在城市建設、村鎮(zhèn)建設、工礦企業(yè)建設及農田水利建設中,都要鋪設各種規(guī)格口徑的管道。眾所周知,用于鋪設管道的管材有兩類:一類是金屬管材,如鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管;另一類是非金屬管材,如混凝土壓力管、塑料管、玻璃纖維增強塑料夾砂管和纖維纏繞增強熱固性樹脂壓力管等。
經國內外幾十年生產使用實踐證明,在鋪設管道時選用混凝土壓力管材是經濟合理的。它與金屬管材相比具有節(jié)省金屬、能耗低;輸水能力強,水質不變;維修費用少,使用年限長;安裝方便,施工效率高,勞動強度低;抗震性能好;價格低于金屬管材、管道等優(yōu)點。
由于混凝土壓力管具有上述優(yōu)點,國家很重視它的發(fā)展。1972年11月,經國務院批準,國家建材局建材組(原建筑材料工業(yè)部)在西安召開全國水泥管發(fā)展規(guī)劃會議,專題討論研究如何發(fā)展混凝土壓力管問題。會后,國家計委、國家建委、國家物資總局高度重視,并安排專項資金和鋼材,支持混凝土壓力管的發(fā)展。
1978年,黨的十一屆三中全會作出了把黨和國家工作中心轉移到經濟建設上來,實行改革開放的歷史性決策。在改革開放方針的指引下,經過全黨、全國人民30年的努力奮斗,我國發(fā)生了翻天覆地的變化。國民經濟的快速發(fā)展,城市化進程步伐的加快和社會主義新農村建設的扎實推進,對混凝土壓力管的需要與日俱增??陀^市場的需求為混凝土壓力管行業(yè)發(fā)展提供了千載難逢的機遇。在各級領導的重視,有關部門的大力支持及從事水泥制品方面有關科研、設計、生產、施工、專業(yè)設備制造等單位的共同努力下,混凝土壓力管在生產、使用方面取得了顯著成績:產量成倍增長,規(guī)格、品種不斷增加,開發(fā)研制了許多專用設備和機具,不僅使原來的生產工藝、設備得到進一步完善,而且還研制成功新的制管工藝、設備?,F(xiàn)在,我國已成為當今世界生產、使用混凝土壓力管最多的國家,所生產的管材不僅能滿足國內建設需要,而且還銷往國外。此外,制管設備實現(xiàn)國產化,所有制管工藝的設備都立足于國內制造。
歷程
我國上世紀50年代中、末期研制并試生產平口三階段預應力混凝土管。
60年代初,研制成功承插式三階段預應力混凝土管。
60年代中末期,研制成功承插式自應力混凝土管、承插式一階段預應力混凝土管。
70年代開始批量生產自應力混凝土管和預應力混凝土管。
進入80年代,在改革開放方針指引下,我國從澳大利亞羅克拉公司引進懸輥法制管工藝技術和主要設備,并于1987年7月在遼寧省遼陽水泥制品廠建成了年產40kmDN600~DN1500mm、管長5000mm的生產線。
1985年,湖南省株洲水泥管廠從瑞典AB特瑞格羅爾公司引進振動擠壓制管(Sentab管,即一階段預應力混凝土管)工藝技術和主要設備,并于1986年年底建成了年產40~45kmDN500~DNl400mm、管長5000mm的生產線。
1989年,山東電力管道工程公司引進美國阿美隆公司(Ameron)預應力鋼筒混凝土管(PCCP)制管工藝技術和關鍵設備,建立生產線,拉開了我國生產PCCP的序幕。
1992年,深圳太陽管道公司從美國普賴斯兄弟公司(PieceBrothers)引進PCCP制管工藝技術和全套設備。
1995年,江蘇無錫華毅管道有限公司從美國阿美隆公司引進PCCP制管工藝技術和關鍵設備,組建生產線。
盡管PCCP在我國發(fā)展史僅有10多年,但由于它與其他管材相比具有獨特的優(yōu)良性能,深受設計單位、使用部門的青睞,發(fā)展很快,是混凝土壓力管行業(yè)一支新軍,是21世紀我國鋪設高工壓、大口徑,尤其是管徑DN2000mm以上輸水管道首選的理想管材。
目前,我國生產的混凝土壓力管材有自應力混凝土管和預應力混凝土管。自應力混凝土管用離心法制造,公稱直徑100~800mm,有效管長3000~4000mm,靜水壓力為0.4~l.2MPa。預應力混凝土管材有3種:一種是一階段預應力混凝土管,用振動擠壓工藝制造,公稱直徑400~2000mm,有效管長5000mm,靜水壓力為0.4~1.2MPa;一種是三階段預應力混凝土管,管芯用離心法、離心高頻振動法、振動法、懸輥法制造,公稱直徑400~3000mm,有效管長4000~5000mm,靜水壓力為0.4~1.2MPa;一種是預應力鋼筒混凝土管,是在三階段預應力混凝土管基礎上發(fā)展的新品種,管芯用振動法和離心法制造,公稱直徑500~4000mm,有效管長為5000~6000mm,靜水壓力為0.4~1.2MPa。預應力鋼筒混凝土管按結構分為內襯式PCCPL和埋置式PCCPE兩種。北京河山引水管業(yè)有限公司、山東電力管道工程公司、新疆國統(tǒng)管道股份有限公司為南水北調北京段用管成功地開發(fā)了公稱直徑4000mm、有效管長5000mm、工作壓力1.0MPa、管頂覆土深度8m的PCCP。
成就
及時制定修訂混凝土壓力管產品標準和方法標準。
為了適應混凝土壓力管行業(yè)發(fā)展的需要,在有關科研、設計、生產、使用、施工、質量監(jiān)督等部門密切合作和大力支持下,全國水泥制品標準化技術委員會根據我國混凝土壓力管生產發(fā)展需要,及時制定了GB4084-1999自應力混凝土管、GB5696-2006預應力混凝土輸水管、GB/T19685-2005預應力鋼筒混凝土管,還有SLll-1990噴灌用自應力鋼絲網水泥管、GB/T15845-1994預應力混凝土輸水管的試驗方法等國家、行業(yè)產品標準和方法標準。
這些標準為準確測定產品性能、嚴格控制產品質量、保證使用安全和工程質量提供了科學依據。此外,為了加強水泥制品行業(yè)、企業(yè)的質量管理,中國水泥制品工業(yè)協(xié)會還組織制定了自應力混凝土輸水管工藝技術規(guī)程、預應力混凝土輸水管工藝技術規(guī)程、預應力鋼筒混凝土管工藝技術規(guī)程。
以產品開發(fā)為龍頭,依靠技術進步和創(chuàng)新,自主開發(fā)研制了生產線所需要的模具、成型等專用設備和機具。
幾十年來,在開發(fā)混凝土壓力管新品種的同時,水泥制品行業(yè)的有關科研、設計院(所)、生產企業(yè)、專用設備制造廠密切合作,成功地研制了生產所需的專用管模、設備(裝置)和機具,建立生產線組織生產,在生產實踐中不斷改進和完善生產裝備,進而促進了生產裝備水平的提高。我國生產出了自應力混凝土管設備,包括攪拌系統(tǒng)、管模、離心機、鋼筋骨架滾焊機、調直切斷機、水壓試驗機等;生產了一階段預應力混凝土管設備,有攪拌系統(tǒng)、管模(二片、四片外模)、帶膠套的芯模、成型設備(振動臺、風動振動器)、調直切斷機、壓波機、鋼筋骨架成型機、縱向筋張拉設備、拆裝管模螺絲機、升壓穩(wěn)壓裝置、水壓試驗機等;生產了三階段預應力混凝土管設備,包括攪拌系統(tǒng)、管模(兩半模、單開口模)、成型設備(離心機、懸輥機、振動成型裝置)、喂料機、調直切斷機、鐓頭機、縱向筋張拉設備、纏絲機、輥射機、水壓試驗機等;生產了預應力鋼筒混凝土管設備,包括攪拌系統(tǒng)、管模(內模、外模)、成型設備(離心機、風動震動器)、薄鋼筒成型設備、薄鋼筒水壓試驗機(立式、臥式)、承插口卷圓機、漲圓機、軋邊機、承插口組裝機、纏絲機(立式、臥式)、輥射機(立式、臥式)、成品管水壓試驗機、專用吊具等。
2000年年底,我國生產自應力混凝土管、預應力混凝土管的企業(yè)有190個(已領取生產許可證),其中生產自應力混凝土管的企業(yè)有90個。2004年開始換證,到2006年8月1日,生產自應力混凝土管和預應力混凝土管的企業(yè)有144多個(已換證企業(yè)),按其生產產品分:自應力管生產企業(yè)42個,三階段管生產企業(yè)69個,一階段管生產企業(yè)33個,鋼筒管生產企業(yè)48個。
技術引進和自主開發(fā)研制工作都取得了較大進展。
在改革開放方針指引下,我國從國外引進了先進的工藝和設備。在引進國外生產混凝土壓力管先進技術和設備的同時,我國也加大了消化吸收、自主開發(fā)研制的步伐,取得了較大的進展。如由蘇州混凝土水泥制品研究院在對引進設備進行消化吸收、仿制創(chuàng)新的基礎上,設計的DN600~DN1200mm和DN200~DN2000mm懸輥機、輥射機,并經常州建材設備廠制造實現(xiàn)了國產化;遼陽水泥制品廠與大連海運學院機械廠、常州建材設備制造廠合作,仿制成功單合口縫管模,使單合口管模實現(xiàn)了國產化。
又如國家電力公司杭州和達混凝土機械工程有限公司與山東電力管道工程公司、無錫華毅管道有限公司密切合作,結合引進生產預應力鋼筒混凝土管的關鍵設備,自主開發(fā)研制了生產PCCP用立式差速纏絲機和立式輥射噴漿機,此外,在消化吸收薄鋼筒螺旋卷焊機等方面也獲得成功。截至目前,該公司已成功設計、制造了立式差速纏絲機34套、立式輥射噴漿機27套、薄鋼筒螺旋卷焊機28套。此外,為了適應我國PCCP行業(yè)的發(fā)展需要,公司從2003年開始研發(fā)小直徑薄鋼筒螺旋卷焊機并獲得成功,已批量制造了7臺,受到好評。目前,全國已有48家企業(yè)建設了PCCP生產線。
通過技術引進、消化吸收和生產實踐,我國已完全掌握了懸輥制管工藝技術和設備、振動擠壓法制管工藝技術和設備、預應力鋼筒混凝土管工藝技術和設備。這些制管工藝生產線所用的全套設備都能立足于國內制造。
我國已成為當今世界生產使用混凝土壓力管最多的國家,不僅能滿足國內建設需要,而且還銷往國外。
目前我國每年生產自應力混凝土管約2000km(歷史最高年產量為6500km),預應力混凝土管2500km。到2007年年底累計生產自應力混凝土管約10萬多km(主要是DN100~DN500mm),預應力混凝土管約5萬km,其中預應力鋼筒混凝土管5100km。這些管材不僅在城市、村鎮(zhèn)建設、工礦企業(yè)建設的輸水管道中得到廣泛應用,而且在農田水利建設中也被大量用于引水上山管道、倒虹吸管道、噴灌管道、排澇管道、小水電站水輪機的引水管道等。
我國使用的混凝土壓力管材鋪設的城市輸水管道工程多年來運行穩(wěn)定,受到了好評。如1991年建成通水使用的秦皇島引青濟秦應急給水工程東線,1992年建成的沈陽供水工程,邯鄲自來水公司自1981年以來鋪設的邯鄲一期輸水管線工程、引岳濟邯一期輸水管線工程、邯鄲市應急供水工程輸水管線(邯鄲二期)、引岳濟邯二期工程,以及2000年3月通水的河北省保定西大洋引水工程等,雖然運行了幾十年,但至今都保持良好的運行狀態(tài)。
我國的國家重點工程中也廣泛使用了混凝土壓力管。如1984~1985年鋪設的天津引灤入塘工程,1984~1999年鋪設的西安黑河引水工程;一期于2002年9月中旬全線貫通、10月18日通水的山西省萬家寨引黃工程;2006年一期工程建成驗收的哈爾濱磨盤山供水工程等。
隨著PCCP的大力推廣,PCCP在一些國家重點、特大型工程中備受青睞,其中舉世矚目的南水北調中線京石段管道總供水工程,北京段全長約80km,惠南莊至大寧段管道輸水總長56.359km使用PCCP鋪設,52.375km為DN4000mm的PCCP,2.280km為DN4000mmPCCP隧洞內穿管;1.7034km為DN4000mm及DN3600mm鋼制配件,采用雙排鋪設DN4000mm管線總長112km,工作壓力為0.8MPa,覆土深度為3~10.5m。這些管材由北京河山引水管業(yè)有限公司、山東電力管道工程公司和新疆國統(tǒng)管道股份有限公司中標制造,2008年建成投入使用,現(xiàn)已從河北省調水至北京。這是國內目前生產使用的最大口徑管道,標志著我國生產、使用PCCP取得了歷史性突破。
我國生產的PCCP不僅在國家重點工程上使用,滿足建設需要,而且還出口到國外,如山東電力管道工程公司1994年生產的DN1600mmPCCP及其管件1.5km銷往新加坡,在PULAUSAKRA聯(lián)合電廠循環(huán)水工程中使用;2000年生產的DN900mm、DN1200mmPCCP及其管件(各種彎頭、三通、短管)10km,銷往毛里求斯,用于污水管道工程上使用;深圳太陽管道有限公司1999年為亞洲開發(fā)銀行項目越南胡志明市供水管道工程生產了DN2400mmPCCP10.6km,工作壓力為0.4~0.72MPa,該工程于2001年10月通水使用,至今運行良好。
國內外使用PCCP鋪設大口徑管道的成功事例證明了在鋪設高工壓、大口徑管道時,選用PCCP是經濟合理的最佳選擇,完全符合國家發(fā)改委、水利部、原建設部等七部委聯(lián)合下發(fā)的《中國節(jié)水技術政策大綱》所規(guī)定的大口徑管材(DN>1200mm)優(yōu)先考慮預應力鋼筒混凝土管的規(guī)定要求。
混凝土壓力管不僅用于城市供水管道、重點工程輸水管道,而且在農田水利建設中也用于鋪設引水上山管道、倒吸虹管道、噴灌管道、排澇管道、水電站輪機的引水管道。如湖南省邵陽地區(qū)大圳灌區(qū)新安卜倒虹吸管道工程、名冠中華之最的景電一期工程、陜甘寧鹽環(huán)定揚水工程等。此外,新安江水泥制品廠已累計生產鋼絲網自應力混凝土管2800km,在浙江省6000多個小水電站中有4000多個小水電站使用該廠生產的鋼絲網自應力混凝土管,用于水輪機的引水管道。
綜上所述,混凝土壓力管已成為我國城市、村鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、農田水利建設中鋪設給水、排水管道工程的重要管材,在我國大量生產、使用它絕不是一時的權宜之計,而是關系到國家長遠利益的技術政策。目前我國已成為當今世界上生產使用混凝土壓力管品種、數量最多的國家,取得了顯著的社會效益和經濟效益。
前景
黨的十六屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃建議》,提出了“十一五”時期經濟社會發(fā)展的主要目標:在優(yōu)化結構、提高效益和降低消耗的基礎上,實現(xiàn)2010年人均國內生產總值比2000年翻一番;資源利用效率顯著提高,單位國內生產總值能源消耗比“十五”期末降低20%。并要統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經濟社會發(fā)展,扎實推進社會主義新農村建設等??梢灶A見,整個“十一五”期間,我國建設和發(fā)展的任務相當繁重。我國國民經濟快速協(xié)調健康發(fā)展和社會的全面進步,必將為水泥制品工業(yè)發(fā)展帶來新的發(fā)展機遇,其主要依據如下。
一是國民經濟保持快速協(xié)調健康發(fā)展,必將帶動水泥制品工業(yè)大發(fā)展?!笆晃濉睍r期是我國向全面建設小康社會邁進十分重要的關鍵的5年,要實現(xiàn)2010年人均國內生產總值比2000年翻一番的目標,國民經濟將快速協(xié)調健康發(fā)展,宏觀經濟平穩(wěn)運行,國內生產總值年均增長7.5%。這必將帶動水泥制品工業(yè)的發(fā)展。
二是為抵御國際金融環(huán)境對我國的不利影響,我國宏觀調控政策作出了重大調整,將實行積極的財政政策和適度寬松的貨幣政策,并在今后兩年多時間內安排4萬億元資金強力拉動內需。擴大內需、促進經濟穩(wěn)定增長的10項措施,許多都與水泥制品密切相關,將有利于水泥制品工業(yè)的發(fā)展。
三是加快城鎮(zhèn)化健康發(fā)展和扎實推進社會主義新農村建設,將促進建筑業(yè)的高度繁榮與發(fā)展,也將帶動建材工業(yè)(其中也包括水泥制品工業(yè))的發(fā)展。
2004年我國城鎮(zhèn)化水平已達到41.7%,隨著我國經濟的快速發(fā)展,必將促進城鎮(zhèn)化水平的提高。據有關專家分析,在未來20年,我國城鎮(zhèn)化水平年均將提高1個百分點左右。到2010年,我國城鎮(zhèn)化水平將達到47%,2020年達到58%~60%;我國目前各類建筑保有量為400億m2,到2020年,我國將新建各類建筑300億m2,平均每年新建建筑面積20億m2。如此大規(guī)模的建設,必將促進建筑業(yè)的高度繁榮與發(fā)展,從而帶動材料工業(yè)(其中包括水泥制品工業(yè))的大發(fā)展。
四是我國城鎮(zhèn)供水設施建設為水泥壓力管行業(yè)發(fā)展提供了新的發(fā)展機遇。我國現(xiàn)有大中小城市660多個,其中近2/3的城市存在著不同程度的缺水問題,年缺水量約60億m3。為盡快解決這一問題,“十一五”期間我國將興建一批大型重點輸水工程,需要鋪設輸水管道,因而需要大量管材。這為水泥壓力管行業(yè)發(fā)展提供了新的機遇。如正在建設的哈爾濱磨盤山引水工程,整個工程分二期,一期工程管道全長175km,其中135km采用PCCP鋪設,管材直徑DN2200mm,管道工作壓力為0.6~0.8MPa,第一期已于2006年建成驗收。二期工程正在建設,還要鋪設DN2200mm,長度為135km的PCCP管道。又如遼寧省重點引水工程,從大伙房水庫引水向沈陽等城市供水,總投資52.18億元,采用DN3200mm和DN2400mmPCCP鋪設管道,全長265km,其中DN2400mmPCCP為200km,管道工作壓力為0.6~1.0MPa,目前已全部完成。在建和即將建設的國家重點輸水工程,都需要使用預應力鋼筒混凝土管材鋪設管道,為其發(fā)展提供了新的機遇。
五是國家加強環(huán)境治理,加大環(huán)保力度,為水泥制品工業(yè)發(fā)展,尤其是排水管行業(yè)發(fā)展,創(chuàng)造了有利條件。黨中央、國務院高度重視環(huán)境保護工作,并于2005年12月3日作出關于落實科學發(fā)展觀,加強環(huán)境保護的決定。到2010年重點地區(qū)和城市的環(huán)境得到改善,生產環(huán)境惡化趨勢基本遏制。切實解決突出環(huán)境問題,以飲用水安全和重點流域治理為重點,加強水污染防治,把淮河、海河、遼河、松花江、三峽庫區(qū)及上游,黃河小浪底水庫庫區(qū)及上游,南水北調水源地及沿線,太湖、滇池、巢湖作為流域水污染治理的重點,把渤海等重點海域和河口地區(qū)作為海洋保護工作重點;以強化污染防治為重點,加強城市環(huán)境保護。
目前,我國城市排水管網普及率僅有60%左右,城市污水處理率僅為42.12%,其中污水處理廠集中處理率僅有24%,到2010年,全國城市污水處理率不低于70%,生活垃圾無害化處理率不低于60%。為實現(xiàn)上述目標,必須大力加強城市基礎設施建設,修建污水處理廠,需要截流污水,通過管道將污水輸送到污水處理廠,因而需要大量混凝土排水管。可以預見,混凝土排水管行業(yè)將進入一個新的發(fā)展時期。
綜上所述,未來城鎮(zhèn)建設、工礦企業(yè)建設和農田水利建設以及南水北調工程的實施,都需要鋪設輸水和排水管道,需要大量的混凝土管材,為水泥制品工業(yè)、排水管和混凝土壓力管行業(yè)的發(fā)展提供了千載難逢的機遇。可以預見,未來5~10年是水泥制品工業(yè)最好的發(fā)展時期,也是混凝土壓力管行業(yè)最好的發(fā)展時期,混凝土壓力管在此期間是大有作為、大有可為的。