大直径塑料压力管发展空间广阔
□ 伟星集团 王登勇 北京塑料工业协会 张玉川
国内外塑料管的应用都是从较小直径起步，逐步向较大直径（本文指直径800mm以上）发展。研究证明塑
料管较传统管道可显著减少碳排放，出于对环境保护的重视，近年国际上出现发展大直径塑料管的趋势。
市场需求日增
大直径塑料管包括压力管和无压管两大类，其中大直径无压塑料管都用结构壁管，包括全塑料的缠绕熔接
结构壁管和钢增强缠绕熔接结构壁管两大类，主要用于埋地排水管、雨水利用工程等。国内已经很成功制造了大
直径无压塑料管，实际应用的最大直径为2500mm，目前绝大部分采用聚乙烯（聚丙烯缠绕熔接结构壁管在试验阶
段）塑料管。
目前大直径塑料压力管的应用国内外都还比较少。我国市场上只有聚乙烯实壁管一种，最大直径达到1600mm，
其中800～1200mm的应用较多。国外市场上主要是聚乙烯实壁管，最大直径达到2000mm，近年国外开始少量应用
缠绕熔接方式制造的大直径塑料压力管。
大直径压力管道的市场非常庞大，尤其是在经济蓬勃发展的中国。我国各地建设中的输水工程、引水工程、
排海管道、灌溉管道都需要大量可靠、卫生、耐久又有利环境保护的大直径管道，但现在采用的传统压力管道并
不能都满足这些要求，例如：通常采用最多的混凝土管道和球墨铸铁管道都可能影响水质，在腐蚀性环境（如沿
海高盐分土壤管）中都难保证耐久。尤其在要求“抗震设防”的地区目前采用的刚性传统管道是有高风险的（我
国大城市大部分属于必须进行抗震设计的“抗震设防烈度”6度以上地区）。如果我国塑料管道业能够提供性能优
良又经济的大直径塑料压力管，市场前景将非常广阔。
近年我国大直径塑料实壁管的应用越来越多，例如2006年北京铺设了直径1000mm的聚乙烯中水管道；2008
年江苏滨海8.3km排海工程采用1000mm 聚乙烯管（沉海段5.7km）；2008年大陆到金门12.6km输水工程用800mm
聚乙烯管（沉海段4.5km）。
发展存在难点
1． 成型困难 传统上制造承受内压的实壁管都采用挤出成型工艺，但是这种工艺很难制造直径很大的实壁
管。目前国际上挤出成型的塑料管最大为2000mm。而且，制造直径1000mm以上的实壁管挤出生产线和机头需要
很高投资。
2． 耐压能力 由于塑料的强度有限，大直径塑料实壁管需要很厚的管壁。例如公称压力PN 10（工作压力
1MPa）的PE100管材要求标准尺寸比（SDR）=17。部分要求的管壁厚度已经超过制造工艺的可能范围，所以目前
较大直径塑料压力管的耐压能力都不高。
3． 消耗成本 如果不设法增强，即使能够制造大直径塑料压力管，由于材料的消耗和成本很高也难与传
统管道竞争
可行性解决方案
1． 缠绕熔接成型
采用缠绕熔接成型制造大直径无压塑料管已经普及，其应用于埋地排水管等无内压领域是可靠的。但采用缠
绕熔接成型制造大直径塑料压力管刚起步，原因在于压力管管壁要承受较高的应力，对于熔接的强度有更高的要
求，而且大直径塑料压力管通常应用于干管，一旦破坏后果严重，所以各国都很谨慎。关键的问题是采用缠绕熔
接能否达到压力管要求的强度。
虽然现在还缺乏测试数据和实际经验，但是从理论上分析，如果熔接的条件合适，塑料熔接的强度可能达到
等同塑料本体的强度。
国际上进入市场的缠绕熔接压力管还不多，但是实践证明采用缠绕熔接成型制造塑料压力管是有可能的。例
如，2006年Solvay公司向德国EGEPLAST转让了名为HexelOne的新专利技术，现在该产品已经进入市场。这是
一种可以用于16bar输气和32bar输水的高压压力管，该管采用缠绕熔接成型，三层材料都是HDPE。内层保证流
体的密封，中间层是交错缠绕的单轴拉伸取向的增强HDPE带，外层是保护层。目前生产的HexelOne还是小直径
的，但是据Solvay专利介绍可以生产直径范围180～1200mm、压力范围10～25bar的增强复合管。另外，德国
KRAH生产的PE-GF大直径压力管也是采用缠绕熔接成型的。
2． 增强
如前所述，发展大直径塑料压力管的难点之一是消耗和成本问题。很明显，解决的方法是增强。在较小直径
的高压管道领域增强热塑性塑料管已经有大量成功的经验（虽然这些管道的塑料层没有采用缠绕熔接成型）。例
如建筑内冷热水用的铝塑复合管，石油开采和天然气长途输送用的各种增强热塑性塑料管RTP，深海石油开采用
的多层挠性管等都是通过在管道结构中结合增强材料来提高和保证耐压等性能。
增强的材料有很多种，通常采用的是和塑料本体不同的高强度材料，包括金属复合层（铝、钢）、金属带或
丝、合成纤维、玻璃纤维和碳纤维等。近年还有“同质增强”，即采用经过拉伸取向的塑料带增强，如前文提到
的HexelOne技术。
国外也探索过采用缠绕熔接制造不增强的大直径塑料压力管，但是不增强只能应用于很低的压力。如芬兰KWH
公司制造了一种设计特殊的“中空壁管”LDPWPE，已经应用在了低压引水管道工程。
国内外开发动向
国际上发展缠绕熔接增强大直径塑料压力管比较晚也比较慢，但是探索一直在进行，目前德国KRAH（克拉）
公司开发的PE-GF大直径压力管已进入市场。
KRAH公司很早就在开发缠绕熔接增强大直径塑料压力管，采用的制造工艺是和制造“克拉管”类似的缠绕熔
接成型，增强材料是玻纤。产品为三层结构，内外层是标准的PE100，中间层是混合玻纤（短纤维）的玻纤增强
聚乙烯PE-GF。KRAH公司称这种管道为KPPS。根据KRAH公司介绍资料，管道内径范围为300～4000mm，长度6m，
玻纤增强聚乙烯的最小要求强度MRS =18～20MPa。所以壁厚比PE100管材减少50%。连接可以采用对接熔焊、承
插电熔、法兰连接等多种方法。
欧美国家对于发展这种新型管道是积极又谨慎的。按照ISO 9080标准进行了长期强度试验来测定最小要求
强度MRS，国际标准组织ISO TC 138 SC2从2005年开始起草产品标准（目前还在草案阶段，文件是ISO/DTS
29561-1.5），美国2008年发布了ASTM F2720“玻纤增强聚乙烯（PE-GF）缠绕大直接标准”，近年在欧美有一些
PE-GF管道实用工程的报道，例如2009年在哥伦比亚铺设了一条1000mm、10bar，长7km的PE-GF管道；美国佐
治亚州铺设一条915mm、10bar，长220m的PE-GF管道；2008年荷兰佛兰德铺设了一条400mm、8bar，长185m
的PE-GF管道。
国内近年也有企业在开发增强大直径塑料压力管。各企业采用的技术方案不同，笔者建议优先探索类似KRAH
公司的缠绕熔接方式，采用钢丝缠绕。生产方法如下：①制造设备采用类似KRAH公司的KPPS设备，管材分段制
造，把挤出的熔态聚乙烯带缠绕到旋转的筒状芯模上，在控制温度压力下互相熔接成管壁。更换筒状芯模就可以
制造不同直径的管道，改变缠绕熔接的带形和层数就可以制造不同壁厚的管道。②管道结构为三层，内层聚乙烯
保证流体的密封，中间层是增强钢丝层，外层聚乙烯是保护层。调整增强用高强度钢丝的尺寸，数量和缠绕布局
就可以达到要求的抗内压性能。因为完全依靠不蠕变的钢丝承受负载，不需要测定MRS，可以根据短期试验确定
长期耐压性能。③利用分段制造的灵活性可以在管段两端反复缠绕增加管壁厚度，使管端部分不增强就可以达到
要求的耐压性能。形成的加厚管端部分尺寸与同直径、同压力的全聚乙烯实壁管一致，这样可以采用通常的对接
熔焊方法连接（包括增强管之间连接以及增强管和标准全聚乙烯实壁管的连接）。此外，利用分段制造的灵活性
还可以把管端制造成承插连接用的承口插口或法兰连接和卡箍连接用的突缘端等。④第一步采用钢丝增强比较容
易实现产品商品化（包括制定标准），有了该缠绕熔接设备后可以在这个平台是开发其他增强方法，如玻纤增强
聚乙烯（PE-GF）、单轴拉伸取向的增强HDPE带等。
发展建议
发展大直径塑料压力管不仅有广阔前景，而且国内具有自主创新开发的条件，为此，建议国内塑料管业顺应
环境保护的大趋势积极开发大直径塑料压力管；探索采用缠绕熔接成型和增强的技术路线开发大直径塑料压力
管，与发展挤出成型大直径塑料压力管互补；优先考虑采用国内条件比较成熟的钢丝增强法；特别注意大直径塑
料压力管连接的方便性；领先的管道生产企业和设备制造企业要密切合作展开研发。