城市供水管網(wǎng)接頭密封措施研究

黃河鋒

摘 要：城市居民的生活、工業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開(kāi)水，因此國(guó)家在全國(guó)范圍都鋪設(shè)有發(fā)達(dá)的地下供水管網(wǎng)系統(tǒng)。由于供水系統(tǒng)均采用高壓供水，這樣就會(huì)導(dǎo)致在管件接口處發(fā)生漏水現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)一年因?yàn)楣芫W(wǎng)漏水導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億，因此對(duì)供水管網(wǎng)連接防漏問(wèn)題的研究非常重要。在我國(guó)的供水管網(wǎng)中，主要采用了球墨鑄鐵管與鋼管的連接方式，那么如何保證兩者連接的密封性？文章將對(duì)兩者進(jìn)行分析，給出各自連接建議，并分析二者之間連接的方式，給出兩者安全高效密封連接的方法建議。

關(guān)鍵詞：管網(wǎng)；漏水；球墨鑄鐵管；鋼管；連接

供水管網(wǎng)的漏失問(wèn)題一直是供水公司致力于解決的經(jīng)濟(jì)損耗問(wèn)題，同時(shí)也是在國(guó)家提出保證居民安全健康用水政策前提下亟待解決的問(wèn)題。根據(jù)《2013年城市供水年鑒》的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)600多座城市在2012年中供水管線的物理凈漏失率高達(dá)15.78%，這比國(guó)家規(guī)定的12%以下的城市管網(wǎng)凈漏失率標(biāo)準(zhǔn)高出了33.3%。根據(jù)年鑒統(tǒng)計(jì)，2012年全國(guó)城市居民生活供水系統(tǒng)的總漏失量高達(dá)6.0×109m3，根據(jù)全國(guó)各地供水市場(chǎng)價(jià)格1.50元/m3計(jì)算，我國(guó)因?yàn)槌鞘泄芫W(wǎng)供水系統(tǒng)漏失導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)60億元，這項(xiàng)損失統(tǒng)計(jì)僅為保守估計(jì)，實(shí)際損失可能會(huì)超過(guò)100億元。如果考慮全國(guó)重型企業(yè)的工業(yè)化用水供水系統(tǒng)漏失，全國(guó)因?yàn)楣┧芫W(wǎng)漏失損失將會(huì)達(dá)到驚人的200億元以上。因此針對(duì)供水系統(tǒng)中管件接頭連接密封性問(wèn)題的研究十分必要及重要。

1 球墨鑄鐵管特性分析

1.1 制造工藝

球墨鑄鐵管的鑄造方式為離心鑄造，主要應(yīng)用了專用設(shè)備“離心球墨鑄鐵機(jī)”的高速離心作用，離心所用的鐵水為18號(hào)以上鑄造鐵水與球化劑的混合體系。球墨鑄鐵管又被稱為球館、球鐵管和球墨鑄管等。

1.2 主要性能

當(dāng)球墨鑄鐵管的球化率被控制在180%時(shí)，管柱的機(jī)械性能得到了很好的改善，具備優(yōu)良的防腐性能，延展性得到大大提升，密封效果良好，可以進(jìn)行方便的安裝施工。根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，其最小的抗拉強(qiáng)度為420/Mpa，最小屈服強(qiáng)度為300/Mpa，最小延伸率為7%。在低壓管網(wǎng)中可保持較長(zhǎng)的使用壽命及安全性，但是不適用于高壓管網(wǎng)，在進(jìn)行高壓測(cè)試時(shí)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

1.3 連接建議

球墨鑄鐵接口形式可選用油麻或者“O”形橡膠圈作為嵌縫材料進(jìn)行嵌縫，現(xiàn)在部分施工操作為了追求更好的密封效果，在嵌縫材料的選擇上多數(shù)采用了“O”形橡膠圈，因?yàn)椴捎谩癘”形橡膠圈進(jìn)行嵌縫可以使縫隙更加細(xì)微均勻，并且其具備一定的防水性，在外層密封材料的保護(hù)下，使得此種密封組合具備良好的密封性能。接口密封建議選用三元乙丙“O”形橡膠圈配以環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)外涂層、聚氨酯內(nèi)外涂層、PE膜涂層等[3]。

2 鋼管特性分析

2.1 制造工藝

鋼管的種類繁多，針對(duì)不同類型鋼管的制造工藝各不相同，當(dāng)前主要采用的供水鋼管為不銹鋼管或內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管。不銹鋼管主要分為兩大類：無(wú)縫管和焊管。無(wú)縫鋼管根據(jù)制造工藝可分為熱（冷）軋管、冷拔管和擠壓管，焊管分為直縫焊管和螺旋焊管等。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管可以理解為在鋼管內(nèi)壁附加了一層薄壁不銹鋼管的復(fù)合型雙層金屬管。

2.2 主要性能

不銹鋼管避免光滑，具備耐磨損自保護(hù)功能，延展性及韌性俱佳，最值得稱道的是它所具備的的良好的耐化學(xué)性能、耐酸性能及耐堿性能。由于其密度較低，在同尺寸管線中重量較輕，安裝施工簡(jiǎn)便。

2.3 連接建議

相對(duì)于其他管件，不銹鋼管的連接方式較多，除了傳統(tǒng)連接方式，還有壓縮式、壓緊式、活接式、推進(jìn)式、推螺紋式、承插焊接式、活接式法蘭連接、焊接式等。以上連接方式可根據(jù)不同的施工環(huán)境進(jìn)行合理選擇，前提都是保證安裝的簡(jiǎn)易性及可靠性。在接口的密封性施工方面，建議選用硅橡膠、丁腈橡膠和三元乙丙橡膠材質(zhì)類密封圈或密封墊。

3 管件連接方法探析

3.1 管件連接方式介紹

目前國(guó)內(nèi)的管道連接方式主要有：螺紋連接、法蘭連接、焊接連接、承插連接、粘合連接等。螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，連接及拆卸方便可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是有些管件材料本身不適合螺紋加工，因此螺紋連接方式尤其材料局限性，并且其密封性不夠理想。法蘭連接被廣泛的應(yīng)用到在鑄鐵管、襯膠管、非鐵金屬管和法蘭閥門等的連接上，具有承壓能力強(qiáng)、密封性能好的優(yōu)點(diǎn)。焊接連接一般適用于同材質(zhì)材料之間的連接，承壓能力較差。承插連接分為剛性連接及柔性連接，剛性連接具備密封性能優(yōu)異的特點(diǎn)，柔性連接具備抗震性能優(yōu)異的特點(diǎn)。粘合連接僅適用于接口承力不大的情況，并且對(duì)連接面的面積及粗糙度都有要求。

3.2 球管與鋼管的連接方式探析

在當(dāng)前城市管網(wǎng)中球墨鑄鐵管與鋼管的結(jié)合使用十分普遍，兩者的結(jié)合能夠在復(fù)雜地形的管網(wǎng)鋪設(shè)中凸顯出其優(yōu)勢(shì)。二者的連接方式主要有以下三種。

3.2.1 K型機(jī)械接口

接口配件的規(guī)格在DN400以下時(shí)適宜選用K型機(jī)械接口，當(dāng)球管規(guī)格在DN300以下時(shí)我們應(yīng)該選用機(jī)械接口形式。K型機(jī)械接口在實(shí)際施工中安裝迅速，因?yàn)椴捎玫氖切屡f管道的碰接方式，可以快速完成，避免因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間停水造成的經(jīng)濟(jì)損失。但是K型機(jī)械接口的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)水壓過(guò)高時(shí)，容易造成機(jī)械接口的移位而產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。因此在進(jìn)行K型機(jī)械接口安裝時(shí)，要對(duì)接口進(jìn)行緊固處理，保證接口不會(huì)產(chǎn)生水利壓力導(dǎo)致的移位現(xiàn)象。

3.2.2 油麻膨脹水泥接口（剛性接口）

此方法適用于球管規(guī)格為DN300以上情況，連接常規(guī)方式為鋼制雙套。采用該接口方法較耗費(fèi)勞力，因?yàn)槭遣捎昧怂喙探Y(jié)連接，因此其柔性極差，當(dāng)施工位置處開(kāi)溝槽地基層不穩(wěn)定及回填溝槽的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，都會(huì)引起大載荷情況下使接口斷裂的損壞的事故發(fā)生。并且因?yàn)榻涌诓牧线x用了水泥，也要考慮水泥本身的固結(jié)時(shí)長(zhǎng)是否會(huì)影響正常的工期。

3.2.3 鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換法（柔性接口）

鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換法是利用承插原理，在鋼管外連接一卷板鋼管，同時(shí)在該卷板鋼管上焊接鋼管（該鋼管與球管插口外徑相同）。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是安裝快速方便，具備一定抗震能力。

4 總結(jié)及建議

文章對(duì)供水管網(wǎng)的漏水問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)研，指出了因供水管網(wǎng)接頭密封性差原因?qū)е碌慕?jīng)濟(jì)損失是巨大的，必須予以重視，并以此為背景對(duì)國(guó)內(nèi)外管件的常規(guī)連接方式進(jìn)行了調(diào)研，指出了管件連接的幾種方式：螺紋連接、法蘭連接、焊接連接、承插連接、粘合連接等。從制造工藝、主要性能兩方面對(duì)球墨鑄鐵管及鋼管的特性進(jìn)行了分析，并給出了兩種管材的連接方式建議。對(duì)國(guó)內(nèi)管件的連接方法進(jìn)行了探析，針對(duì)球管與鋼管的連接問(wèn)題，給出了三種連接方式建議。

文章的主要結(jié)論如下：

4.1 球墨鑄鐵管接口密封建議選用三元乙丙“O”形橡膠圈配以環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)外涂層、聚氨酯內(nèi)外涂層、PE膜涂層等。

4.2 鋼管接口的密封建議選用硅橡膠、丁腈橡膠和三元乙丙橡膠材質(zhì)類密封圈或密封墊。

4.3 球墨鑄鐵管與鋼管推薦連接方式：K型機(jī)械接口、油麻膨脹水泥接口（剛性接口）、鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換接口（柔性接口）。

參考文獻(xiàn)

[1]張磊，韓陽(yáng)，范量.淺析球墨鑄鐵管在城市管道中的應(yīng)用及前景[J].山西建筑，2008，14：31-33.

[2]牛冰.談球墨鑄鐵管在工程中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)[J].廣東建材，2005，11：35-36.

[3]王建德.淺談球墨鑄鐵管的性能及施工要求[J].中華民居（下旬刊），2014，02：361.

[4]李亞維.關(guān)于球墨鑄鐵管的安裝之我見(jiàn)[J].科技資訊，2008，05：35.