近年來，滾塑成型技術(shù)發(fā)展迅速，在材料、成型技術(shù)等領(lǐng)域都有飛速發(fā)展。
表1 3號板應(yīng)力—應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)，該板厚3.1cm（鋼1.1，塑2.0）作基準
從上述情況可見，鋼塑復(fù)合中空材料的力學(xué)性能趨近高聚物的力學(xué)性能。從樣塊強度數(shù)據(jù)分析，最佳鋼塑比的樣板的強度數(shù)據(jù)為113-135Mpa之間，與壓力容器鋼材許用強度114Mpa一致。也就是說，鋼塑復(fù)合中空材料可制造壓力容器。
由此可見鋼塑復(fù)合材料既具有鋼鐵的強度、硬度，像鋼那樣能承受壓力；有塑料改善鋼的受力狀況，使它具有塑膠的彈性、韌性和耐腐蝕性，是一種理想的新型材料。
鋼塑復(fù)合材料之鋼、塑最佳配比比例
通過對23塊鋼塑復(fù)合板的力學(xué)性能測試、計算、分析之後得出如下結(jié)論：
1、鋼塑復(fù)合材料的強度與鋼含量的百分比有關(guān)。鋼含量高，強度大；當(dāng)荷載超過鋼的屈服點後，塑膠彎曲、產(chǎn)生反彈且反彈力較大。
2、鋼含量的重量百分數(shù)，體積數(shù)，厚度百分數(shù)的數(shù)值是一致的。因此，從簡便、實用角度考慮，可采取厚度百分比計算。
3、鋼、塑含量的體積比，截面積比，厚度比的比值是一致的，因此，可采用厚度比。
4、鋼、塑含量的體積比，與重量比的數(shù)值不一致。23塊樣塊的鋼、塑體積比從50：50到10：90，重量比從89.7：10.3到49.2：50.8。經(jīng)分析，鋼、塑最佳體積比為25-30：75-70；重量比為75-70：25-30。
5、產(chǎn)品配方確定鋼、塑比，要以理論計算為基礎(chǔ)，結(jié)合可加工性和必要性兩方面的實際而定。如，鋼板的可焊接加工厚度要求在4mm以上，塑膠層厚在10mm以上。一般在15mm左右，或鋼網(wǎng)厚的三倍。鋼網(wǎng)厚不是指制作鋼網(wǎng)的鋼板厚，而是指平放在兩平面之間鋼網(wǎng)的相對厚度。
鋼塑復(fù)合制品的成本研究
鋼塑復(fù)合中空材料鋼塑含量的基礎(chǔ)計算
因為取定長a、定寬b的鋼塑復(fù)合板，只有鋼的層厚e1，塑的層厚e2是變數(shù)。因此，在鋼塑復(fù)合板鋼塑體積比abe1：abe2，鋼塑截面積比be1：be2，鋼塑層厚比e1：e2的比值是相等的。它們的百分含量值也是相等的。
公式為：鋼、塑各自厚e÷鋼塑板總厚t×100%
鋼塑復(fù)合制品的壁厚e（δ）設(shè)計及定價
鋼塑復(fù)合中空材料的存在形式是具體的鋼塑復(fù)合容器或其他物體的壁。以容器為例，鋼塑復(fù)合中空材料必須既耐腐蝕又耐壓。在使用中，以鋼承受工作壓力；以塑防腐蝕、防滲漏、增韌改善鋼材的力學(xué)性能。因此，設(shè)計鋼塑復(fù)合容器壁厚，第一步：按容器的使用壓力計算鋼板厚（δ）；第二步：按鋼、塑最佳比確定鋼、塑各厚多少；第三步：以鋼、塑當(dāng)時的市場價計算成本、確定銷售價格。
下面以口徑DN為3000mm的鋼塑復(fù)合管為例，進行計算：
設(shè)：DN—3000mm，工作壓力0.3Mpa，設(shè)計壓力P—1.0Mpa，
鋼許用應(yīng)力【σ】—235Mpa，焊縫系數(shù)Ф—0.9。
求：該管的壁厚 δ（e）—mm。
代入公式：
δ=P×D/2【σ】×Ф
=1.0×3000/2×235×0.9
=3000/423=7.1(mm)
按計算結(jié)果，該管道用7mm鋼板，15mm厚的塑層就可以。
下面換個角度思考，【σ】取鋼塑復(fù)合材料的測試平均強度—114Mpa，Ф取1，代入公式：
δ =P×D/2【σ】×Ф
=1.0×3000/2×114×1
=3000/228=13.1（mm）
按計算結(jié)果，該管道用13mm鋼板，15mm厚的塑層就可以。鋼占46%，實際【σ】可達140Mpa。
假如再以【σ】—140Mpa
代入公式，
δ =P×D/2【σ】×Ф
=1.0×3000/2×140×1
=3000/280=10.7（mm）
從上述三次計算結(jié)果看，該管可以鋼板取10mm，塑層厚18mm。
以上是從內(nèi)壓的角度考慮的理論計算，有了設(shè)備還要整體做壓扁試驗，進行環(huán)剛度計算與看它的耐外壓試驗情況，然後進一步完善鋼塑復(fù)合管的管壁設(shè)計公式。
按上面管壁結(jié)構(gòu)和成本、定銷售價，先求1m長的成本。
鋼的重量（kg）/m=7.8(g/cm3)×鋼板厚e1cm×總面積abcm2÷1000
=7.8×1×(300×3.1416×100）÷1000
=7.8×1×94248÷1000
=73513÷1000=735（kg）
鋼成本y1（元人民幣，下同）m=鋼單價n1（元/kg）×鋼重量w1（kg）
=5×735=3676（元）
塑的重量（kg）/m=0.895(g/cm3)×塑層厚e2 cm×總面積ab cm2÷1000
=0.895×1.8×94248÷1000
=151833÷1000=152(kg)
塑成本y2（元）m=塑單價n2（元/kg）×塑重量w2(kg)
=13×152=1976(元)
合計1m管成本：3676+1976=5652（元），以25%毛利計，1m鋼塑復(fù)合管售價7065（元）。可以報的市場平均接受價為1萬元/米。
鋼塑復(fù)合管的環(huán)剛度研究
管道環(huán)剛度是承受外壓力的重要數(shù)據(jù)。關(guān)於管道環(huán)剛度測試計算公式有二個：
ISO 全塑的S=（0.1488+0.02y/d） F/Ly?S= （0.0186+0.025y/d） F/Ly?9966
S—環(huán)剛度kN/m2
D—內(nèi)徑m
y—變形量m
F—壓力荷載kN
L—受壓管圈長m
DIN16961 S=F/dL×ξ
S—環(huán)剛度kn/m2
D—內(nèi)徑m
F—壓力荷載kn
L—受壓管圈長m
ξ—變形系數(shù)，
查表得（一般以內(nèi)徑5%的變形率為準，ξ取值0.1568，結(jié)果與ISO法的計算結(jié)果不一致，由於測試設(shè)備陳舊，因變形率與變形系數(shù)相對應(yīng)不很準確，計算結(jié)果也不準確。）
在2006年10月，作了六個樣管到西塘色機廠理化室作壓力測試，現(xiàn)將情況列於表2。
表2 六個樣管的壓力測試
說明：1、該批樣管的鋼管均為無縫鋼管。壁厚5mm的內(nèi)徑為130mm，壁厚3mm的內(nèi)徑為154mm。本次測試計算采用ISO法。
2、y—變形量m，標準為內(nèi)徑的5%。也就是測試壓距，內(nèi)徑的絕對變形量。
3、純塑指純粹的LLDPE；白塑指白色改性料；黑塑指黑色改性料。
4、這批試驗有多個項目，分析情況見下文。
環(huán)剛度試驗計算、對比、分析情況：
1、1號與2號比。結(jié)構(gòu)材質(zhì)一樣，壁厚不一樣。壁厚增加40%，而環(huán)剛度增加63.5%。
2、4號與1號比。鋼管壁厚一樣，襯塑比不襯塑，環(huán)剛度增加39.6%。
3、3號與2號比。鋼管壁厚一樣，焊鋼網(wǎng)的比不焊的，環(huán)剛度增加19.1%。
4、3號與5、6號比。鋼管壁結(jié)構(gòu)一樣，襯塑的比不襯塑的，環(huán)剛度分別增加44.3%、23.7%。
5、2號與5、6號比。鋼管壁結(jié)構(gòu)一樣，有網(wǎng)塑的環(huán)剛度分別增加71.8%、47.3%。
6、4號與5、6號比。鋼管壁結(jié)構(gòu)一樣，純塑比改性料環(huán)剛度分別增加55.1%、61.5%。
7、5號與6號比。管壁結(jié)構(gòu)一樣，白色改性料比黑色改性料環(huán)剛度增加14.3%
8、從平均1mm壁厚的ISO值來看，含鋼量高，ISO值大，與1一致。
從上述分析可以得出幾點結(jié)論：
1、從增加環(huán)剛度的角度看，增加塑膠層厚不是好辦法。增加鋼板厚的效果比較好。
2、鋼塑復(fù)合的目的在於解決塑膠不耐壓的弱點。塑膠層在鋼塑復(fù)合材料的功能，只能定位於防腐蝕、防滲漏、增加鋼材的彈性、韌性，即改善鋼板的受力情況。
3、鋼網(wǎng)在鋼塑復(fù)合材料有增強作用，更重要的作用在於維持塑膠層的完整性和保持鋼塑層面的粘結(jié)性。
4、從測試樣管看，壓到兩壁面相碰鋼塑介面沒分裂脫開，塑層沒裂縫。因此鋼塑復(fù)合管無論怎樣破壞都不可能把它徹底破壞掉。
管子埋地後的綜合力學(xué)特性，即管頂受到的垂直壓力計算公式。
F=DLKd(Fsv.k+ΨqqvkDo)
式中：
F—埋地每延米管道管頂上的垂直總壓力（kn/m2）
DL—變形之後效應(yīng)系數(shù)，根據(jù)管道胸腔回填密度可取1.2-1.5
Kd—管道變形系數(shù)，通常可取0.083-0.1（本公式是塑膠管的）
Fsv.k—每延米管道管頂上的垂直
Fsv.k = γs.Hs. Do
γs —回填土重力密度（帶砂黃土可取γ（伽馬）=18kN/m3）
Hs—管頂至設(shè)計地面的覆土高度（m）
Do—管道外徑（m）
Ψq—管頂上動載荷準允系數(shù)可取0.5
qvk—地面車輛載荷傳至管頂單位面積上的豎向壓力標準值（kN/m2）（注：該值的具體計算公式參見“CECS164:2004”標準。）
試算假設(shè)：外徑Do——4m；覆土高度Hs——5m：則：
Fsv.k= rs.Hs. Do
=18×4×5=360kN/m2
∴F=DLKd(Fsv.k+ΨqqvkDo)
=1.2×0.1×(360+0.5×1×4)
=0.12×(360+2)=0.12×362
=43.44kn/m2(1kn=100kg)
3mm厚鋼板的鋼塑（黑塑）復(fù)合管的ISO200.0kn/m2其值大於43.44kn/m，可見鋼塑復(fù)合管的埋地後的綜合力學(xué)特性可以滿足使用要求。這有力的證明鋼塑復(fù)合管優(yōu)於鋼管的是耐腐蝕性好；它優(yōu)於塑膠管的是耐壓力性好。
以後有條件還需做“模擬砂箱法”檢測樣管頂上施加預(yù)設(shè)壓力（kN）。公式：Fto=F×L
Fto—管頂上施加預(yù)設(shè)壓力
F—使樣管在垂直方向外徑變形量為原外徑的30%的載荷（kN）
L—樣管長度（m）
壓縮速度：（mm/min）(沒破裂為合格)。
利用滾塑成型技術(shù)也可以成型具有一定柔性的多色制品。
鋼塑復(fù)合管是一種新型結(jié)構(gòu)型復(fù)合管材，從制造上看，它增加了一個由鋼絲網(wǎng)焊結(jié)的過渡層。從性能上看，它既有鋼鐵的強度，又有塑膠的韌性和防腐，更重要的是它把整體塑膠層的收縮內(nèi)聚應(yīng)力分散限制在網(wǎng)格小范圍內(nèi)。在任何情況下（實驗時把鋼塑復(fù)合管壓扁）鋼塑都不會從介面分離開來。
鋼、塑層的厚度通過計算，一般鋼層厚幾毫米到十幾毫米（4mm以上），塑膠層厚十幾毫米到20、30毫米（一般10mm以上）。
鋼塑復(fù)合管受壓情況，從實驗看一般排水管、供水管都可以承受，最大可以達到承受113-115Mpa之間，可以達到壓力容器的標準114Mpa。
鋼塑復(fù)合管的環(huán)剛度，經(jīng)過計算與實驗，因為有鋼板層，一般都為S= 43kN/m2，大大超過4-8。
