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竹缠绕专栏 | 筑牢竹缠绕复合管质量体系 加快竹缠绕技术成果转化

发布时间:2025-06-13 09:24 信息来源:世界竹藤通讯

       竹缠绕管道作为一项中国人的原创技术,已逐渐成为一个生物结构新材料产业。竹缠绕复合材料充分发挥了竹材轴向拉伸强度高、抗形变能力强的特点,把竹子加工成大口径压力管道、城市综合管廊、整体式房屋等多种产品,将竹子的应用拓展到城建、水利、交通、石化、电力、国防等领域。竹缠绕复合材料已被列入国家“十四五”生物经济发展规划,是《加快“以竹代塑发展三年行动计划》的主要产品。为使人们进一步了解竹缠绕复合材料,促进竹缠绕技术成果转化,竹缠绕复合材料发明人、国家林草局竹缠绕复合材料工程技术研究中心主任叶柃在《世界竹藤通讯》2025 年第2期撰文《竹缠绕复合管质量体系形成的基础》,从管道的强度设计、耐候耐久性设计、适用性设计、工程应用设计、标准制定5个方面阐述了竹缠绕管道质量体系形成的基础。

管道强度设计:管道受力有内压、环向外压、轴向外压、轴向拉伸等方向的荷载。为满足管道的这些受力需求,技术发明单位利用竹材拉伸强度高、抗形变能力强的生物特性,进行了针对性强度设计。

耐候耐久性设计:竹缠绕复合管设计使用寿命为>50年。静水压试验结果显示,管道在使用50年后承压能力仅下降 25%,满足在使用寿命终结时仍保证 15倍的使用压力的设计指标。加速老化试验结果显示,在强度下降到接近 50% 时,逐渐处于稳定状态,当试验推进到 64年、96 年、144年时,其强度保留率分别为58%、52%、48%。在设计中有50% 的强度保留率就能满足使用压力的 15倍的指标。由于其结构承力材料为生物质材料,还做了虫蛀、蚁咬、鼠嚼等特殊试验,排除了这些因素对竹缠绕管道质量的影响。

适用性设计:竹缠绕管道从里到外,分内衬层、结构层、外防护层。内衬层厚度根据不同管径及压力等级设计为 1.5~2.5 mm,内衬层根据输送的介质不同采用不同的树脂。结构层由竹篾、胶粘剂、填充物及限位网格布组成,其中竹篾铺设方向及厚度,能满足管道各种方向的受力荷载需求。外防护层采用耐腐蚀性能优秀的树脂涂料,厚度一般为 0.5~1.0mm。铺设露天管道,要采用防辐射性能好的树脂涂料:铺设在酸性或碱性的地下管道,则采用耐酸或耐碱的树脂涂料:如在海水里铺设,则要选择耐海水性能好的树脂涂料。

工程应用设计:工程应用设计包括设计压力和工作压力的取值,同时还要设计出能满足整个工程管线应用的管配件。受埋设方式、环境温度、输送介质等因素的影响,管道设计压力可确定在工作压力的 1.0~1.2倍。目前竹缠绕管配件是在竹缠绕直管段上截取,在制作工序中手工操作的程序较多,为了弥补人为因素可能造成的质量不稳定性,将管件拼接部位强度按工作压力的 1.5 倍设计。

标准制定:目前已颁布实施了国家标准《竹缠绕复合管》GB/T 37805-2019、行业标准《竹缠绕复合管》LY/T 2905-2017、《竹缠绕复合管道工程技术规程》T/CECS 470-2017、国家标准英语版《竹缠绕复合管》GB/T37805-2019E。除了管道产品标准外,对所有原材料也制定了相应标准。

竹缠绕复合管质量体系是建立在科学设计和实验基础上的。竹缠管道的结构力学性能、耐候耐久性、适用性、工程应用以及标准制定等,这些方面互相关联、互相作用,形成了竹缠绕管道完整的品质基础理论体系。