淺談市政常用給水管材的性能及其選擇

仇少云，張鴻斌

（1.天津塘沽海洋高新技術(shù)開發(fā)總公司,天津市 300451；2.天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市 300457）

0 前言

市政給水工程是市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，肩負(fù)著向城市居民及工礦企業(yè)提供足夠的水量、合格的水質(zhì)、充裕的水壓的任務(wù)，以保證生活、生產(chǎn)及消防的用水。在市政給水工程中，管道工程投資約占工程總投資的50%～70%，而在管道工程總投資中管材費(fèi)用約占50%[1]。因此，給水管材的選擇對給水管網(wǎng)的水質(zhì)情況、運(yùn)行管理及工程投資至關(guān)重要。

1 常用給水管材的種類及性能

目前，我國常用的市政給水管材有金屬管材和非金屬管材兩大類[2]，而非金屬管材又分為鋼筋混凝土管和新型管材。金屬管材有給水鑄鐵管（灰口鑄鐵管、球墨鑄鐵管）和鋼管；鋼筋混凝土管有普通的鋼筋混凝土管（RCP）、自應(yīng)力鋼筋混凝土管（SPCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP）和預(yù)應(yīng)力鋼筒鋼筋混凝土管（PCCP)；新型管材有硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）、聚乙烯管（PE）、玻璃鋼夾砂管（RPM）等新型化學(xué)管材及鋼塑復(fù)合管材。

1.1 給水鑄鐵管

給水鑄鐵管能承受較大工作壓力（0.45～1.00MPa）、耐腐蝕、價格便宜，但是它的缺點是質(zhì)硬而脆、重量大、施工困難。鑄鐵管的接頭通常有承插式、法蘭式和柔性接口三種。給水鑄鐵管按制造材質(zhì)不同分為給水灰口鑄鐵管和給水球墨鑄鐵管兩種。由于同給水灰口鑄鐵管比較起來給水球墨鑄鐵管具有強(qiáng)度高、韌性大、密閉性能佳、抗腐蝕能力強(qiáng)、安裝施工方便等優(yōu)點，給水球墨鑄鐵管已經(jīng)成為給水灰口鑄鐵管的替代產(chǎn)品。

球墨鑄鐵管是選用優(yōu)質(zhì)生鐵，采用水冷金屬型模離心澆注技術(shù)，并經(jīng)退火處理，獲得穩(wěn)定均勻的金相組織，能保持較高的延伸率。此種管材具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸率，具有較好的韌性、耐腐蝕、抗氧化、耐高壓等優(yōu)良性能，施工方便。管材可采用承插口聯(lián)接、法蘭連接、焊接等多種連接方式。球墨鑄鐵管按接口方式不同分為K型機(jī)械式柔性接口管和T型承插式柔性接口管。

1.2 鋼管

鋼管（SP）是目前大口徑埋地管道中運(yùn)用最為廣泛的管材。選擇作為輸水管道的管材一般要求為成品管，其焊接形式有螺旋縫埋弧焊管和直縫埋弧焊管。鋼管的機(jī)械強(qiáng)度最好，可以承受高的內(nèi)外壓力，管身的可焊性方便制造各種管件、特別能適應(yīng)地形復(fù)雜及要求較高的管線使用。易腐蝕是其最大缺點，必須對其內(nèi)、外壁做防腐涂層。

1.3 鋼筋混凝土管

鋼筋混凝土管有普通的鋼筋混凝土管（RCP）、自應(yīng)力鋼筋混凝土管（SPCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP）和預(yù)應(yīng)力鋼筒鋼筋混凝土管（PCCP)。它們共同的特點是：節(jié)省鋼材，價格低廉(和金屬管材相比)，防腐性能好，不會減少水管的輸水能力，能夠承受比較高的壓力(從0.4～1.2 MPa不等)，具有較好的抗?jié)B性、耐久性。但鋼筋混凝土管重量大而質(zhì)地較脆，裝卸和搬運(yùn)困難。管配件缺乏，日后維修難度大。這些都制約了該類管道的應(yīng)用。

1.4 硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）

硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）是由硬聚氯乙烯塑料通過一定工藝制成的管道，其化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕性能好，水力性能好，管道內(nèi)壁光滑，阻力系數(shù)小，不易積垢，相對于金屬管材，密度小、材質(zhì)輕，施工安裝方便，維護(hù)容易。管材不導(dǎo)熱，不導(dǎo)電，阻燃。突出應(yīng)用于高腐蝕性水質(zhì)的管道輸送，質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果達(dá)到最佳。管道主要連接方法有承插式連接、粘結(jié)劑粘結(jié)。目前該管材積累了較多的使用經(jīng)驗，技術(shù)也比較成熟。

1.5 聚乙烯管（PE）

聚乙烯管（PE）根據(jù)生產(chǎn)管道的聚乙烯原材料不同，分為PE63級、PE80級、PE100級及PE112級聚乙烯管材，目前給水中應(yīng)用的主要是PE80級、PE100級，由于PE63級承壓較低較少用于給水材料。PE管分為高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，高密度HDPE型管要比中密度MDPE型管剛性增強(qiáng)、拉伸強(qiáng)度提高、剝離強(qiáng)度提高、軟化溫度提高，但脆性增加、柔韌性下降、抗應(yīng)力開裂性下降。由于高密度HDPE型管應(yīng)用較多，通常用高密度HDPE型管代表PE管。

聚乙烯管（PE）具有優(yōu)良的性能：衛(wèi)生條件好，PE管無毒，不含重金屬添加劑，不結(jié)垢，不滋生細(xì)菌；柔韌性好，抗沖擊強(qiáng)度高，耐強(qiáng)震、扭曲；獨特的電熔焊接和熱熔對接技術(shù)使接口強(qiáng)度高于管材本體，保征了接口的安全可靠。連接方式主要有電熱熔、熱熔對接焊和熱熔承插連接。

1.6 玻璃鋼夾砂管（RPM）

玻璃鋼夾砂管（RPM）是采用不飽和聚酯樹脂、玻璃纖維、石英砂三種主要原料纏繞或離心澆鑄固化而成，其管壁由外表面樹脂保護(hù)層、內(nèi)增強(qiáng)層、中間結(jié)構(gòu)層和內(nèi)襯層組成。玻璃鋼夾砂管（RPM）屬于新型化學(xué)管材，具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、阻力系數(shù)小的特點。連接方式采用雙“O”型橡膠密封圈承插連接，屬于柔性連接，能夠適應(yīng)一定程度不均勻沉降。

1.7 鋼塑復(fù)合管材

鋼塑復(fù)合管是以無縫鋼管、焊接鋼管或高強(qiáng)度鋼絲為基管，內(nèi)壁涂裝高附著力、防腐、食品級衛(wèi)生型的聚乙烯粉末涂或環(huán)氧樹脂涂料。采用前處理、預(yù)熱、內(nèi)涂裝、流平、后處理工藝制成的給水鍍鋅內(nèi)涂塑復(fù)合鋼管，是傳統(tǒng)鍍鋅管的升級型產(chǎn)品。鋼塑復(fù)合管根據(jù)管材的結(jié)構(gòu)分類為鋼帶增強(qiáng)鋼塑復(fù)合管，無縫鋼管增強(qiáng)鋼塑復(fù)合管，孔網(wǎng)鋼帶鋼塑復(fù)合管以及鋼絲網(wǎng)骨架鋼塑復(fù)合管。目前，采用的鋼塑復(fù)合管材以鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯塑料復(fù)合管為主。

鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯塑料復(fù)合管(PSP)是以高強(qiáng)度鋼絲和聚乙烯為原材料，以纏繞成型的高強(qiáng)度鋼絲為芯層，以高密度聚乙烯為內(nèi)、外層，而形成整體管壁的一種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)壁管材。復(fù)合管加入鋼絲增強(qiáng)網(wǎng)，不但在管材耐壓能力上比PE實壁管有了較大的提高，而且還保留PE實壁管優(yōu)異的耐腐蝕性、柔韌性、阻力系數(shù)小、不結(jié)垢等特點。管道連接方式主要有電熔連接和法蘭連接。

2 給水管材的選擇

市政給水管材的選擇應(yīng)根據(jù)輸配水系統(tǒng)的布置、管道直徑、工作壓力、埋深、地質(zhì)情況及施工和運(yùn)輸條件，結(jié)合運(yùn)行維護(hù)管理進(jìn)行綜合比較確定。給水管材的選擇應(yīng)充分考慮給水管網(wǎng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性及節(jié)能環(huán)保性。

（1）安全可靠性

給水管材的選擇應(yīng)具有良好物理性能，能夠承受外部荷載及內(nèi)部壓力；應(yīng)杜絕二次污染，確保水質(zhì)符合衛(wèi)生要求；應(yīng)具有良好的坑腐蝕性，保證給水管道的使用壽命。

（2）經(jīng)濟(jì)合理性

給水管材的選擇應(yīng)在滿足使用安全可靠的前提下，應(yīng)選擇水利條件好、阻力系數(shù)??；維護(hù)運(yùn)行管理成本低；便于采購、運(yùn)輸、安裝及施工；綜合造價低的管材。

（3）節(jié)能環(huán)保性

從可持續(xù)發(fā)展角度考慮，給水管材選擇應(yīng)在使用安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)上宜優(yōu)先選擇管材性能好、能耗較小的新型化學(xué)管材。

3 結(jié)語

在總結(jié)分析我國常用的市政給水管材種類以及對其性能分析對比的基礎(chǔ)上，提出市政給水管材的選用應(yīng)綜合考慮管道的物理、化學(xué)性能，衛(wèi)生條件，運(yùn)行可靠性，綜合造價等各方面因素，從而實現(xiàn)給水管道運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并能引導(dǎo)和促進(jìn)給水管材的材料及生產(chǎn)工藝的持續(xù)改進(jìn)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。

[1]曲炳良.給水管材性能分析及其選擇[J].湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2009,5(2):18-20.

[2]趙文豪.淺談實用給水管材的現(xiàn)狀及前景[J].沿海企業(yè)與科技,2005(9):59-61.