封、防腐和支撐結構的作用［４］。
目（mù）前，鋼絲網骨架聚乙烯複合管不論是電熔管件連（lián）接，還是（shì）金屬扣壓連接，都沒（méi）有把複合（hé）管（guǎn）材中承壓鋼絲（sī）進行有效連接，導致複（fù）合管（guǎn）的耐壓優勢發揮（huī）不出來，致使該產品僅能應用於中低壓管（guǎn）道領（lǐng）域。因此，要解決好（hǎo）鋼絲網骨架聚乙烯複合管在中高（gāo）壓連接的技術問題，關鍵是要（yào）解決好管材中鋼絲的連接。
２．２ 解決方案
鋼（gāng）絲 網 骨 架 聚 乙 烯 複 合 管 在 管 道 壓 力 超 過
１．６ＭＰａ時，通常使用金屬扣壓（yā）連接。在常（cháng）規的金（jīn）屬扣壓（yā）連接中，複合管中鋼絲與鋼製增強件（jiàn）之間的連接，靠的是鋼製增強件與複合管材內壁（bì）之間夾持力Ｆ１及Ｆ２，如圖３所示。
由於鋼絲（sī）網骨架（jià）聚乙（yǐ）烯複合管同其他管材一樣，會根據環境溫度的變化（huà）而產生熱脹冷縮現象。如果複合管材內的鋼絲兩端沒有固（gù）定，當管材承壓（yā）、卸壓或溫度變（biàn）化引起膨脹或收縮時，由於鋼絲與ＰＥ材質的膨脹係（xì）數不一致，勢（shì）必引起鋼絲（sī）與ＰＥ之間產生滑移。正常情況下（xià），當管材膨脹時，鋼絲端部會縮回到管材內部；當管材收縮時，鋼絲端部會（huì）重新伸出到管材端麵。但由於鋼絲的硬度（dù）遠大於ＰＥ，並且尖銳（ruì），鋼絲頭往往會改變方向，插（chā）入到ＰＥ層中。管材承壓（yā）卸壓的頻率越高，溫度變化越頻（pín）繁，這種現象發生的機率就越高，見圖４。
從鋼絲網骨架聚乙烯複合管的結構特點可知，隻有將複合管材（cái）中兩端的鋼絲連接在一（yī）起，才能解（jiě）決該複合管材在中高壓領域中的應用。因此，我們的解決（jué）方案就是采用特製鋼製增強件，將複合（hé）管材內每根鋼（gāng）絲（sī）在特製的鋼（gāng）製增強件端麵（miàn）拐角處產生一個接近９０°的拐彎，從而使鋼絲與特製的鋼製增強件之（zhī）間的連接牢固性增（zēng）強。其連接結構如圖５所示。
複合管材（cái）中鋼絲與特製鋼製增（zēng）強件之間的連接除受到特製增強件與（yǔ）管材內（nèi）壁之間Ｆ１及Ｆ２對鋼絲的夾持力外，在複合管材接頭端麵部位，還受到（dào）端麵ＰＥ與特製增強件之間的Ｆ３夾（jiá）持力。當管道承壓、管材因溫度變化或壓力變化而產生長度伸縮變化時，複合管材（cái）內（nèi）鋼絲幾（jǐ）乎不可能發生（shēng）滑移，確保複合管材連接部（bù）位牢靠，其連接強度甚至大於複合管體的爆破強度。鋼絲（sī）網骨（gǔ）架聚乙（yǐ）烯複合管這種新式（shì）連接技術滿足了中高壓領域的（de）應用要求，產品見圖６。對鋼絲（sī）管超強連接進行實驗室（shì）液壓實驗，按 ＧＢ／Ｔ６１１１—２００３對複合管（guǎn）道（dào）係統進行靜液壓實驗，如圖７、圖（tú）８所示。
從試驗結果來看，ＤＮ１６０、ＰＮ９．０鋼絲網骨架聚乙烯複合管進行２ 倍靜液壓實驗合格，再繼（jì）續升高至２１．３６ＭＰａ，產品仍然（rán）滿足要求，更進一步驗證了（le）鋼絲管超強連接（jiē）技術的可（kě）靠性。
２．３ 性能特點
（１）滿足中高壓複（fù）合管連接的需（xū）求（qiú）鋼（gāng）絲管超強連（lián）接由於鋼絲（sī）在端部有一個９０°拐角，
不會發生後（hòu）抽現象。因此，可用於更高壓力、更高溫度（dù）的介質輸送領域（yù）。滿足鋼絲（sī）網骨架塑料聚乙烯複合管材不同壓力連接的需求，尤其是在中（zhōng）高壓（yā）領域，擴展了產品應用範圍。
（２）提高產品連接品質相比常（cháng）規的金（jīn）屬扣壓連接，鋼絲管超強連接長期
穩定性好，克服了金屬接頭脫落及管道竄水（shuǐ）、竄氣等故障。
（３）降（jiàng）低（dī）生產成本
鋼絲管（guǎn）超強連接強度依靠（kào）的是鋼絲產（chǎn）生９０°拐角後（hòu）與特製鋼製增強件之間的連接，對特製（zhì）鋼製增強件的長度（dù）要求不高。另外，該連（lián）接技術不需要（yào）鋼絲網骨架聚（jù）乙（yǐ）烯複合管封口處理，節省封（fēng）口環工（gōng）序環節（jiē），整體上降低生產成本。
（４）現場施工快捷（jié）方便電熔管件連接和金屬扣壓連接（jiē）對複合管（guǎn）材的（de）橢（tuǒ）圓、壁厚控製要求嚴格，管材連接時對超差的複合管材需要輔助工（gōng）具調整。鋼絲管超強連接（jiē）主要是在管材生產企業內部進行加工，現場施工僅僅把管道連接的金屬法蘭或金屬卡箍連接，現（xiàn）場施工快捷方（fāng）便。
３ 工程（chéng）案列分析
在湖（hú）北省恩施（shī）三峽大壩的上遊，地處高山深溝地形（xíng）。當地居民飲（yǐn）水困難（nán），主要在山坡上挖集水池，靠收集山坡（pō）上流下的地表水生活。在當地一座垂直高７８０ｍ多（duō）的山上，有一水質較好的水（shuǐ）庫，適用於飲用。當地政府部門（mén）為改善居（jū）民的飲水條件（jiàn），計（jì）劃利（lì）用山上的水庫（kù）為附近居民提供水源。該供水工程需從高約７８０ｍ的水庫取水（shuǐ），靠自流向下，經過（guò）山（shān）溝最底部（bù），然後再向上７３０ｍ，為位於另一垂直高為７３０ｍ的小鎮居民供水。整個供水管路從取水口到用水處有（yǒu）５０ｍ左右的落差，供（gòng）水管路總體走向呈“Ｕ”形。供水管路設計為ＤＮ１６０，管道承壓約為８．０ＭＰａ。
正常情況下，這種高壓供水（shuǐ）管路（lù）通（tōng）常要選用鋼（gāng）管。但由於當地山高溝深，交通條件有限，運輸困難，而且山坡上管道安裝更困難，當地常年潮濕多雨，管道防腐問題也突出。
高壓力鋼絲網骨架聚（jù）乙烯複合管具有（yǒu）耐腐蝕性能好，適於當地潮濕多雨的氣候條件，內壁光（guāng）滑，流阻小，不（bú）結垢，管材柔韌性好，適於當地山高（gāo）溝深崎嶇不平的地形，管材（cái）輕便，方便施工等優勢，適（shì）於當地的環境。因此，在此供水（shuǐ）管路中，最終確定選用高壓力鋼絲網骨架聚乙烯（xī）複合管，管材規格為 ＤＮ１６０，壓力等級為９．０ＭＰａ，見圖９。
在鋼絲網骨架聚（jù）乙（yǐ）烯複合管的連接方式中（zhōng），普通的金屬扣壓連接難以能達到８．０ＭＰａ的要（yào）求，所以本項目選用鋼絲管超強連接。在管路設計中（zhōng），配套（tào）一定的排氣閥、安全閥等配件，保證整個管道安全可（kě）靠。該供水管道工程項目已於２０１５年正（zhèng）式（shì）通水使用。
４ 結論
（１）通過對（duì）目前鋼（gāng）絲網骨架聚乙烯複合管（guǎn）連接技術的分析，得出複合管材受（shòu）限於低壓管道領域應用的主要原因是管材中起承壓作用的鋼（gāng）絲沒有有效地連接；
（２）根據對鋼絲管超強連接實驗結果表（biǎo）明，將鋼絲管連接端部的鋼絲固定，致使（shǐ）鋼絲管在承壓時不被抽動，有效地解決（jué）了鋼絲管材中鋼絲的（de）連接的問題；經（jīng）過耐（nài）壓試驗達到（dào）２１．３６ＭＰａ，表明（míng）鋼絲管（guǎn）這（zhè）種超強連接技（jì）術是可行的；
（３）通過在湖北恩施山區供水工程中實際（jì）應用，驗證了鋼絲網骨架聚乙烯複合管這種超（chāo）強（qiáng）連接技術可靠的，它能解決了鋼絲網骨架聚乙烯複合管中高壓連接（jiē）技術難題，助推鋼絲網骨架聚（jù）乙烯複合管（guǎn）道行業（yè）的健康發展。
