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国内给水管材现状及发展

作者 :本站编辑更新时间:2012-11-11

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 摘要:作者试图将我国室内外给水管材的生产、使用的现状做系统总结,并紧密结合国内室内外给水管材的实际预测其 发展方向,努力振兴我国自己的给水管材(生产、应用科学)事业
 



  目前我国经济高速发展,各种产品比较丰富,人民生活水 平不断提高。但是,人类最基本的日常生活用水问题还时不时 困扰我们,尤其是影响室内外给水水质重要因素之一的管材 问题。一方面是给水管材品种非常繁多,需要通过试用验证产 品的性能,确定统一的使用、选用和施工要求等;另一方面 设计技术人员如何选择适合施工单位有效施工,并切合建设单 位经济与发展实际水平的给水管材,这都需要我们系统地熟 悉掌握其特性与适用要求,作出科学合理地选择。截止现在, 我们尚难于找到一个完整的、系统归类的模式。本文试图在 这些方面进行一些有益地探索。
一、给水管材的过去
  同我国建筑给水排水专业的发展一样,我国给水管材也经 历了品种单一、卫生标准低、缓慢发展的过去与品种多样、卫 生标准提高快、更新发展迅速的现在。沿用了近三十多年的 不镀锌钢管(黑铁管),包括曾经被视作提高建筑标准档次象征 之一的镀锌钢管,现在已经被多数省份部分(冷镀锌钢管)淘汰 ;为节省钢材,五十年代推广使用的钢筋混凝土管(又分为钢 筋混凝土管、预应力钢筋混凝土管和自应力钢筋混凝土管), 可承受较高的工作压力(0.40-1.20MPa)、耐腐蚀、价格低廉(和 金属管材相比)、经久耐用,不会减少水管的输水能力,但自 重大,质地硬而脆,怕碰撞,接口易渗漏,管沟沟底平整坚实 要求高,配件缺乏给日后维修增加难度,现在用量正逐渐减 少;……;塑料管具有较好的防腐与抗震能力,有一定的抗拉 抗弯曲的弹性,表面光滑水力条件好,耐冻性能比金属管强 ,重量轻等优点。由于管材承压力不够高,质脆易老化,而且 价格昂贵,仅用于室内的小口径管道上。
二、给水管材的现状
  目前给水材料品种非常繁多,我们的重点就是对新型室内 、室外给水管材给予介绍,并对过去使用目前又有一些新的性 能提高的应用点给予介绍。下面从管材主要使用场所上分两 大类归纳介绍:
  (一) 室外给水管材
室外给水管材可分为金属管和非金属管两大类。
  1 金属管
  现在推广应用较多的室外金属给水管材主要有钢管、给水 球墨铸铁管。
  1.1 钢管
钢管有焊接钢管和无缝钢管之分;以防腐蚀性能来说可分为保 护层型、无保护层型与质地型;按壁厚又有普通钢管和加厚 钢管之分。
  焊接钢管分为螺旋缝焊和直焊钢管,螺旋缝焊钢管分为自 动埋弧焊接钢管和高频焊接钢管,直焊钢管又分为普通直焊钢 管和不锈焊接钢管。无缝钢管按制造方法分为热轧管和冷轧( 拔)管,其精度分为普通和高级两种。冷轧(拔)管的最大公称直 径为200mm,热轧管最大公称直径为600mm。无缝钢管还有不锈钢 无缝钢管,不锈钢无缝钢管分为热轧、热挤压不锈钢无缝钢管 和冷轧(拔)不锈钢无缝钢管两种。
  无保护层型有无保护层钢管,过去通常叫不镀锌钢管(黑铁 管)。质地型钢管主要是指不锈钢无缝钢管和不锈钢焊接钢管 ,在室外大中管道给水上,由于造价、连接等原因未曾推广应 用过。
  保护层型(主要指的是管道内壁)现在有金属保护层型与非金 属保护层型,金属保护层型常用的有表面镀层保护层型、表 面压合保护层型。表面镀层保护层型中常见的是镀锌管,镀锌 管也有冷镀锌管和热镀锌管,热镀锌管因为保护层致密均匀 、附着力强、稳定性比较好,目前仍大量应用。而冷镀锌管由 于保护层不够致密均匀、稳定性差,一般使用寿命不到5年就锈蚀,出 现“红水”、“黑水”,铁腥味严重,各种有害细菌超过国家 生活饮用水水质标准,各地已在生活给水管道禁止使用。表 面压合保护层型按生产工艺不同也分为物理覆盖型复合钢管和 化学爆破法覆盖型复合钢管,其中物理覆盖型复合钢管目前 已生产的有钢复不锈钢复合钢管、铜钢双金属复合钢管,都是 利用物理的方法将受热软化薄壁不锈钢管或冷薄壁铜管通过 一定工艺压合在钢基管内壁上。这两种管材的规格分别为DNl5 -DN300和DNl5-DNl50。物理覆盖型复合钢管管道连接多采用专用 配件连接。化学爆破法覆盖型复合钢管有双金属复合管。
  非金属保护层型有非金属涂层型与非金属衬里型两大类, 《建筑给水钢塑复合管管道工程技术规程》(CECSl25:2001)(简称 《钢塑技术规程》)把这两类钢管统称为钢塑复合管,并将钢 塑复合管所依附的钢管基本材料不同又分为涂(衬)塑焊接钢管 和涂(衬)塑无缝钢管。根据所涂(衬)的非金属材料不同,现行 行业标准《给水涂塑复合钢管》(CJ/T120-2000)把给水涂塑复合 管分为聚乙烯(PE)钢塑复合管与环氧树脂(EP)钢塑复合管,有的 厂家还生产乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)钢塑复合管,《给水衬塑 复合钢管》(CJ/T136-2001)把给水衬塑复合管分为聚乙烯(PE)、 硬聚氯乙烯(PVC-U)、交联聚乙烯(PEX)、氯化聚氯乙烯(CPVC)和聚 丙烯(PP)钢塑复合管。生产厂家从管道连接方式和配件的不同 将钢塑复合管分为法兰式、沟槽式和螺纹式三种,按涂(衬)层 耐热性分为热水用钢塑复合管与普通性或冷水用钢塑复合管。 另外,依据涂层的方式不同有外镀锌与内涂层相结合型(沟槽 式给水钢塑复合管、螺纹式给水钢塑复合管等)与内外全涂层 型钢塑复合管(法兰式给水钢塑复合管)的区别。依据外涂层的 金属材料不同衬塑复合钢管又分为外镀锌型、外涂塑型和外镀 锌铝合金型衬塑复合钢管(厂家又叫合金钢塑复合管)。此外, 还有一大类是注塑钢管,目前知道的有聚丙烯(PP)和聚氯乙烯 (PVC)给水钢管,但在《钢塑技术规程》中未予确认。钢塑复合 管是一种比较好的防腐管材,钢塑复合管目前较大的管径有DN l25-DN300,在室外大中管道给水上使用受到一定的局限。
  低压流体输送用焊接钢管与镀锌焊接钢管也有普通钢管和 加厚钢管之区别。对焊接钢管来说,管壁加厚其承压能力随之 适当提高,而相对无缝钢管类型管材来说,造价仍属低廉型 钢管之列。无缝钢管主要体现在管壁厚度随多种档次和材质之 分而承压不同。
  我们知道,钢管的机械强度最好,可以承受高的内外压力 ,管身的可焊性方便制造各种管件、特别能适应地形复杂及要 求较高的管线使用。易腐蚀是其最大缺点。但钢管内外防护 处理得当,使用年限也很长。据介绍,上海杨树浦水厂一根1m 直径的出厂管已使用60年,至今仍然很好。
  目前国外已普遍使用承插式焊接接口的钢管,是传统钢管 的第二代产品,它把传统钢管的对接焊缝接口改为搭接焊缝接 口,提高了接口焊缝的质量,使环向焊缝减少应力集中,避 免管道发生爆漏。1999年广州市的刘屋洲120万m3/d的输水工程 ,在国内首次安装了DN2000-DN2400的该种承插式焊接接口钢管近 10km,其中有近3km是过河管段,至今使用情况良好[1]。
  2000年获得中国专利[1]的“扩胀成型的承插式柔性接口钢管 ”已在广州自来水公司首先应用,它的性能及优点比第二代钢 管更好,填补了“低成本生产钢制柔性接口管”的国内外空 白。该管是采用先进的扩胀成型工艺,将钢管两端分别扩胀成 具承插口的新管型,经扩胀后的钢管强度及刚性都得到提高 ,同时该工艺又达到用最低的加工成本获得成型尺寸精度高的 承插式柔性接口新管型。扩胀成型柔性承插式接口钢管是继 “承插式刚性接口钢管”后发展的第三代新型高级钢管。具有 安装方便、施工时间缩短、安全,其推广可有效提高管线的 质量水平。
  在过河管、架空管等需要刚性连接的管道,可通过对承插 口套入的搭接面进行角焊焊接,就可以得到高质量的刚性接口 连接。
  1.2 给水铸铁管
给水铸铁管能承受较大工作压力(0.45~1.00MPa)、耐腐蚀、价 格便宜,管内壁涂沥青后较光滑,因而被大量用于外部给水管 上。但是它的缺点是质硬而脆、重量大、施工困难。公称直 径从DN75~DNl500,工作压力有0.45、0.75、1.00MPa等几种。铸 铁管的接头通常有承插式、法兰式和柔性接口三种。给水铸铁 管按制造材质不同分为给水灰口铸铁管和给水球墨铸铁管两 种。由于同给水灰口铸铁管比较起来给水球墨铸铁管具有强度 高、韧性大、密闭性能佳、抗腐蚀能力强、安装施工方便等 优点,给水球墨铸铁管已经成为给水灰口铸铁管的替代产品。 给水灰口铸铁管过去通常称为给水铸铁管,给水灰口铸铁管 按铸造方式不同分为砂型离心铸铁直管和连续铸铁立管,砂型 离心铸铁直管按壁厚分为P和G两级,连续铸铁立管按壁厚分为 LA、A和B三级。这些在已经出版使用的各种设计手册上均有较 详细完善的技术资料。给水球墨铸铁管按接口方式不同分为K 型机械式柔性接口管和T型承插式柔性接口管。这种管材由于 受配件品种数量少而影响推广应用的局面,现已基本缓解,有专门从事配件生产的大型厂家 ,供国内建设选用 。据已有的资料[3]可知,综合比较给水球墨铸铁管承压、耐 腐等功能以及管材造价、开挖施工、维护等各种费用,实际建 设选用管径在DN200-DN800其优势比较突出。
  2 非金属管材
  非金属管材有混凝土管、钢筋混凝土管、石棉水泥管、玻 璃钢管、塑料管和(钢骨架增强)塑料复合管几大类。其中混凝 土管由于承压小、管壁较厚现在在压力给水方面应用较少,其 技术资料在一般手册也有,这里就不做介绍。
  2.1 钢筋混凝土管
钢筋混凝土管有普通的钢筋混凝土管(RCP)、自应力钢筋混凝土 管(SPCP、预应力钢筋混凝土管(PCP)和预应力钢筒钢筋混凝土管( PCCP)。它们共同的特点是:节省钢材,价格低廉(和金属管材相 比),防腐性能好,不会减少水管的输水能力,能够承受比较 高的压力(从0.4-1.2MPa不等),具有较好的抗渗性、耐久性, 能就地取材,节省钢材。资金不足的情况下,应用价值大些 。目前大多生产的钢筋混凝土管管径从100-1500mm规格。预应力 钢筒钢筋混凝土管我国80年代后期开始试制应用,最大管径可 达9m,承压达4.0MPa。但钢筋混凝土管重量大而质地较脆,装 卸和搬运困难。管配件缺乏,日后维修难度大。这些都制约了 该类管道的应用。
  2.2 石棉水泥管
  石棉水泥管的优点是:重量轻,内壁光滑,通水能力较铸 铁管大,抗腐蚀性能好,容易锯断,加工方便,价格低廉等。 但是,它质脆,抗冲击能力与抗动荷性能差。目前应用较少 。
  2.3 玻璃钢管
  玻璃钢管按制造工艺不同分为:离心浇铸型玻璃钢管和纤 维缠绕型玻璃钢管。给水上常用的是属于纤维缠绕型的玻璃钢 夹砂给水管。玻璃钢夹砂给水管具有管轻、强度好、耐腐蚀 、水头损失小等优点,并且运输、吊装、连接方便。但管价较 其他管材高,以及由于刚性较低,易损坏,管坑的开挖回填 的要求高,专业性安装要求高,增加了安装费用。这制约了该 类管的普及使用。玻璃钢夹砂给水管规格有DN25-3000mm的30多 种,一般小于或等于DN400的玻璃钢管道不夹砂。使用压力范围 为0.1-1MPa,而大于0.6MPa的产量较少。据已有的资料[2]可知 ,综合比较给水玻璃钢管性能及各种费用,实际建设选用管径 在DN500以上其优势更突出。
  2.4 塑料管 <…… 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com

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