淺談機械管道工程管材選用

曹陽 杜娟 王偉 劉海剛

摘要：近年來我國經(jīng)濟水平達到一定程度，居民的生活質(zhì)量也得到了明顯的改善，并且對飲用水水質(zhì)的要求也越來越高。但是在某些原因的影響下，飲用水水質(zhì)會出現(xiàn)惡化的情況。長期飲用受污染的飲用水會影響身體健康，嚴重還會增加癌癥疾病的發(fā)病概率。管道腐蝕是飲用水水質(zhì)的影響原因之一。對于埋地管道來說，土壤中的微生物和細菌會代謝鹽類物質(zhì)，從而對管道產(chǎn)生極強的腐蝕性。對于外置管道來說，大氣中的二氧化碳溶于水之后會形成碳酸，同樣具有極強的腐蝕性。為了盡可能的預防管道腐蝕，管材選用就十分關鍵。本文全面的分析各種管材優(yōu)缺點，為管道工程質(zhì)量提供有效保障。

關鍵詞：市政工程;管道工程;管材選用

一、引言

近年來我國城鎮(zhèn)化進行不斷加快，雖然預示了我國居民生活質(zhì)量的不斷提高，但是也極大程度上增加了城市排水產(chǎn)業(yè)的壓力。為了進一步分散排水壓力，各個城市進一步加強管道工程建設，通過鋪設更多的管道來增加城市排水量。同時管道工程的增多，還能極大程度上提高給水質(zhì)量。城市化進程也促使城市人口不斷增加，對城市輸水就提出了更高的要求。管道工程增加可以為人均飲水提供有效保障，更好的為城市用戶提供供水服務。管道工程質(zhì)量的影響因素非常多，管材就是其中之一。因為管道工程的多元化，對管材的基本要求各不相同，促使建筑市場中流通的管材也呈現(xiàn)多元化的特征。不同管材的特性各不相同，在管道工程中發(fā)揮的作用各不相同，因此深入研究機械管道工程管材選用具有極高的現(xiàn)實意義。

二、市政管道工程管材

（一）金屬管材

1. 鋼管

在國外的機械管道工程中，廣泛使用具有承插式焊接接口的鋼管。這種鋼管是傳統(tǒng)鋼管的進一步創(chuàng)新，將傳統(tǒng)鋼管的焊接口進行了改造，極大程度上提高了焊接口的焊接質(zhì)量，有效預防管道暴露情況的發(fā)生。

2. 給水鑄造鐵管

一般情況下，給水鑄造鐵管的承壓能力相對較強，在0.45～1.00 Mpa左右，同時給水鑄造鐵管還具有耐腐蝕性強、價格低廉等優(yōu)勢。在給水鑄造鐵管內(nèi)部涂抹瀝青之后，內(nèi)部管道也會相對光滑，因此經(jīng)常被用于外部給水管道工程的建設當中[1]。給水鑄造鐵管的缺點在于質(zhì)地相對較硬，所以非常的脆弱。并且整體的質(zhì)量也相對較大，會對管道工程的建設造成極大的不便。給水鑄造鐵管按照制造材料的不同有兩種類型，即水灰口鑄鐵管以及給水球墨鑄鐵管。

（二）非金屬管材

1. 鋼筋混凝土管

鋼筋混凝土管總共有兩類，即普通鋼筋混凝土管（RCP）以及自應力鋼筋混凝土管。兩種管道的特點在于管道工程建設使用量相對較少，并且和金屬管材相比，價格更加低廉，同時還具有極好的耐腐蝕性。管道工程施工中使用鋼筋混凝土管不僅能夠保證管道基本的輸水能力，還可以承受更大的壓力[2]。鋼筋混凝土管承壓一般在0.4～1.2 Mpa左右。鋼筋混凝土管的抗?jié)B效果也非常理想，還具有極高的耐久性，可以極大程度上延長管道工程的使用壽命。

2. 石棉水泥管

石棉水泥管的優(yōu)點在于管道的整體重量相對較輕，在工程建設過程中使用更為方便。并且內(nèi)部非常光滑，可以進一步保證輸送質(zhì)量。石棉水泥管的通水能力要遠高于給水鑄造鐵管，抗腐蝕性效果也非常理想，用于埋地管道工程的時候，不易出現(xiàn)管道腐蝕的情況。石棉水泥管的加工性也非常強，在實際的工程建造過程中，可以根據(jù)工程需求對石棉水泥管進行加工、處理[3]。但是石棉水泥管的缺點在于抗沖擊能力以及抗負荷能力相對較差，因此在管道工程中的應用并不普遍。

3. 玻璃鋼管

玻璃鋼管按照建造工藝的不同可以分為兩類，分別是離心澆鑄型玻璃鋼管和纖維纏繞型玻璃鋼管。在給水工程當中，最長使用的玻璃鋼管為纖維纏繞型的玻璃鋼夾砂給水管，詳見圖1。這種鋼管的主要優(yōu)勢在于管材的質(zhì)量相對較輕，在使用的時候可以更為方便的搬運和連接。并且該鋼管的強度相對較強，具有良好的耐腐蝕性，適用于埋地管道工程。但是因為建造工藝相對較高，因為該鋼管的價格相對較高，如果大規(guī)模使用會增加建造單位的經(jīng)濟負擔[4]。并且該鋼管的剛性相對較弱，使用過程中出現(xiàn)損壞的概率會大幅度提升，對溝槽的開挖回填也具有較高要求。為了保證玻璃鋼管可以在管道工程中充分的發(fā)揮作用，在安裝的時候也要交由專業(yè)的安裝團隊進行安裝，盡可能保證安裝過程中不對鋼管造成損傷。同時還可以按照鋼管的相關要求對該鋼管規(guī)范性的安裝，極大程度上保障了管道工程的整體質(zhì)量。但是交由專業(yè)安裝團隊安裝會增加額外的安裝支出，進一步增加建設單位的經(jīng)濟負擔。

4. 塑料管

一般情況下，塑料管都用于室外管道工程。最常使用的塑料管道類型有聚乙烯管（PE管）、硬聚氯乙烯管（PVC-U管）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯管（ABS管）等。

（1）PE管

PE管的類型與聚乙烯原材料存在極大的聯(lián)系，不同的聚乙烯原材料促使PE管的不同類型。現(xiàn)今建筑市場中流通的PE管有四種類型，分別是PE63級（第一代）、PE80級（第二代）、PE100級（第三代）及PE112級（第四代）聚乙烯管材。在管道工程中廣泛使用的管材有第二代、第三代以及第四代的PE管，其中第四代PE管的應用范圍最廣。第一代PE管的承壓能力要遠低于其他三代，隨著PE管類型的不斷增多，第一代PE管逐漸被淘汰。PE管按照密度的不同可以分為兩類，即高密度HDPE型管以及中密度MDPE型管。兩種PE管相比，高密度HDPE型管的剛性更強，延伸性顯著提升，剝離強度更加理想，同時還具有耐高溫的特性，不容易出現(xiàn)軟化的情況。但是高密度HDPE型管的的柔韌性相對較低，管質(zhì)相對較脆，抗應力開裂性明顯下降，使用過程中要采用相應的防護措施，以降低管道開裂情況的發(fā)生概率[5]。在眾多類型的PE管中，高密度HDPE型管的應用最為廣泛。高密度HDPE型管的連接方式有電熱熔、熱熔對接焊以及熱熔承插連接。在為高密度HDPE型管鋪設管道的時候，可以使用開槽的方式施工，同時也可以采用插入管的方式敷設，后者鋪設方法非常有利于工程改造。PE管詳見圖2。

（2）PVC—U管

PVC—U管是一種由硬聚氯乙烯塑料經(jīng)過相應的工藝手段而制成的管道。PVC—U管在管道工程中的應用相對廣泛，主要原因在于PVC—U管的制作工藝相對成熟，在管道工程中使用的時間相對較長，具有非常豐富的使用經(jīng)驗，對于安裝人員的要求相對較低，不需要額外支出安裝費用。同時PVC—U管的材質(zhì)不導熱，并且也不導電，具有極高的阻燃性。當發(fā)生火災情況的時候，也能對火勢進行有效的控制[6]。PVC—U管同時還具有極高的耐腐蝕性，因此可以用于具有腐蝕性物質(zhì)或者水質(zhì)的輸送，不僅能夠從根本上保證輸送質(zhì)量，還能保證管道的使用壽命，進一步節(jié)約建設企業(yè)的投入成本。

（3）ABS管

ABS管的原材料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯，由這三種化學材料聚合而成。根據(jù)工程需求的不同，ABS管的通經(jīng)也有DN15～DN400等10多種類型。一般情況下，ABS管有0.6 MPa、0.9 MPa以及1.6 MPa三種規(guī)格[7]。ABS管常用于對水質(zhì)要求相對較高的管道工程，不僅能夠保證輸送質(zhì)量，同時還能從根本上保證輸送效率，以達到更好為居民提供輸送服務的目的。在管道工程當中，ABS管的連接方式往往采用的是冷膠溶接法。

除此之外，（鋼骨架增強）塑料復合管也屬于塑料管的一種。（鋼骨架增強）塑料復合管是一種以鋼骨架為增強體、以熱塑性塑料為連續(xù)基材，在自動控制生產(chǎn)線上，將兩者均勻復合在一起的一種新型雙面防腐壓力管道。（鋼骨架增強）塑料復合管的基本原料是高密度聚乙烯、聚丙烯、交聯(lián)聚乙烯。在生產(chǎn)的過程中，為了增強該管的強度或者其他特性，可以適當?shù)募尤胩砑觿?、抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑和著色劑等[8]。增強體的原材料為優(yōu)質(zhì)低碳鋼鋼板網(wǎng)和低碳素結構鋼絲網(wǎng)。

按照骨架的形式可以分為鋼板網(wǎng)骨架增強塑料復合管以及鋼絲網(wǎng)骨架增強塑料復合管兩種。無論是哪種類型的（鋼骨架增強）塑料復合管，主要優(yōu)點有以下幾個方面：一、承壓能力極強。鋼板網(wǎng)骨架增強塑料復合管的管徑在de50～200左右，但是承壓可以高達1.00～2.50 Mpa;鋼絲網(wǎng)骨架增強塑料復合管的管徑在de80～300左右，承壓可以高達1.00～3.50 Mpa，即使是相對較深的管道工程，（鋼骨架增強）塑料復合管也不會出現(xiàn)擠壓變形的情況。二、兼顧極強柔韌性的同時，還具有極高的強度以及剛性，不容易出現(xiàn)管道斷裂的情況。該管道的連接方法有兩種，一種為電熔連接，一種為法蘭連接。要想保證高質(zhì)量的管道工程，對連接工藝也提出了更高的要求，同時也預示著較高的安裝費用。除了安裝費用以外，該管的管材與管件的造價也相對較高，在一定程度上也增加了建設單位的投入成本，這些原因的存在制約了該管在建設市場的推廣。

綜合性的分析塑料管，基于價格因素考慮，PVC-U管的優(yōu)勢相對明顯，但是PVC-U管的剛性相對較差，在加工方面存在一定的難度。而基于運輸質(zhì)量方面，（鋼骨架增強）塑料復合管更為優(yōu)質(zhì)，但是在安裝工藝以及價格方面卻存在一定的缺陷，因此需要結合工程的實際需求來對管材進行選擇，既降低投入成本，也可以從根本上保證運輸質(zhì)量。

三、市政管道工程管材基本要求

一般情況下，市政管道工程根據(jù)工程實際需求會用到四種材質(zhì)的管材，分別是為鋼管、鑄鐵管、混凝土管和鋼筋混凝土管以及塑料管和鋼塑復合管。在鋼管的選擇當中，一般都會選擇灰口鑄鐵管以及焊接鋼管。在鑄鐵管的選擇當中，一般都會選擇普通鑄鐵管以及具有延伸特性的鑄鐵管。在混凝土管和鋼筋混凝土管的選擇中，一般都會選擇預應力鋼筋混凝土管（PCP）、自應力鋼筋混凝土管（SPCP）、預應力鋼筒混凝土管（PCCP）、混凝土管（CP）以及鋼筋混凝土管（RCP）。塑料管和鋼塑復合管的選擇當中，一般都會選擇硬質(zhì)聚氯乙烯管（PVC—U）、聚乙烯管（PE）以及玻璃鋼夾砂管（FRP）。由于市政管道工程的管道種類非常多，為了進一步保證市政排水管道工程質(zhì)量，國家對不同市政管道工程的不同管材進行了明確的要求，具體要求詳見表1。

四、結語

國家近年來非常重視管道工程的建設，并且對某些管道工程的管材選用提出了明確的要求，不僅為了更好的緩解城市排水壓力，同時還進一步保證居民的飲水安全。目前建筑市場中管材也呈現(xiàn)多元化的特征，不同材質(zhì)的管材優(yōu)缺點各不相同，因此在選擇管材的時候要綜合性的考慮多方面因素。在選擇管材的時候，不應該只注重管材的價格，要結合管道工程的實際情況，選擇種類和質(zhì)量與工程相匹配的管材，從而可以在眾多管材中選擇性價比最高的管材，從根本上保證管道工程的質(zhì)量。同時還要將眼光放長遠，現(xiàn)今綠色化以及環(huán)?；潜姸嘈袠I(yè)的建設目標，管道工程也不例外。因此在選擇管材的時候，也要盡可能的優(yōu)先選擇綠色環(huán)保的管材，不僅能夠極大程度上提高居民的用水安全，同時還可以回收再利用，進而達到可持續(xù)性發(fā)展的目標。

參考文獻：

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