一种强化不锈钢管的制作方法

1.本发明涉及复合材料增强管道力学性能技术领域，尤其涉及一种强化不锈钢管。


背景技术：

2.用缠绕法增强水管的案例，常见的多为非压力排水管道，例如塑料缠绕管有pe、、pp等各种不同材质的塑料管道，通过缠绕材料的方法增强管道的抗压能力，例如塑料管缠绕塑料管，也称为克拉管，克拉管缠绕是在塑料管上再缠绕塑料管是相同材料的复合结构，另一种是排水塑料管壁成型时复合缠绕钢板带，其塑料管是连续的塑料管，钢板带是搭接不连续的，没有热膨胀开裂问题。还有塑料管壁内缠绕异形钢带的排水管，被缠绕的管常常是因为流体输送介质无压要求的塑料管，作为非压力管道使用，这一类管所谓缠绕增强，主要是用来增强提高埋地塑料管的抗土压力的能力，是不允许用于压力管道使用。
3.然而金属管自身都比较厚，都有足够的抗拉强度抗水压强度和抗土压力能力，有足够硬度、刚度、强度，通常管外壁不需要采用增强材料的缠绕，还避免了异性材料复合结构带来的许多问题，一般钢管不存在复合材料增强需求。
4.常见制作钢塑管的目的，是为了解决碳钢管的氧化腐蚀问题才制作钢塑复合管的，采用碳钢管内外复合塑料层，或者管内复合塑料层，也是采用均匀的塑料管夹胶层与钢管复合。常常出现问题是由于碳钢和塑料管材料热膨胀性能差别太大，产生剥离分层，为了控制分层，为了避免分层复合塑料管材料结构的厚度一般不能超过3毫米，厚度偏大就会严重失效，一直成为钢塑复合管的一个未解决的难题，多年来也有许多企业，技术科研人员采用了用很小口径不锈钢管内外复合塑料管材，其结果和钢管复合管的结果相同，不可避免的产生了分层现象而失败。钢管和其他不同性质材料复合热膨胀应力引起的开裂、分层破坏问题一直困扰着钢管复合管行业的发展，问题至今也未解决。
5.因此在不锈钢管上复合塑料，因为材料热膨胀系数差别太大，就需要解决热膨胀引起的开裂分层等一系列问题。尤其是多层、多种不同性能的复合材料，工艺难度、复合结构的匹配设计难度、力学性能的分析计算、计算方法选择、力学模型确认都不是容易的事情。
6.目前饮用水行业，为了解决水质污染问题，从淘汰镀锌钢管到解决塑料管塑化剂污染问题问题，已经有百年的历史，饮用水的卫生、健康、安全得到全社会的关注，然而健康的不锈钢水管应用已经得到社会大众普遍认同，只有应用不锈钢水管才是从根本上解决饮用水不被二次污染的最佳管材。
7.最适用于生活饮用水标准的不锈钢管地埋管，正处在都想用而用不起的历史周期阶段，也是全社会一致公认的事实，是由于不锈钢管造价昂贵，目前社会整体经济实力还处在用不起的经济阶段，还无法大量采用不锈钢水管。但是对于优质材料，卫生性很好的不锈钢水管的需要的迫切性越来越高。制造廉价的不锈钢水管是目前供水保障水质，降低水的漏水率迫切需要的管材。如何降低不锈钢水管成本已经成为水管发展的热点议题，全中国建筑饮用水管不锈钢水管改造在，在全国正在全面展开，但是尤其是埋地水管目前所有水
管材都达不到不锈钢管的卫生性能，大口径不锈钢管又用不起，那么材料复合不锈钢管是降低不锈钢水管成本最有希望的一条技术路线，必须解决钢管复合开裂分层长期存在的难题。
8.尤其埋地管涉及到管内介质压力作用外，还需要承受土压力、地面活荷载、管基下沉、地下土壤腐蚀等不利因素作用，势必增加管的壁厚强度、刚度防腐蚀，提高机械性能，势必大量增加不锈钢管厚度才能满足，厚度的增加成本造价也会大幅度的增加，事实提高造价到没有经济能力使用的程度，已经成为目前工程项目的一个难题，需要解决地埋不锈钢管的成本问题，需要解决水质污染问题，需要解决环境的耐腐蚀保护的措施，需要有足够的抗水压冲击，抗震动，抗土压力性能。
9.因此，在目前生活饮用水供水管存在痛点的背景条件下，如何制作出一种经济实用廉价的强化不锈钢管水管，是时代赋予的使命，同时又触碰到另一个技术未决的难题，如何解决多种复杂材料对不锈钢管材强化复合不开裂、不分层的技术难题，长期一来是钢塑复合管未能解决材料复合难题，极大地限制了这一领域的技术发展，也是行业发展的痛点。
10.在长期从事的管道研究的生涯中，经过大量工程实践的总结，发现材料科学与力学综合科学结合有解决该难题的方法。


技术实现要素：

11.本发明针对本技术领域技术发展的痛点、难点、未解决的技术问题提供了技术突破性解决方案，提供了一种强化不锈钢管，以降低不锈钢水管的制造成本及满足优质水管的实际使用需求为目标，提供产品方案制造技术措施，并解决了-40℃-120℃环境温度使用强化不锈钢管，复合材料组织结构不开裂、不分层问题。
12.为此，根据需要解决管的钢塑复合难题，本发明实施例公开了一种强化不锈钢管，包括：不锈钢内管以及复合材料外管层，所述不锈钢内管的外壁和所述复合材料外管层之间设有复合结构，所述复合结构是由多层缠绕纤维、多层缠绕管、多层缠绕带、多种填充复合粘合料中的一种或组合复合而成，所述复合结构通过多种耦联胶粘合剂进行粘接固定，以使强化不锈钢管共同承受来自于各种内外力、力矩作用下实现应变互补一致，在-40℃-120℃使用环境及满足热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)下复合结构体不开裂、不分层。
13.为此，不同性质的材料优势互补，达到一种更好优势的新材料才是做复合材料的初衷，想要达到目标，粘合剂性能及复合过渡材料和复合工艺工序方法是成败的关键，本发明采用的粘合剂热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)和闭合微孔胶粘合剂、高弹性就是很好例子。
14.本发明进一步设置为，所述多种耦联胶粘合剂通过具有偶联剂成分的合成粘合剂配置而成，所述多种耦联胶粘合剂为低热膨胀系数合成胶粘合剂、弹性伸长率大于50％的弹力胶、伸长率小于10％的胶、呈均匀闭合孔微孔胶粘合剂中的一种或组合。
15.本发明进一步设置为，所述多层缠绕纤维采用高强度缠绕非金属纤维丝、束制成，所述多层缠绕纤维为玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、pc纤维、锦纶纤维中的一种或组合。
16.本发明进一步设置为，所述多层缠绕纤维采用高强度金属丝制成，所述多层缠绕纤维为合金钢丝、碳钢丝、不锈钢丝中的一种或组合。
17.本发明进一步设置为，所述多层缠绕管为缠绕有机材料管，所述多层缠绕管为塑料管、塑料波纹管、塑料螺纹管、蜂窝多孔塑料管、橡胶管中的任意一种；或者，所述多层缠绕管为缠绕金属材料管，所述多层缠绕管为金属波纹管、金属螺纹管、金属软管、金属盘管中的任意一种；或者，所述多层缠绕管为缠绕复合材料管，所述多层缠绕管为铝塑复合管、橡胶钢丝复合管、钢丝塑料复合管中的任意一种；
18.所述多层缠绕管的管外形可以是圆形、矩形、椭圆形、异形中的任意一种或组合。
19.本发明进一步设置为，所述多层缠绕纤维与所述不锈钢内管粘合采用低热膨胀系数为12～16
×
10-5
(1
°c·
m)的合成胶粘合剂，所述合成胶粘合剂为锆酸钼合成树脂胶粘剂，合成热粘合胶由高分子材料与锆酸钼具有负热膨胀系数性能的材料合成；
20.所述多层缠绕管表面的粘合胶为弹性伸长率大于50％的弹力胶，所述弹力胶为聚氨酯pe胶；
21.所述多层缠绕管表面的粘合胶为弹性伸长率小于10％的弹力胶，所述弹力胶为热固性pe粘合树脂材料，偶联剂为马来酸酐。
22.本发明进一步设置为，所述多种填充复合粘合料由200目至厘米级尺寸度的颗粒料、块料、线性料、棒性料任意级配；或者，所述多种填充复合粘合料为有机无机骨料搭配和胶粘合剂的复合料，有机骨料为弹性胶颗粒料、碳粉；无机骨料的轻质骨料为玻璃微珠、漂珠、珍珠岩，无机骨料的硬质骨料为石英砂、短玻璃纤维、矿物微粉料及金属短纤维丝；或者，所述多种填充复合粘合料为一种闭合微孔材料复合填充粘合料。
23.本发明进一步设置为，所述多层缠绕带包括金属材料板带和/或非金属材料网带；
24.所述金属材料板带的外形为板带状或者异形条带状，所述金属材料板带为碳钢多孔板带、合金钢板带、钢丝网带、异形钢带、铝合金板带、金属孔板带中的任意一种；
25.所述非金属材料网带为塑料织带、玻璃纤维网、玻璃纤维布、玄武岩纤维网、玄武岩纤维布、碳纤维网、碳纤维布、塑料网带中的任意一种。
26.本发明进一步设置为，所述不锈钢内管为内壁光滑且符合生活饮用水卫生标准要求的薄壁或者超薄壁不锈钢管，也不仅仅限制于不锈钢材料，适用于其他符合卫生标准的金属材料。
27.本发明进一步设置为，所述复合材料外管层由有机材料和无机材料复合料制成。
28.本发明具有以下有益效果：通过不锈钢内管的外壁和复合材料外管层之间设有复合结构，所述复合结构是由多层缠绕纤维、多层缠绕管、多层缠绕带、多种填充复合粘合料中的一种或组合复合而成，进而提供了一种强化不锈钢管，将不锈钢材质的水管制造成本降低到普通钢管水管的制造成本及满足优质水管的实际使用需求。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本实施例公开的第一种强化不锈钢管的剖面结构示意图；
31.图2是本实施例公开的第二种强化不锈钢管的剖面结构示意图；
32.图3是本实施例公开的第三种强化不锈钢管的剖面结构示意图；
33.图4是本实施例公开的第四种强化不锈钢管的剖面结构示意图。
34.附图标记：1、不锈钢内管；2、多层缠绕纤维；3、多层缠绕管；31、方管；4、多种耦联胶粘合剂；41、缠绕管粘合剂；42、填充复合微泡料粘合剂；43、散骨料耦联粘合剂；5、多种填充复合粘合料；51、粘合块骨料；52、粘合线形料；6、多层缠绕钢板带；61、多层缠绕网带；7、复合材料外管层。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.本发明实施例公开了一种强化不锈钢管，如图1-4所示，包括：不锈钢内管1以及复合材料外管层7，不锈钢内管1的外壁和复合材料外管层7之间设有复合结构，复合结构是由多层缠绕纤维2、多层缠绕管3、多层缠绕带、多种填充复合粘合料5中的一种或组合复合而成，复合结构通过多种耦联胶粘合剂4进行粘接固定，以使强化不锈钢管共同承受来自于各种内外力、力矩作用下实现应变互补一致，在-40℃-120℃使用环境及满足热膨胀系数12～16
×
10-5(1
°c·
m)下复合结构体不开裂、不分层。
40.需要说明的是，通过不锈钢内管1的外壁和复合材料外管层7之间设有复合结构，复合结构是由多层缠绕纤维2、多层缠绕管3、多层缠绕带、多种填充复合粘合料5中的一种或组合复合而成，进而提供了一种强化不锈钢管，将不锈钢材质的水管制造成本降低到普通钢管水管的制造成本及满足优质水管的实际使用需求。
41.如图1所示，不锈钢内管1的外壁设有多层缠绕纤维2，多层缠绕纤维2通过多种耦联胶粘合剂4与不锈钢内管1粘接固定，在多层缠绕纤维2的外壁依次复合有多种填充复合粘合料5和复合材料外管层7。
42.如图2所示，不锈钢内管1的外壁设有多层缠绕纤维2，多层缠绕纤维2通过多种耦联胶粘合剂4与不锈钢内管1粘接固定，多层缠绕纤维2的外壁设有多层缠绕管3，多层缠绕管3的外壁涂覆有与多层缠绕纤维2粘接固定的缠绕管粘合剂41。
43.如图3所示，不锈钢内管1的外壁设有多层缠绕纤维2，多层缠绕纤维2通过多种耦联胶粘合剂4与不锈钢内管1粘接固定，多层缠绕纤维2的外壁设有多层缠绕管3和复合材料外管层7，多层缠绕管3的外壁涂覆有缠绕管粘合剂41，多层缠绕纤维2、多层缠绕管3以及复合材料外管层7之间的间隙填充有多种填充复合粘合料5。在具体实施过程中，多种填充复合粘合料5包括粘合块骨料51和粘合线形料52，多种填充复合粘合料5通过填充复合微泡料粘合剂42和散骨料耦联粘合剂43进行粘接。
44.如图4所示，不锈钢内管1的外壁设有多层缠绕纤维2，多层缠绕纤维2通过多种耦联胶粘合剂4与不锈钢内管1粘接固定，多层缠绕纤维2的外壁设有多层缠绕管3，多层缠绕管3的外壁涂覆有缠绕管粘合剂41，多层缠绕管3之间的间隙复合有多种填充复合粘合料5，多种填充复合粘合料5的外壁依次复合有多层缠绕钢板带6和多层缠绕网带61，多层缠绕网带61的外壁复合有方管和复合材料外管层7，多层缠绕网带61、方管31和复合材料外管层7之间的间隙填充有多种填充复合粘合料5。在具体实施过程中，多种填充复合粘合料5包括粘合块骨料51和粘合线形料52，多种填充复合粘合料5通过填充复合微泡料粘合剂42和散骨料耦联粘合剂43进行粘接；方管31的外壁涂覆有缠绕管粘合剂41。
45.为此，不同性质的材料优势互补，达到一种更好优势的新材料才是做复合材料的初衷，想要达到目标，粘合剂性能及复合过渡材料和复合工艺工序方法是成败的关键，本发明采用的粘合剂热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)和闭合微孔胶粘合剂、高弹性就是很好例子。
46.如图1-4所示，多种耦联胶粘合剂4通过具有偶联剂成分的合成粘合剂配置而成，多种耦联胶粘合剂4为低热膨胀系数合成胶粘合剂、弹性伸长率大于50％的弹力胶、弹性伸长率小于10％的胶、呈均匀闭合孔微孔胶粘合剂中的一种或组合。
47.在具体实施过程中，多种耦联胶粘合剂4之一：低热膨胀系数合成胶粘合剂与不锈钢材料热膨胀系数一致；多种耦联胶粘合剂4之二：弹性伸长率大于50％的弹力胶，满足缠绕管的弹性变形量参数，能将缠绕管牢固定位。多种耦联胶粘合剂4之三：弹性伸长率小于10％的胶，用于骨料预处理耦联粘合剂，增强范德华力；多种耦联胶粘合剂4之四：呈均匀闭合孔中密度微孔胶粘合剂，用于填充复合粘合料的粘合剂，提高骨料复合材料之间与复合胶黏剂的形变协同一致性，具有微观应变自补偿能力；多种耦联胶粘合剂4之五：例如定热膨胀系数数值的粘合胶，将高分子粘合剂材料和负热膨胀系数性能的材料合成，再复合一定量的闭合微气泡量。
48.如图1-4所示，多层缠绕纤维2采用高强度缠绕非金属纤维丝、束制成，多层缠绕纤维2为玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、pc纤维、锦纶纤维中的一种或组合。纤维品种的选择根据应用实际需要选择。
49.如图1-4所示，多层缠绕纤维2采用高强度金属丝制成，多层缠绕纤维2为合金钢丝、碳钢丝、不锈钢丝中的一种或组合。多层缠绕高强度纤维，采用高强非金属纤维丝、束，通过纤维束的捻合松弛度和粘合剂的热膨胀系数匹配，采用高强金属丝的热膨胀系数和不锈钢材料基本一致，可解决复合应力问题。
50.如图1-4所示，多层缠绕管3为缠绕有机材料管，多层缠绕管3为塑料管、塑料波纹管、塑料螺纹管、蜂窝多孔塑料管、橡胶管中的任意一种；或者，多层缠绕管3为缠绕金属材料管，多层缠绕管3为金属波纹管、金属螺纹管、金属软管、金属盘管中的任意一种；或者，多
层缠绕管3为缠绕复合材料管，多层缠绕管3为铝塑复合管、橡胶钢丝复合管、钢丝塑料复合管中的任意一种；
51.多层缠绕管3的管外形可以是圆形、矩形、椭圆形、异形中的任意一种或组合。在具体实施过程中，多层缠绕管3为有机材料制作例如塑料波纹管，或者金属材料制作例如金属波纹管，或者复合材料管例如铝塑复合管、钢丝塑料管，缠绕管属于中空材料调节自我变形幅度比较大，波纹管可调节管子伸缩变形能力，有利于复合骨料的连续性自动应力应变补偿，使复合体不产生开裂，缠绕管增强了管子环刚度，提高了抗外部土压力能力。
52.多层缠绕有机材料管用于中口径管，外部土压力不是很高的场所；缠绕金属材料管适用于大口径管，土压力高的场所。
53.如图1-4所示，多层缠绕纤维2与不锈钢内管1粘合采用低热膨胀系数为12～16
×
10-5(1
°c·
m)的合成胶粘合剂，合成胶粘合剂为锆酸钼合成树脂胶粘剂，合成热粘合胶由高分子材料与锆酸钼具有负热膨胀系数性能的材料合成；
54.多层缠绕管3表面的粘合胶为弹性伸长率大于50％的弹力胶，所述弹力胶为聚氨酯pe胶。
55.所述多层缠绕管表面的粘合胶为弹性伸长率小于10％的弹力胶，所述弹力胶为热固性pe粘合树脂材料，偶联剂为马来酸酐。
56.在具体实施过程中，多种耦联胶粘合剂4，例如：纤维丝材料与不锈钢粘合采用低热膨胀系数为12～16
×
10-5
(1
°c·
m)合成胶粘合剂，如其配方为锆酸钼合成树脂胶粘剂，合成热粘合胶由高分子材料与锆酸钼具有负热膨胀系数性能的材料合成，
57.多种耦联胶粘合剂4，例如粘合在缠绕管表面的粘合胶，为弹性伸长率大于50％的弹力胶，如其配方为热固性pe粘合树脂材料，偶联剂为马来酸酐。
58.多种耦联胶粘合剂4，例如用于填充复合粘合剂呈均匀闭合孔高密度或者中密度微泡胶粘合剂，微气泡是由发泡剂生成。填充复合粘合剂内部复合骨料和填充空间边缘的接触结构材料的表面，由于微泡胶的缓冲形成复合体应变具有自补偿能力组织结构的复合材料体，从而规避了当受到较大应力变化时可能产生的复合体开裂问题。微泡胶也适合作为骨料之间的粘合剂；适合作为金属板料与其他非金属材料之间的粘合剂；用于调整热膨胀量的粘合剂。
59.多种耦联胶粘合剂4，例如弹性伸长率小于10％的胶，用于强力微应变的强力性粘结；
60.多种耦联胶粘合剂4，例如定热膨胀系数数值的粘合胶，将高分子粘合剂材料和负热膨胀系数性能的材料合成，再复合一定量的闭合微气泡当承受拉、压力时，可获得最佳的应力应变值；
61.如图1-4所示，多种填充复合粘合料5由200目至厘米级尺寸度的颗粒料、块料、线性料、棒性料任意级配；或者，多种填充复合粘合料5为有机无机骨料搭配和胶粘合剂的复合料，有机骨料为弹性胶颗粒料、；无机骨料的轻质骨料为玻璃微珠、漂珠、珍珠岩，无机骨料的硬质骨料为石英砂、短玻璃纤维、碳粉、矿物微粉料及金属短纤维丝；或者，多种填充复合粘合料5为一种闭合微孔材料复合填充粘合料。
62.在具体实施过程中，多种填充复合粘合料5，为粗细骨料级配，有机无机骨料搭配和胶粘合剂的复合料，骨料分轻质骨料、硬质骨料、微粉料，形状多样如线形、短纤维、不规
则块状、颗粒状、粉状由设计级配，这些骨料都是通过粘合剂复合成一个整体的，采用什么粘合剂是很重要的，有除了以上举例的四类粘合剂可选，还可以有更多选择；复合体材料的具体选择应和粘合剂性质类同，复合体的选择应和复合结构一致，填充复合粘合料是一种填充复合大骨料之间的中间体，使大骨料之间形成连续的组织结构；
63.多种填充复合粘合料5，为一种闭合微孔材料复合填充粘合料，例如pe,pp类同材料，其也可以作为一个结构层使用，尤其是高密度闭合微孔材料做为钢塑复合管的复合层不产生开裂分层也非常实用，可作为钢塑复合一种工艺材料从另一条技术路线解决钢塑复合的问题。
64.如图1-4所示，多层缠绕带包括金属材料板带和/或非金属材料网带；
65.金属材料板带的外形为板带状或者异形条带状，金属材料板带为碳钢多孔板带、合金钢板带、钢丝网带、异形钢带、铝合金板带、金属孔板带中的任意一种；
66.非金属材料网带为塑料织带、玻璃纤维网、玻璃纤维布、玄武岩纤维网、玄武岩纤维布、碳纤维网、碳纤维布、塑料网带中的任意一种。
67.在具体实施过程中，多层缠绕带为金属材料板带和非金属网带，外形为板带状或者异形条带状，是多层复合主要复合整体性结构材料，具有增强复合层之间的整体性，增强管壁抵抗力的一致性材料。
68.如图1-4所示，不锈钢内管1为内壁光滑且符合生活饮用水卫生标准要求的薄壁或者超薄壁不锈钢管。不锈钢内管1为300系列的奥氏体不锈钢或者为高铬400系列铁素体不锈钢；不锈钢内管1外壁为粗糙清洁表面，喷丸锚坑60-100微米，表面干燥清洁无污染物。不锈钢内管1的外壁为粗糙清洁表面提高了复合材料的粘合强度，薄壁不锈钢内管1减少了不锈钢材料使用，降低了材料成本，保持了不锈钢材料的优越性。
69.如图1-4所示，复合材料外管层7由有机材料和无机材料复合料制成。例如无机短纤维热塑性树脂、硅微粉树脂，耐酸碱ph值1.0-15，绝缘级别耐高压电阻试验，最低电阻值1.0
×
10-10
ω且无绝缘漏点。在具体实施过程中，复合材料外管层7，依据用途设计选择复合材料成分制成耐防腐性外壁，管外壁主要解决埋地环境防腐问题，保护管子的长期正常使用，同时还要满足抗拒各种外力作用下保障管子不遭到破坏。
70.本发明公开的强化不锈钢管，复合管壁采用合理材料复合工艺技术，科学的材料配方是可以实现多种不同性质的结构材料做到复合材料协同性，发挥出每一种材料的优势，摒弃其材料缺点，扬长避短得到优化的复合组织结构。
71.本发明公开的强化不锈钢管，不锈钢内管1解决了生活饮用水符合卫生标准问题，消除了水质被二次污染的风险，薄壁不锈钢降低了材料成本，使供水工程现在就用得起，钢管外壁缠绕高强度纤维用于提高了抵抗管内介质压力、水锤冲击力，缠绕管复合结构增加管环刚度，用于提高抵抗来自管外部荷载压力，例如土压力荷载引起的压力、弯曲力，剪切力等，管外壁复合层提高埋地耐腐蚀级别防止酸碱性土壤、海水、谜散电流腐蚀，被复合入的材料有各自的功能分工协调，能解决共同承担外力作用下保障正常使用的目标。比一种单纯材料制作的水管更有优势，更经济好用。
72.本发明强化不锈钢管和钢塑复合管重大的差别，复合结构设计的原则和目的存在根本不同，钢塑复合管设计采用的塑料层是为了解决钢管的表面腐蚀问题，其承担压力的力学性能仍然是钢管本体承担；强化不锈钢管的复合壁，不锈钢管主要任务解决水质二次
污染问题，管子的抵抗水压力，水锤冲击力是由缠绕高强度纤维承担，抗埋地土压力是由缠绕管及填充复合料承担；承担土壤腐蚀则由管外壁实现，因此技术要求条件是不允许开裂，不允许分层，要求耐热膨胀量要协调一致，采用不同性质的多种粘合剂及使用方法是成败关键技术核心之一；选择的复合材料及材料结构的级配、搭配、配比结构布局关系到力学性能的合理性。
73.本发明的多种胶粘合剂例如热膨胀系数和钢材一致，闭合微孔胶粘合剂，微孔多种填充复合粘合料5等用于解决钢塑复合管的分层、开裂很有效。
74.因此本发明强化不锈钢管涉及到的钢塑复合与之前所谓的钢塑复合管根本是两个不同范畴的概念，是完全不同的结构，没有可比性，具有专属性。
75.在具体实施过程中，复合材料强化不锈钢管，强化复合的连续骨料，主要是缠绕工艺所用的材料，抗介质压力的控制，不锈钢管材在屈服强度内稳定的耐高压及高压水锤的抗暴强度，增强采用高强度纤维丝线缠绕工艺，纤维抗拉强度不低于1000mpa，可选10000mpa，根据需要设计选材料及工艺。增强钢管的环向外部压力的刚度，解决方案采用了连续小口径管材的缠绕骨料，缠绕管材可以是金属波纹管、螺纹管，也可以是塑料材质的波纹管、螺纹管、蜂窗管填料复合架软管。材质可选，如pe、pp、pb等，具体管的尺寸大小、材料结构选择应根据强化不锈钢管整体的性能参数的设计方案，计算连续复合骨料的结构技术参数，例如补偿量、补偿温度范围、强度、刚度、应力应变要求和复合材料的整体结构匹配和复合中间体材料、粘和剂材料、金属材料，管形要求、热膨胀要求做出设计方案与计算。确定连续骨料管的结构和参数，如波纹管的壁厚、波纹深度、波形、波宽、波数密度、管的直径大小、管内补偿空间量、环向补偿空间量的补偿量的分布，缠绕的拉紧力大小，缠绕管之间的排列间隙大小，与缠绕体的接触面及粘合剂性能参数匹配性。
76.在具体实施过程中，缠绕管的外壁预处理和复合胶层的匹配，满足和其他复合材料的匹配满足和钢管热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
·
℃
·
㎡
)一致性工作。满足缠绕位置的牢固结合稳定。除去金属波纹管，塑料波纹管类，更适应适合于大变形，提高管线柔度，采用缠绕骨料弯管，材料可采用橡胶管或橡胶复合管作为缠绕骨料强化不锈钢管。无论连续骨料还是离散式骨料，均能满足复合强化不锈钢管在-40℃～120℃内任意温度的升降变化。材料的热膨胀性能都能满足体积变量的数值，在单元式小便量波动的特点，弥散式的自身膨胀形变，较强的自补偿能力，形变体积增减量的预留空间量，耐高强度疲劳的结构组织，并具有与其他复合材料整体性能匹配，满足百年长寿命的使用。是复合材料强化不锈钢管的方案设计的基本要求。
77.在具体实施过程中，不锈钢内管1是符合食品级卫生标准的薄壁或者超薄壁管材，管材的外表面经过表面处理，增强和胶的粘合力，采用的胶粘剂热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)或者是弹性伸长率不低于100％的高强粘合胶，如聚硫胶，微气泡胶。缠绕的纤维为高强度纤维，缠绕管为波纹管或螺纹管、塑料管在温度变化热胀冷缩，由空心管及管壁波纹自身的双向全桥结构，能大空间自由补偿大形变位移量，采用的缠绕板带具有双面热粘合剂，采用的复合中间体材料具有热膨胀应变补偿性能，从而不会对复合结构造成分层、开裂、位移、破坏。即便是地埋的缠绕管之间有泥沙进入波间，温度变形也不会引起缠绕管与钢管的脱离。波纹管的热膨胀并不影响到周围波纹管的位移，解决了钢塑复合热膨胀引起的破坏问题。弹塑性填料也给了缠绕管骨架更加稳定和足够的就地微结构自补偿空间，受
外界环境影响更小。
78.复合管材料复合性能满足热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)，在－50～110℃的环境及介质使用温度条件内，复合管热膨胀不脱层、不开裂。通过热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)粘合剂作为不锈钢管把缠绕管粘合固定在钢管外壁上的，或者是缠绕管自己包裹有高强度、高弹性粘合胶缠绕在不锈钢管涂覆有粘合剂的外壁上，能够满足不锈钢管缠绕纤维复合材料的由于温度热胀冷缩大形变不破坏的重要技术措施。
79.复合管壁具有互补自补偿能力，具有不锈钢管与缠绕管，缠绕管与缠绕管之间，当采用复合材料中间体填充连续介质，异性材质参与复合的材料，连续骨料材料具有自身空间自由热膨胀应变自补偿组织结构特征，采用胶黏剂具有热膨胀应变与金属材料一致性，或者粘合剂具有弹性，伸长率又不低于50％，填充复合中间体合成材料具有热膨胀应变自互补性，复合体具有弥散式分布微结构就地热膨胀应变互补、自补偿能力，自由空间自我补偿的复合体结构，能满足钢管热膨胀系数12～16
×
10-5
(1
°c·
m)应用条件。合理的配置自我补偿的填料复合材料，能增强缠绕管的稳定性和抗压、抗冲击能力，更能适应复杂的地埋环境使用，也能满足复合体大体量热胀冷缩的要求。
80.在具体实施过程中，多层缠绕结构的管，内层与外层采用板带分层缠绕，层间复合热膨胀补偿，满足上、下层的形变，补偿量不产生开裂。尤其是大口径地埋管，要承受大的土压力，增加管的壁厚是一项重要措施，需要多层复合，其复合工艺、层间分布、复合结构力学设计，是必不可少的工作，例如：在第一层填料复合完成的热状态条件下，继续进行下一层的打底复合层，采用双面热涂覆粘合剂钢板带，热缠绕成型钢板带层，再在热钢板带层上缠绕第二层缠绕管，缠绕管之间热复合自补偿填料涵，在第二层填料复合完成的热状态条件下，继续进行下一层的打底复合层，采用双面热涂覆粘合剂钢板带，热缠绕成型钢板带层，再在热钢板带层上复合微泡层，微泡层上热复合管子外壁，管子定径冷却切管、打标识，产出为两层缠绕管。也可以更多层。
81.复合材料的级配选择：
82.1、不锈钢内管1：
83.材料为300系列或者400系列，符合食品级卫生标准的不锈钢材料，制作的所需规格的管子包括管子的直径、壁厚、长度符合技术参数，满足设计要求。不锈钢内管1为薄壁不锈钢管或者超薄壁不锈钢管，不锈钢材料必须符合材料牌号标准。
84.2、选择缠绕材料：
85.非金属材料制成的缠绕管材，例如塑料波纹管、螺纹管、蜂窝芯管、矩形管、椭圆形管，各种规格尺寸的，例如管直径8～50mm，厚度1～5mm的盘管，材质可选pe、pc、pvc、pp、uhmwpe、pa及混合料等塑料材料，又例如橡胶类，弹性材料类材料；
86.也可制作金属材料制作，例如钢波纹管、螺纹管、金属软管等作为缠绕管，缠绕管也是管子环向受力增强其强度和刚度的结构符合体；
87.非金属纤维缠绕材料，例如：高强度玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、尼龙纤维、高密度pe纤维等；
88.金属纤维缠绕材料，例如：高强度合金钢丝、碳钢纤维丝、不锈钢纤维丝等；
89.板带缠绕材料，例如：金属板带，碳钢板带，铝合金板带，不锈钢板带等，非金属板带例如：pe、pc、pvc、pp等塑料材料；
90.网带(布)缠绕材料，金属网带、钢丝网带、非金属网带、玻璃纤维布、碳纤维布等。
91.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。