给排水管材料的选择

给排水管材料的选择给排水管材料的选择 工程部 二 00 六年八月 1 近年来 建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用 目前 建筑给 排水常用管材主要有塑料管 金属管和复合管三种 一 塑料管 常用塑料管有 硬聚氯乙烯管 PVC U 高密度聚乙烯管 PE HD 交 联聚乙烯管 PE X 无规共聚聚丙烯管 PP R 聚丁烯管 PB 工程塑料 丙烯晴 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 等 目前在建筑中用的最多的是 排水用普通 UPVC 管 室外排水用 UPVC 加筋管 双壁玻纹管 给水用 PPR 管 PE X 管等 塑料管的物理性能和钢管 铜管比较见表 物理性能单位 PVC UPEPPRABS 钢铜 1 500 950 901 027 858 89 密 度 g cm 小小小小大大 0 160 480 240 2650400 导热系数 w mk 小小小小大大 0 070 220 160 110 0120 018 热膨胀 系 数 mm m C 大大大大小小 40252840700150 拉伸强度 MPa 小小小小大大 塑料管的主要优点 1 化学稳定性好 不受环境因素和管道内介质组分的影响 耐腐蚀性 好 卫生 2 2 导热系数小 热传导率低 绝热保温 节能效果好 3 水力性能好 管道内壁光滑 阻力系数小 不易积垢 管道阻塞机率 小 4 相对于金属管材 密度小 材质轻 运输 安装方便 灵活 简捷 维修 容易 5 可自然弯曲或具有冷弯性能 可采用盘管供货方式 减少管接头数 量 其主要缺点 1 力学性能差 抗冲击性不佳 刚性差 平直性也差 因而管卡及吊架 设置密度高 2 阻燃性差 大多数塑料制品可燃 且燃烧时热分解 会释放出有毒气 体和烟雾 3 热膨胀系数大 在塑料管路中尤其是作为热水管 采用柔性接口 伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多 其中以 PE PPR 等聚烯烃类为最 施工安装时必须采取相应技术措施 否则极易发生接口处因伸缩节而拉脱 的问题 4 耐热性差 软化温度低 需限制排水温度 限制使用场所和控制与 热源的距离来解决 5 抗机械冲击性差 需强化施工技术 精心施工来解决 在超高层建筑 中不能满足要求 3 6 隔声性差 塑料管的噪声大于铸铁管 管道明装且管道位置靠近卧室 时 问题尤为突出 降噪的方式 提高管道材质的隔声效果 芯层发泡管空 壁管是基于这一思路而开发的 降噪的另一方式是改变水流条件 螺旋管 是基于这一思路而开发 7 易老化 塑料管的在阳光明的照射下 即在紫外线的照射下 很 容易老化 通常工厂在生产的时候需添加抗老化剂 但在日常的生活中 室外的塑料制品一碰就破 虽然各厂家包括建设部的文件上都注明使用寿 命 50 年 但事实证明这是做不到的 至少在国内是如此 2 金属管 2 1 镀锌钢管 优点 价格相对低廉 性能优越 防火性能好 品种齐全 管件配件多 缺点 属于国家禁止使用的淘汰产品 易腐蚀生锈 导致水流不畅 是极易造成水源的污染 镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代 也不意味镀锌钢管在整个建 筑给水领域被取代 还将在消防给水系统 尤其是自动喷水灭火系统中应 用 而塑料管 承压小 则不应在消防给水系统和生活 消防 生产 消防共 有系统中应用 2 2 铜管 金属管中最具优势的是铜管 铜管具备坚固 耐腐蚀的特性 而成为现 4 代住宅商品房的自来水管道 供热 制冷管道安装的首选 铜管应用较久 优点较多 铜是一种质地坚硬的金属 有较好的延展性 易于加工 性能稳定 不易被腐蚀 铜可以在其表面形成一层氧化物薄膜 起到 保护铜管的作用 铜管的耐腐蚀性能使管道流动的阻力较小 既保证水流畅通 又减轻 水流对管壁的压力 铜管的高耐压性 保证了它即使在高压条件下也能保持优良的性能 不变形 不破裂 这就为供水系统保了 双保险 可以长期使用而无后 顾之忧 铜管的不易被腐蚀使得铜管对居室水的清洁卫生和健康也有突出的贡 献 是因其有独特的杀菌功能和不被污染 铜管可以弯曲 变形 它常常可以做成弯头和接头 光滑的弯曲允许 铜管以任何角度折弯 其缺点是相对价格较贵 且有上涨的趋势 2 3 铸铁管 2 3 1 给水球墨铸铁管 优点 具有强度高 韧性大 密闭性能佳 抗腐蚀能力强 耐久性好 安装施工方便等 大量运用于给水工程中 连接方式一般采用承插连接 5 缺点 管道接口部位尺寸较大 价格较贵 2 3 2 柔性排水铸铁管 卡箍式离心铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材 60 年代开始进 入国际市场 经过几十年的推广和应用 已经得到国际上的普遍认可 优点 管壁薄且厚度均匀 村质密实 外表美观 重量轻 无砂眼 气泡 渗漏等缺陷 最大优点 1 无噪音 安静 2 防火抗震 防渗漏 3 耐腐蚀 耐用 使用寿命长 世界上的目前最高的马来西亚吉隆坡城市发展中心双塔楼 452 米 上海金茂大厦 420 米 香港中环广场 374 米 著名的鸟巢 和国家游泳馆水立方项目等建筑物均采有了这种管材 在我们这个这个项 目中也肯定用该排水管 因是新型材料所以详细介绍一下 1 组成 卡箍式离心铸铁排水管由无承口离心铸铁管 无承口管道配件 卡箍 及橡胶密封圈 4 大部件组成 6 1 1 无承口离心铸铁管 通常采用水平旋转离心式铸造工艺制造 为灰铸铁 管壁厚度均匀 管材材质密实 外壁美观 重量较传统的承插式铸铁管轻 无渗漏 管道 的内外壁 普通管一般采用沥青漆保护 高档的采用环氧树脂漆保护 当 对耐酸碱要求较高时也可采用搪瓷内衬保护 1 2 无承口管道配件 采用无箱射压造型铸造生产线制造 管径尺寸统一 管壁厚度均匀 外表美观 能与离心无承口铸铁管配套 其防腐保护同管道一样 但其壁 厚较管道略厚 1 3 卡箍 7 卡箍有很多种构造形式 大多采用螺栓收紧 较为流行的卡箍有按美 国 CISPI 310 90 标准生产的不锈钢卡箍及瑞典生产的 Sum 型卡箍 按美 国标准生产的卡箍主要由不锈钢波纹罩 不锈钢紧箍带及橡胶密封圈组成 11 2 4 的卡箍采用 2 条紧箍带 5 10 的卡箍采用 4 条紧箍带 每个不锈钢带配一个不锈钢拧紧装置 Sum 型卡箍由一个不锈钢紧箍片加 上收紧螺拴及橡胶密封圈组成 这种卡箍又分为通用型及加强型 IGH 两 种 加强型适用 200mm 300mm 的管道及瞬间水压达到 4MPa 10MPa 的管 道 1 4 橡胶密封圈 美国标准的密封圈采用聚氯丁橡胶制造而成 这种橡胶耐磨 耐油脂 耐化学物品 耐日晒 耐臭氧 耐热 耐冷 且抗老化 据资料介绍由杜 邦 DUPONT 研究所研制出的聚氯丁橡胶产品已成功地使用了几十年 我国 一些厂家生产的橡胶圈有的采用聚氯丁橡胶 也有的按国家标准 GB9876 88 生产 或采用其它品种的橡胶 2 与其它排水管材的比较 2 1 与传统的承插式铸铁管比较 2 1 1 重量较轻 卡箍式铸铁排水管均采用离心铸造 壁厚均匀 重量较轻 而传统的 承插铸铁排水管国内大多采用连续铸造及砂模铸造生产 壁厚往往不够均 匀 重量较重 以 DN100 口径为例 两种管材壁厚及重量的比较如表 8 两种管材壁厚及重量比较 ISO6594 标准国标 GB8716 88国标 RZK 管ISO6594 标准 壁 厚 mm 单位重量 kg m 壁厚 mm 单位重量 kg m 壁 厚 mm单位重量 kg m 标准最小TA 级TB 级TA 级TB 级 3 53 08 4 5 11 88 5 5 511 9913 13 2 1 2 抗震性能好 国家 建筑给水排水设计规范 GBJ15 88 1997 年局部修订条文中增 加的第 3 3 20A 条 对高层及超高层建筑中铸铁排水管材提出了抗震方面 的要求 规范这样规定是合理的 根据日本的一些资料介绍 传统承插式 铸铁排水管为钢性联接 在建筑的层间位移达到 10mm 左右时就会出现漏 水现象 在高层及超高层建筑中由于地震或风压所引起的层间位移往往可 达 20mm 40mm 卡箍式铸铁排水管为柔性接口 两管间的轴向偏心角可达 5 完全能够满足抗震的要求 2 1 3 安装 更换管道方便 卡箍式铸铁排水管由于重量较轻 且采用卡箍接头为 活接头 管 与管之间 管与配件之间无套叠 无论安装及拆卸 更换管道都要比传统 承插铸铁排水管道方便 人工费自然也就低 2 1 4 噪音低 由于采用柔性橡胶连接 可以有效地防止卫生器具等产生的噪音通过 管道进行传递 9 2 1 5 美观 由以上比较可见卡箍式铸铁排水管是传统铸铁排水管的换代产品 各 方面的性能都比传统承插铸铁排水管要好 应该给予推广 唯一的缺点就 是这种管的材料价格较高 目前阶段只适于在超高层建筑 比较重要的公 用建筑 及对抗震有较高要求的建筑物中推广使用 2 2 与 UPVC 排水管 道比较 2 2 1 噪音低 铸铁排水管质量较大 它比质量轻的其它管道如 UPVC 管 ABS 管 铜 管 镀锌钢管更难引起振动 因而对直接通过管壁传递的噪音有良好的隔 音作用 另外 由于采用氯丁橡胶接口 使振动的传递也受到削弱 据美 国一些实验室的试验表明 卡箍式 或柔性接口承插式 铸铁排水管系统 与传统承插铸铁排水管系统 UPVC 排水管系统 ABS 排水管系统等相比是 最安静的排水系统 2 2 2 2 2 2 防火性能好 UPVC 管虽然为难燃自熄型管材 但在明火的作用下 如超过一定温度 仍会引起管道弯曲 变形以至破坏不能使用 甚至火势还会沿排水立管 地漏 清扫口与卫生器具的接管而向上蔓延 虽然 建筑排水硬聚氯乙烯 管道工程技术规范 CJJ29 97 第 4 1 15 条对高层建筑中 UPVC 管立管及 横支管明装时 如何采取防止火灾贯穿的措施提出了几点要求 但卫生间 处的接管如何防止火势向上蔓延则未有交待 所以至今一些地方的消防部 10 门仍不赞同在高层建筑尤其是超高层建筑中采用 UPVC 管 2 2 3 寿命长 UPVC 管的理论寿命约为 30 40 年 而实际上是很难达到的 目前许 多生产厂家为了争取市场 降低生产成本 而采用再生塑料或增加添加剂 含量的做法 使得 UPVC 排水管的寿命大打折扣 而卡箍式铸铁排水管的寿命则超过建筑物的预期寿命 虽然氯丁橡胶 圈的寿命没有铸铁管寿命长 但更换橡胶圈比更换整个管道系统还是经济 的 在国外比较重要的建筑物仍多采用铸铁排水管 而普通住宅才采用 UPVC 排水管 2 2 4 膨胀 收缩系数小 UPVC 排水管的缺点之一就是线胀系数较大 约为铸铁管的 6 8 倍 所以 UPVC 排水管安装时一定要安装伸缩节 伸缩节安装在立管上没有什 么问题 但在横管上安装就容易出现漏水现象 使得管道转换层的悬吊横 管往往要改为采用造价高得多的柔性接口承插式给水 UPVC 塑料管 2 2 5 耐磨性 耐高温性好 UPVC 排水塑料管虽然拥有重量轻 耐 腐蚀 美观 安装方便 造价低等优点 但与铸铁排水管尤其是卡箍式铸 铁排水管相比还是有许多本身难以克服的缺点 在高层建筑中还是应当尽 量采用铸铁排水管 而在超高层建筑则应优先采用防火性能好 寿命长 噪音低 抗震性能好且膨胀收缩小的柔性接口铸铁排水管 一些地方的政 府部门以法规的形式强制要求一律采用 UPVC 排水管是不适当的 11 2 3 与其它有承口柔性接口铸铁排水管的比较 带承口的柔性接口铸铁排水管有十多种接口形式 较具代表性的有承 插式及法兰式两大类 与这类管道相比卡箍式铸铁排水管具有以下优点 2 3 1 重量轻 虽然有些带承口柔性接口铸铁排水管也是采用离心铸造工艺制造 管 壁厚度均匀 但由于为了保证承口处的强度 不得不将管子的厚度定得比 较厚 两种管材的壁厚 单位重量比较可参见前表 由于单位长度的重量较重 带承口的柔性接口排水铸铁管的造价就较 高 2 3 2 2 3 2 安装尺寸小 更换方便 带承口柔性接口铸铁排水管的接口尺寸较大 尤其是法兰压盖式 无 论是在管井内安装还是靠墙安装都不方便 当卫生器具较多时 短管采用 较多 管材浪费较大 另外当维修更换管道时要先锯断管子再退出管子 而卡箍式铸铁排水管的安装尺寸就小的多 华庭云顶一个 800mm 600mm 管井就安装了 5 根 DN150mm 管及两根 DN100mm 管 另外这种管道采用的是 平口联接 安装更换都很方便 带承口柔性接口铸铁排水管唯一优点就是 有些接口型式尤其是法兰压盖式的接口处的抗拔出性能较好 因而承压能 力一般较卡箍式铸铁排水管要高一些 3 产品标准 目前了解到的国际上有关卡箍式铸铁排水管的标准有以下几个 12 1 ISO 6594 标准 国际标准 CISPI 301 90 标准 美国铸铁污水协会标准 ASTM A888 90 标准 美国试验和材料学会标准 以上标准涉及到无承口离心铸铁管及管件 2 CISPI 310 90 标准 美国铸铁污水协会标准 ASTM A564 88 标准 美国试验和材料学会标准 以上标准涉及到橡胶密封圈 不锈钢卡箍 及管道的试压及安装 3 其它国家的标准还有 WFA48 720 法国 DIN19522 德国 2584 81 From statens PlanwerK 瑞典 British Board of Agrement Certificate N 89 2349 英国 Singapore MoE SISIP I 130 291 ML 新加坡 由于我国目前还未有制定有关卡箍式铸铁排水管的产品标准 这就为 设计选用这种管材带来了一些麻烦 不知选何种标准的产品为好 一般来 说 无论是选用进口产品还是选用国内产品都应首先考虑选用按国际标准 ISO 6594 标准生产的管道及配件 这样做一来有利于与国际市场接轨 二 来由于国内生产的镀锌钢管 排水铸铁管及 UPVC 管的管径大多都采用国 际标准 采用同一标准的管径有利于管道间的联接 否则往往由于采用标 13 准不同的管材而会导致在卡箍接头处引起密封不好而产生漏水的现象 另 外将来制定的国产产品标准的规格也会是按照国际标准进行制定 目前国 内厂家能生产多种标准的产品 选用时应当慎重 4 安装 由于卡箍式铸铁排水管的接口为柔性联接 而吊架的设置应考虑到防 止管道下凹 另外卡箍式接口的抗拨出性能略差 接口两端固定和不固定 对整个管道系统的耐压能力有很大影响 应当在横管直管段适当位置加设 固定支架 以防管子水平方向的位移 在弯头 三通 四通等配件处要加 固定支架或支墩以防管道拔脱 立管应在穿楼板处采用专用的承重短管或 采用磨擦夹紧式的固定支架以均分管道的重量 防止接口处滑脱 国内产品生产的管道与卡箍都不是同一个厂家 应选择同一标准规格 的产品 否则容易因为管道与配件的尺寸对不上而引起接口收不死而漏水 的情况 管道的安装可以参照广东省建筑设计院何冠钦主编的 卡箍式铸 铁排水管设计 施工指南 5 试压 5 1 污水排水系统 室内污水排水系统一般均为非满流 所以系统验收时 排出管只要进 行灌水试验 立管及横支管只要进行通水试验即可 对于高层及超高层建 筑 有的情况是最低的一个卫生器具或地漏至排出管的高差较高 如发生 管道堵塞 至最低一个器具或地漏发生污水溢流时管道内可能会产生较高 14 的水压 以至可能会破坏卡箍式铸铁排水管 为安全起见 这部分管段设 计时也可以考虑采用耐压较高的加强型卡箍或柔性接口的排水球墨铸铁管 5 2 雨水排水系统 室内雨水管道一般也是按无压流设计 但是由于雨水流量较大较集中 在一些情况下也会出现压力流 比如当屋顶的雨水沟坡度设置不好或由于 其它雨水斗因塑料袋等杂物而阻塞 雨水未能分流至几个雨水斗而集中至 某个雨水斗时 该雨水斗以下的排水立管就会出现压力流的情况 还比如 当立管底部出现阻塞时 也会出现压力流或管内承受很高压力的情况 鉴 于万一雨水管道破裂会造成较大的经济损失的情况 高层及超高层建筑的 雨水管道 塔楼屋顶直到底部的雨水管应改为采用承压能力较高的柔性接 口排水球墨铸铁管或钢管 也可以考虑采用耐压较高的加强型卡箍 而裙 楼部分下面的雨水管仍可采用卡箍式铸铁排水管 6 单位选择 卡箍式铸铁排水管是一种更新换代的新型排水管材 但是这种管材目 前还存在造价较高 国内目前还未制定这种产品的标准 及设计安装方面 的规范等问题 这就为选择这种管材带来了一些困难 所以选择生产单位 就显得很重要 有的生产厂家 因生产能力不足 需外购各种配件 甚至 管件 造成产品质量的不稳定 有的供货不能保证 因此一是要选择生产 规模大的单位 二是要选择采用国际标准生产的厂家 按照目前的国内市 场 有山西高平市泫氏铸业有限公司 上海新兴铸管股份有限公司等 15 2 4 其它 不锈钢管 价格高 加工困难 涂塑钢管兼顾了塑料管和钢管的优点 在市场上的应用也越来越多 但我个人认为 由于其涂层薄 钢材和塑料的热伸缩性相差较大 涂层易 脱落 有的地方只剩下薄薄的一层铁管 更易腐蚀穿透 特别是管件连接 处 所以其应用也有待于时间的检验 3 复合管 根据金属的材料可分为 1 钢塑复合管 2 不锈钢 塑复合管 塑覆不锈钢管 3 塑覆铜管 4 铝塑复合管 交联铝塑复合管 5 衬塑铝合金管 应该说复合管材是管径 300mm 以上给排水管道最理想的管材 它兼 有金属管材强度大 刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点 但它又是目前发 展较缓慢的一种管材 这是因为 1 两种管材组合在一起比单一管材 价格偏高 2 两种材质热膨胀系数相差较大 如粘合不 牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈 容易脱开 而导致质量下降 16 由于复合管尚属新型管材 我国还未有统一的设计 施工及验收规范 目 前市场上用的较多的是钢塑复合管 铝塑复合其它管材没有大量的推广使 用 17 常用管材比较常用管材比较 名 称工作压力管径范围特 点连接方式适用范围 球墨铸铁管 0 45 1 00MPa 公称直径 DN75 DNl500 耐压 耐腐蚀 材质硬而脆 重量大 承插连接 法兰连接 柔性接口连接 室外给水 衬塑复合钢管 公称直径 DN15 DN300 耐压 耐腐蚀 材质硬 使用寿命长 不会减少水管的输 水能力 法兰连接 沟槽连接 螺纹连接 室内外冷热水系统 薄壁紫铜管1 0MPa 1 6MPa 公称直径 DN15 DN250 1 经久耐用 化学性能稳定 耐腐蚀 耐热 使用寿 命约为镀锌钢管的 3 4 倍 2 机械性能好 耐压强度高 同时韧性好 延展性也高 具有优良的抗振 抗冲击性能 3 使用卫生性能好 铜对某些细菌的生长有抑制作用 同时铜还是人体所需的微量元素之一 螺纹连接 钎焊连接 法兰连接 沟槽连接 冷热水供应系统及饮用净 水系统 中央空调供回水 系统 无规共聚聚丙烯 PP R 1 0 2 5MPa 公称外径 DN20 DN160 1 无毒 卫生 2 耐热 保温性能好 最高耐热可达 131 3 最高使用温度为 95 长期 50 年 使用温度 为 70 同时 PP R 管的导热系数只有钢管的 1 200 具有良好的保温和节能性能 还可节省保温管材的厚度 3 安装方便且是永久性的连接 4 原料可回收 不会造 成环境的污染 热熔连接 电熔连接 专用丝扣连接 法兰连接 用于建筑物内的冷热 水系 统 而且可用于建筑物内 的采暖系统 直饮用水供 水系统 中央空调供回水 系统 输送化学介质 硬聚氯乙烯管 PVC U 0 6MPa 0 9MPa 1 6MPa 公称直径 DNl5 DN700 不导热 不导电 阻燃 突出应用于高腐蚀性水质的管道 输送 质量和经济效果最佳 承插式连接 粘结剂粘结 工业与建筑室内外给水系 统 18 铝塑复合管 1 0MPa 公称直径 DN10 DN150mm 1 管外层是刚性好 强度高 耐腐蚀的铝合金无缝管 机械性能好 耐压能力高 2 热水管道热稳定性好 线性 膨胀低 3 外层有铝合金保护 抗老化能力强 防火性能 好 减少了消防系统投资的费用 4 两种主材及加工工艺 无有害物质遗漏于过水面 有较好的环保持性 卡套式快装管接头 专利法兰盘 室内冷热水系统 薄壁不锈钢管 外径 DN16 DN110 1 强度高 管壁较薄 经久耐用 2 卫生可靠 防腐蚀性好 环保性好 3 韧性好 易弯曲 易扭转 不易裂缝 不易折断 压缩式 压紧式 推进式 焊接式 直饮水管或高标准建筑室 内给水管路 交联聚乙烯管 PEX 常规产品压力等级为 1 25MPa 外径 16 63mm 1 优良的耐温性能 使用的温度为 70 100 2 优 良的隔热性能和耐压力 导热系数低 热量损失小 节 约能源 3 较长的使用寿命 可安全使用 50 年以上 4 抗振动 耐冲击 5 无污染环境的绿色环保管材 不含任 何毒素 也不释放有害物质 焚烧后只产生水和二氧化 碳 卡箍连接 卡套连接 专用配件连接 冷热水供应系统 聚丁烯管 PB 冷水时 1 6 2 5MPa 热水时 1 0MPa 公称外径 DNl5 DN63 1 良好的耐温性能 其长期使用温度为 90 系指管道 在此温度范围内使用寿命达 30 50 年 2 耐压性能极佳 和极强抗蠕变能力 3 极好的韧性和耐冲击力 4 极好的 抗腐蚀能力 5 较好的隔热性能 材料的导热率较小 6 无毒 重塑性强 7 在国内应用的大多依赖进口成品管 材及管件 包 括施工连接的专用工具等 同时施工技术 要求较高 热熔承插式接头连接 电熔承插式接头连接 胶圈密封连接 冷热水供应系统 国内应 用很有限 19 常用给水管材料价格常用给水管材料价格 管 材规 格价格 元 米 DN15 0 711 20 DN20 0 921 27 DN25 0 927 32 DN32 1 245 43 DN40 1 254 83 DN50 1 271 00 DN65 1 5110 00 DN75 1 5125 16 薄壁紫铜管 DN100 2 2243 38 DN1518 00 DN2030 00 DN2540 00 DN4065 00 DN5085 00 DN65185 00 DN80220 00 不锈钢管 抗压薄壁 DN100245 00 D16 2 06 14 D20 2 38 35 D25 2