供水管網的管材綜述

供水管網的管材綜述

摘要：本文闡述了供水管網的功能要求；扼要敘述了管材的種別及適用范圍；具體講述了各類管材的特點及質量情況；并對各類管材從水力條件、物理性能、價格、工程造價等方面進行了比較，提出了推薦性建議。
?前言

近十年來，因工作需要，筆者對供水管網所用的管材進行了一些調研，對各類材質的管廠參與了一些考察活動，并于1998年7月以來先后撰寫了“供水管網的管材評述”、“淺談熱塑性塑料管材的相關題目”、“球墨鑄鐵管及管件相關題目的商討”、“關于預應力鋼筒砼管（pccp）的推廣應用”、“關于供水管材衛生狀況的評價題目”共五篇，均在“中國水網”上發表過，在省內、國內一些相關會議上進行了交流。近年根據主管部分的一些要求，管材市場上的一些新行情，本文進行了綜合，并進行了局部充實與調整，綜述意見很難周全，在此僅拋磚引玉，與業內同行共同商討。

?1.供水管網的功能要求

供水企業的根本任務是向用戶提供清潔的飲用水，連續供給有壓力的水，同時降低供水用度。為此，供水管網作為供水系統的重要環節，對于它的硬件有以下五點要求：
(1)封閉性能高
供水管網是承壓的管網，管道只有良好的封閉性，才是連續供水的基本保證。
(2)輸送水質佳
自來水從水廠到用戶，要經過較長的管道，往往需要幾個小時乃至幾天。管網實際上是一個大的反應器，出廠水未完成的化學反應將在管網中繼續進行，并且含氯水與管壁發生新的接觸，有可能產生新的反應，這些反應有生物性的、感官性的以及物理化學性的。因此要求管道內壁既要耐腐蝕性，又不會向水中析出有害物質。
(3)水力條件好?
供水管道的內壁不結垢、光滑、管路暢通，才能降低水頭損失，確保服務水頭。
(4)設備控制靈
一個大城市的供水管網，管道總長度少的有數百公里，多的達數千公里，在這樣的大型供水管網中有成千上萬個專用設備，維持著管網的良好運行。
在管網上的專用設備包括：閥門、消火栓、通氣閥、放空閥、沖洗排水閥、減壓閥、調流閥、水錘消除器、檢驗人孔、伸縮器、存渣斗、測流測壓裝置等。這些設備的完好是保證管網運行暢通、避免污染的條件。
(5)建設投資省
供水管網的建設用度通常占供水系統建設用度的50％～70％，因此如何通過技術經濟分析確定供水管網的建設規模，恰當選用管材及設備是管網公道運行的保證。

2.管材種別

2.1 金屬管材
(1) 鋼管(sp)
鋼管包括：鋼板直縫焊管與鋼板螺旋焊管(適用于大口徑管道)、無縫鋼管(適用于中小口徑管道)、不銹鋼管(適用于中小口徑管道)，鍍鋅鋼管與鋼塑復合管(適用于小口徑管道)，近年多數城市已不用鍍鋅鋼管。
(2)鑄鐵管(cip)
(2.1) 灰口鑄鐵管(gcip)
包括離心灰口鑄鐵管、半連續灰口鑄鐵管(適用于中小口徑管道)。近年多數城市供水企業已不用灰口鑄鐵管。
(2.2) 延性鑄鐵管(dcip)
包括退火球墨鑄鐵管、鑄態球墨鑄鐵管(適用于各種口徑管道，主要是中小口徑管道)，鑄態球墨鑄鐵管亦逐漸退出市場。
(3)有色金屬管
包括銅管、鋁管(適用于小口徑管道)。
2.2 非金屬管材
(1)水泥壓力管
(1.1) 石棉水泥管(acp)現已不推廣使用；
(1.2) 自應力管(sscp)在小城鎮及農村用于中小口徑管道；
(1.3) 預應力管(pcp)
包括管芯纏絲預應力管(又稱三階段管)(ctpcp)、振動擠壓預應力管(又稱一階段管)(pvcp)、預應力鋼筒砼管(pccp)，適用于大中口徑管道。其中預應力鋼筒砼管是前者的新一代產品。
(2)塑料管
(2.1) 熱塑性塑料管
包括硬聚氯乙烯管(upvc)、高密度聚乙烯管(hdpe)(適用于中小口徑管道)；聚乙烯夾鋁復合管(pap)、孔網鋼帶塑料復合管(psscp)、交聯聚乙烯管(pex)、改性聚丙烯管(pp-r)、聚丁烯管(pb)、尼龍管(pa)(適用于小口徑管道)；丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物為基材的工程塑料管(abs)(主要適用于水廠投加氯及凈水劑的管道，目前也有中口徑管道產品)。
?(2.2)熱固性塑料管(grp)?
grp管又稱玻璃纖維增強樹脂塑料管或玻璃鋼管。玻璃鋼管或加砂的玻璃鋼管又分兩種成型方法，即離心澆鑄成型法(hobas法)及玻璃纖維纏繞法(veroc法)，grp管在大口徑產業用水管道上、排污管道及源水管道上有較大的適用遠景。

3. 管材適用性概述

3.1 鋼管
(1)大口徑鋼管?
鋼管通常選用q235b(a3)鎮靜鋼鋼板制作，它的強度高，管材及管件易加工，管廠建設周期短，特別是地形復雜的地段，一般采用鋼管。但鋼管的剛度小，易變形，襯里及外防腐要求嚴，必要時需作陰極保護，施工過程中組合焊接工作量大，在地下水位較高時，可采用膠圈柔性接口措施克服這一困難，與水泥壓力管相比，造價較高。
(1.1) 制管工
大口徑鋼管有兩種成形工藝，即直縫焊管與螺旋焊管。直縫焊管的工藝流程：

剪板—刨坡口—鋼板翻面—壓兩頭園弧—卷管(含點焊)—焊內外直縫(自動焊)—管段對接(含點焊)—焊環形口(自動焊)。?

螺旋焊管的制造標準選用sy/t5037-92《普通流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管》，制作過程分三個階段，即條形鋼帶制作，螺旋成形及內焊，螺旋管外焊及管段定長的切割。
(1.2)鋼管制作質量的主要要求
鋼管焊接符合現行的《給水排水管道工程施工及驗收規范》（gb50268-97）、《產業金屬管道工程施工及驗收規范》(gb50235-97)的規定。
鋼管焊縫檢驗x-射線探傷、超聲波探傷應符合現行國家標準《現場設備、產業管道焊接工程施工及驗收規范》的規定。鋼管焊縫探傷數目，在工廠為5％，在現場為10％。
實際檢驗時可任選一種方式，但當選用超聲波探傷時，應對超聲波探傷部位作x射線探傷復檢，復檢長度為規定探傷數目的20％。鋼管出廠前還有時逐根作水壓試驗，試壓值為管線試驗壓力的1.25倍。?
直縫焊管焊縫外觀應符合相應要求外，管節幾何尺寸答應偏差，應符合表1規定。

管節拼裝時，縱向焊縫錯開300mm，管徑小于600mm時，間距也應大于100mm。?

(1.3)鋼管內襯質量的主要要求
鋼管內襯材料有水泥砂漿或環氧樹脂等。
a.水泥砂漿內襯的質量要求
a.內襯前檢查管道橢園率不大于管內徑的2％，管內壁無浮銹、雜物、油脂等，管內焊縫高度不大于內襯厚度的1/3。?
b.水泥選用525號硅酸鹽水泥，砂為干凈中砂(粒徑0.15～1.2mm)，水泥砂漿重量配比在1∶1～2內選用，坍落度宜取60～80mm，抗壓強度≥30mpa。?
c.內襯厚度及答應公差如表2。


d.水泥砂漿內襯后的內壁粗糙系數n≤0.012。?
e.內襯因收縮引起的裂縫，當其寬度≤0.8mm，且軸向長度不大于園周長度和不大于2m時，可不修補，否則應修補。?
f.表面缺陷(麻面、砂***、空窩)面積大于5cm2，深度大于內補厚度答應公差值，空鼓面積大于400cm2則應修補。
b.環氧樹脂內噴襯的質量要求
?內噴襯用環氧樹脂的材質及作業要求，由于目前國家還沒有相應標準，而是參考石油天燃氣行業標準‘sy/t4057--93’標準提出以下要求:
a.鋼管內壁噴砂等方式除銹達到gb/t8923的sa2.5級標準的要求，使管壁呈現金屬本色；?
b.作內噴襯的液體環氧樹脂應具有衛生部的衛生許可證，且施工過程中對人體無害；?
c.襯層總厚度≥400μm（通常噴涂五道，第一道底漆在噴砂除銹后一小時內完成，待表干后噴下一道）；
d.涂層附著力達1～2級（試驗方法gb1720）；
e.表面硬度，用2h鉛筆試劃無劃痕（試驗方法gb6739）；
f.柔韌性1.0mm（試驗方法gb1731）；?
g.耐沖擊性能≥4.9（試驗方法gb1732）；
h.粘度≥0.2pa.s（試驗方法gb1723）；
i.細度≤80μm（試驗方法gb1724）；
j.表干時間≤4h，實干時間≤24h（試驗方法gb1728）；
k.甲組份固體含量≥70％，乙組份固體含量≥80％（試驗方法gb1725）；

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