供水管网的管材评述

供水管网的管材评述简介：本文综合评述了供水管网的管材使用情况。关键字：供水管网管材供水企业的根本任务是向用户提供清洁的饮用水，连续供应有压力的水，同时降低供水费用。为此，供水管网作为供水系统的重要环节，对于它的硬件有以下五点要求：（1）封闭性能高供水管网是承压的管网，管道只有良好的封闭性，才是连续供水的基本保证。（2）输送水质佳自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天。管网实际上是一个大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，产生新的反应，这些反应有生物性的、感官性的以及物理化学性的。因此要求管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。（3）水力条件好供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失，确保服务水头。（4）设备控制灵一个大城市的供水管网，管道总长度少的有数百公里，多的达数千公里，在这样的大型供水管网中的有成千上万个专用设备，维持着管网的良好运行。在管网上的专用设备包括：阀门、消火栓、通气阀、放空阀、冲洗排水阀、减压阀、调流阀、水锤消除器、检修人孔、伸缩器、存渣斗、测流测压孔等。这些设备的完好是保证管网运行畅通、安全供水、避免污染的前提。（5）建设投资省供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50%-70%，因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模，恰当选用管材及设备是管网合理运行的途径。2、管材类别2.1金属管材（1）钢管（SP）钢管包括：钢板直缝焊管与钢板螺旋焊管（适用于大口径管道）、无缝钢管（适用于中小口径管道）、不锈钢管（适用于中小口径管道）、镀锌钢管与钢塑复合管（适用于小口径管道）。（2）铸铁管（CIP）（2.1）灰口铸铁管（GCIP）包括离心灰口铸铁管、半连续灰口铸铁管以及稀土铸铁管即蠕墨铸铁管（适用于中小口径管道）。（2.2）延性铸铁管（DCIP）包括退火球墨铸铁管（目前适用于中小口径管道）、铸态球墨铸铁管（目前适用于中小口径管道）。（3）有色金属等包括铜管、铝管（适用于小口径管道）。2.2非金属管材（1）水泥压力管（1.1）石棉水泥管（ACP）现已不推广使用；（1.2）自应力管（SSCP）在小城镇及农村用于中小口径管道；（1.3）预应力管（PCP）包括管芯缠丝预应力管（又称三阶段管）（CTPCP）、振动挤压预应力管（又称一阶段管）（PVCP）、钢筒预应力管（PCCP），适用于大中口径管道。（2）塑料管（2.1）热塑性塑料管包括硬聚氯乙烯管（UPVC）（适用于中小口径管道）；高密度聚乙烯管（HDPE）、聚乙烯夹铝复合管（HAH）、交联聚乙烯管（PEX）、聚丙烯管（PP）、聚丁烯管（PB）、尼龙管（PA）（适用于小口径管道）；丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物为基材的工程塑料管（ABS）（适用于水厂投加氯及净水剂的管道）。（2.2）热固性塑料管（GRP）GRP管又称玻璃纤维增强树脂塑料管或玻璃钢管。玻璃钢管或加砂的玻璃管又分两种成型方法，即离心浇铸成型法（Hobas法）及玻璃纤维缠绕法（Veroc法），GRP管在大口径管道上有较大的适用前景。3、国内部分城市供水管网的管材使用情况根据1990年对32座城市的调研（这32座城市的综合供水能力已占全国的44.74%，具有一定的代表性），其情况分析如下：（1）各种口径管道在管网中所占的比率，如图1。（2）各类管材在管网中所占的比率，如图2。（3）口径80-400mm配水管道中，各类管材所占比率，如图3。（4）口径450-1000mm输配水干管中，各类管所占比率，如图4。（5）口径大于1000mm输水干管中，各类管材所占比率，如图5。注：近八年退火球铁管及铸态球铁管均有了较大幅度的推广使用。4、管材适用性概述4.1钢管（1）大口径钢管钢管通常选用Q235B（A3）镇静钢钢板制作，它的强度高，管材及管件易加工，管厂建设周期短，特别是地形复杂的地段，一般采用钢管。但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，在地下水位较高时，可采用胶圈柔性接口措施克服这一困难，与水泥压力管相比，造价较高。（1.1）制管工艺大口径钢管有两种成形工艺，即直缝焊管与螺旋焊管。直缝焊管的工艺流程：剪板——创坡口——钢板翻面——压两头园弧——卷管（含点焊）——焊内外直缝（自动焊）——管段对接（含点焊）——焊环形口（自动焊）。螺旋焊管的制作过程分三个阶段，即条形钢板制作，螺旋成形及内焊，螺旋管外焊及管段定长的切割。（1.2）钢管制作质量的主要要求钢管焊接符合现行的《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236-82）的规定。重要管线钢管焊接等级应达到III级标准。钢管焊缝检验X-射线探伤应符合GB3323-87标准，超声波探伤应符合JB1152-81标准。钢管焊缝探伤数量，在工厂为5%，在现场为10%。实际检验时可任选一种方式，但当选用超声波探伤时，应对超声波探伤部位作X射线探伤复检，复检长度为规定探伤数量的20%。钢管出厂前还应逐根作水压试验，试压值为管线试验压力的1.25倍。直缝焊管焊缝外观应符合相应要求外，管节几何尺寸允许偏差，应符合表1规定。炊表言1饮项目铜允许偏差筝（腾m净m穿）挎周长匪D另≤咸600镜±2.0馒D>600据±0.003贴5D杀椭圆度毫管洪端航0.005忍D烂；其它部切位碎0.01D溜端面垂直度坦0.001跃D童，且不大耗于坝1.5注：椭圆度为同端管口相应垂直的最大直径与最小直径之差。管节拼装时，纵向焊缝错开300mm，管径小于600mm时，间距也应大于100mm。（1.3）钢管内衬质量的主要要求钢管内衬材料有水泥砂浆或环氧树脂等。A、水泥砂浆内衬的质量要求a、内衬前检查管道椭圆率不大于管内径的2%，管内壁无浮锈、杂物、油脂等，管内焊缝高度不大于内衬厚度的1/3。b、水泥选用525号硅酸盐水泥，砂为干净中砂（粒径0.15～1.2mm），水泥砂浆重量配比在1：1～2内选用，坍落度宜取60～80mm，抗压强度≥30MPa。c、内衬厚度及允许公差如表2。览表牙2毙公称管径役（甚m丛m举）疼衬里厚度薪（歉m怜m考）盯厚度公差核（运m绵m虫）难机械喷涂刺手工涂抹毫机械喷涂场手工涂抹史500-70危0矿8曾涝±2愚部800-10客00闯10披辫±2大参1100-1吉500值12太14哗+3

锦-2仔+3

坟-2茫1600-1今800犯14结16品+3

冤-2闻+3

博-2赠2000-2责200躲15钞17设+4

赞-3肿+4

幕-3身2400-2阵600跑16变18虽+4

凤-3铅+4

杆-3戴>2600浆18扎20殊+4

直-3鸣+4

垒-3d、水泥砂浆内衬后的内壁粗糙系数n≤0.012。e、内衬因收缩引起的裂缝，当其宽度≤0.8mm，且轴向长度不大于园周长度和不大于2m时，可不修补，否则应修补。f、表面缺陷（麻面、砂穴、空窝）面积大于5cm2，深度大于内衬厚度允许公差值，空鼓面积大于400cm2则应修补。B、环氧树脂内衬涂的质量要求a、钢管内壁喷砂等方式除锈达到GB8923-88的Sa2.5级标准的要求，使管壁呈现金属本色。b、作内衬的环氧树脂应具有卫生部的卫生许可证，且施工过程中对人体无害。c、衬层总厚度≥400µm。d、涂层附着强度≥10MPa。e、表面布氏硬度16.2。f、表面电阻率2.22×1015(Ω)。g、涂衬后应抽检涂层厚度、孔隙、气泡、机械损伤等，对发现的缺陷及时修补。h、涂层材料应耐酸、耐碱。C、钢管外防腐的质量要求a、钢管表面除锈应达到GB8923-88的确Sa2.5级标准，呈现金属本色，无可见的油脂，污垢，铁锈等附着物。b、防腐材料应耐酸、耐碱、耐微生物侵蚀，涂有防腐材料的钢板在10%硫酸及10%苛性纳溶液中，分别浸泡60天，防腐层不脱落，钢板不生锈。c、防腐层应在24小时内固化，厚度均匀、密实、不翘、不皱、不空鼓、不漏色、不粘手，外观完整。d、防腐层固化后，用小刀划开舌形切口，无法使涂层分层剥落，底漆与金属表面粘结良好。e、防腐层表面硬度好，耐磨性好，钢丝绳悬吊不产生0.1mm的痕迹。f、防腐涂层固化后及三个月后，绝缘性能均良好，要求电火花仪检测的击穿电压达10000v，最低不小于6000v，且每平方米面积上只允许二处在6000v以上针孔击穿。g、操作方便，对人体及环境无害。D、钢管的阴极保护措施a、埋地钢管在腐蚀性土壤中采用阴极保护措施。土壤按实测的土壤电阻率（Ω）值来判别其腐蚀性程度，如表3。扣表那3唐腐蚀性程度目强停中蹈弱棉非远土壤电阻率

坡（王Ω汇·肌m华）挎<20鬼20~50尤50~100貌>100b、阴极保护措施有牺牲阳极法及外加电流法，应根据具体情况选用与设计计算。（略）（2）镀锌钢管在国内目前小口径管道上，主要使用的是镀锌钢管（白铁管），但因锈蚀问题，影响水质及使用年限。内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管，通常称钢塑复合管，改善了以上缺陷。镀锌钢管衬塑有两种方式，一种是内衬涂聚乙烯，另一种是薄镀锌钢管内挤压聚乙烯管。目前国内均有此两种方式的产品，前种涂衬层不易粘牢，不易衬匀，容易分层；后一种方式效果较好，管件亦内衬聚乙烯，管道不套丝，采用快速接头工艺，而且综合价格类同镀锌钢管，有良好的适用前景。另外，市场上出售的冷镀锌钢管，镀锌层薄，管内壁更差，甚至未镀上，极影响水质，使用3~5年就腐蚀穿孔，不符合供水管道使用，作为伪劣产品，应以禁用。4.2铸铁管铸铁管是供水管网中使用量最多的一种管材。目前世界上每年铸铁管的产量约700万吨，并每年以3%的速度递增。（1）国外铸铁管生产概况国外工业发达国家从六十年代开始逐渐淘汰了普通灰口铸铁管，普遍采用了球墨铸铁管，现年产量约600万吨，产品规格为DN50~2900mm，其中美国年产量的150~180万吨，日本年产量90万吨，法国年产量60~80万吨，德国年产量40万吨，英国年产量20万吨。法国莫松桥公司、日本久保田公司为世界上规模较大，技术先进的球管生产厂家。目前球墨铸铁管生产技术发展方面，世界上大体有三种模式。如西欧、加拿大等国家采用的水冷金属型离心铸管技术生产各类管材；日本则对DN≤300mm管用水冷金属型离心铸造技术，而大口径管用树脂砂型离心铸造技术；前苏联地区对DN≤300mm管用水冷金属型离心铸造技术，大口径管用半连续铸造技术。（2）国内铸铁管生产情况我国目前有铸管厂200多家，年产量约120多万吨，这些厂家主要采用半连续铸造技术生产灰口铸铁管，年产量超过10万吨的生产厂家有鞍钢铸管厂、首钢铸管厂、广州铸管厂、马鞍山铸管厂、营口铸管厂。我国1985年开始从德国、美国等引进了水冷金属型离心铸管技术及设备，上前年产量25~30万吨。如侯马风雷机械厂、大连企荣铸管厂、济南铸管厂、黄石鑫宝铸管厂、马鞍山铸管厂、邯郸新兴铸管厂、本溪北台球管厂、徐州光大铸管厂、青岛北钢球管厂等。邯郸新兴铸管厂还已将引进设备消化、吸收，开发出国产化的设备。目前这些厂家供货的规格不超过1000mm，石家庄新兴铸管厂采用树脂砂型离心工艺可生产DN1200~14000mm大口径离心球铁管。国内亦有不少铸管厂家利用原有设备适当改造，生产出稀土铸铁管（蠕墨铸铁管）及微延伸率的铸态球墨铸铁管。其中规模较大的有鞍钢铸管厂、首钢铸管厂、贵阳立新铸管厂、四川省元通机械厂等。鞍钢铸管厂自行设计的树脂砂型离心球管工艺生产线，已投入了使用。（3）国内球铁管发展动态（3.1）管材行情分析根据有关资料分析，在2000年前我国需用球铁管150万吨/年，而我国现有铸铁管年产量约120万吨，主要是连铸或离心灰铸管，有15家从国外引进了球铁管的生产设备，而今年实际产量仅25~30万吨。相对而言，近十年来国内球铁管的产品有了迅速的发展，一方面部分球铁管厂家从国外引进了整套的球铁管铸造的设备及技术，强化了原材料的检验，采用直读光谱仪快速分析铁水的球化率，并用计算机进行生产过程的质量控制；再方面消化、吸收国外技术使球铁管生产线设备国产化；另一方面有些铸管厂坚持自务更生不断革新改造，建立了一套铸态球铁管的生产工艺。从而使我国球铁管铸造水平赶上了世界九十年代的先进水平。当然问题是存在的，除少数几个厂家外大部分效益不佳，从这些厂家本身而言，利用引进设备增大了成本，有些管厂投产不久，职工素质及管理水平还有相当差距，而球铁管生产，科技含量较高，有先进的硬件，没有过硬的软件，是经营不好的，有些厂家成品合格率达不到90%，企业处于亏损经营状态，因此球铁管的生产与使用，还有一个扶植与推广的过程。（3.2）球铁管厂质量控制中几个有待商讨的问题A、管接口检验问题各球铁管厂对每根管材均作水压试验，但柔性接口状况无检验手段。承口内有铁瘤，插口端失园均无法检出与纠正，作为用管的大户，我们对此表示担忧，建议水压检验设备改造，接口参加检验，要求接口在试验压力下无滴水现象。需要强调的是，水泥压力管在水压试验时，接口要参加检验。B、管材、管件的补焊问题有些厂明确补焊的措施，有些厂口头表示不补焊，而实际上又存在补焊的情况。作为用户，原则上不同意管材、管件进行补焊；国外相关标准提及，若管材、管件进行了补焊，并通过了相应复核性检验，建议向用户说明原因，向愿意接受的用户出售。（3.3）退火球铁管与铸态球铁管的差异根据ISO2531-91国际标准的要求，球铁管力学性能的指标为：抗拉强度≥420MPa；屈服点强度≥300MPa；延伸率≥10%；布氏硬度≤230。球铁管的化学成份的控制指标为：碳3.6～3.75%；硅1.8～2.1%；锰≤0.4%；磷≤0.08%；硫≤0.02%；镁0.03～0.05%；稀土元素0.01～0.03%。球铁管按GB9441-88标准进行金相检验，要求球化等级以二级为主；球化率大于80%；石墨大小为6～7级（在400倍视场下，球径为1.5～4mm），石墨球数达600～800个/mm2；渗碳体≤1%；小口径管铁素体≥90%，大口径管为85%左右（珠光体控制在8～12%内）。以上数据基本是退火球铁管的控制范围，但铸态球铁管亦应符合上述要求，主要差距在延伸率偏小，仅3~5%，铸态球铁管的表面硬度偏大，存在由渗碳体构成的过冷墨层，质脆，影响抗拉强度，且锯削加工较难。而国外对大口径球铁管的延伸率亦控制在7%左右。因此对球铁管延伸率引起了争议，有些铸管厂提出延伸率不宜过高，他们提出，自行开发的树脂砂型离心铸态球铁管工艺及热模法离心铸态球铁管工艺，可使延伸率达5%，加上退火工序后可达10%以上。综上所述，作为供水用管材应以退火球铁管为主林管材，对于中小口径球铁管延伸率控制在10～15%内；大口径球铁管延伸率控制在5～10%内为好。（3.4）消化、吸收国外技术，完善我国退火球铁管的制管工艺近年河北新兴铸管有限公司等单位成功地国产化了水冷金属型离心球铁管生产线，鞍钢铸管厂等单位亦成功开发了树脂砂型离心铸态球铁管及热模法离心铸态球铁管生产线，这些标志着我国的球铁管生产水平已经开始走向世界先进行列。当然这些生产线还有待完善，譬如有些厂在质量控制上尚不完善；有些厂产品合格率还偏低；有些厂在水泥砂浆内衬上还存在诸多问题（不光滑、浮灰重、厚度偏差大等），使现有设备尚不能充分发挥作用。加之这些骨干球铁管厂分布在东北、华北、华中地区，而华南、西南、西北地区还没有相应的球铁管厂，我们希望通过引进或现有厂家的扩展方式，在这些地区亦兴建相应的球铁管生产基地。3.5铸态球铁管的使用前景在国内现有近200家连铸管厂，他们生产的连铸灰铸管，强度和韧性较低，承受不了较高的外载荷，因此在供水管网中爆管、泄漏事故屡屡发生，但这些管厂势必在市场经济的竞争中自然淘汰，建议国家通过相应法规进行导向，加速淘汰。但其中管理水平较好的管厂，通过工装设备和工艺的改善，可较容易地改造为铸态连铸球铁管厂，将刚性接口改为柔性接口，加之水泥砂浆衬里。由于前述原因，希望注意管壁厚度不要过多的减薄，仍然有广阔的市场需求，为了推广退火球铁管，对铸态球铁管一刀切看来是行不通的，而对刚性接口的连铸灰铸管，供水企业不再采购又是必须强调的。（3.6）球铁管管件的配套问题当前国内退火球铁管生产已接近国外九十年代的水平，但球铁管管件的生产差距较大。有些球管厂拥有九十年代国外生产球铁管的设备，但管件生产还处于五十年代国内的水平，反差明显。据悉，赤峰管道铸造有限公司建立了一条比较完整的EPC（消失模铸造法）球铁管件生产线，它使球铁管件生产达到国际先进水平（唯管件规格偏小，价格较高）。当然，只有管件的质量怀管材质量相近，球铁管的普及应用才能达到实际效果。（3.7）橡胶圈的生产规范化问题橡胶圈的质量关系到球铁管管道的使用寿命，但铸管厂家中，橡胶圈有的自行设立车间独自生产，有的厂家由外协橡胶厂供货；有的用天然橡胶，有的用合成橡胶，各自选用的制造标准不一，是滞符合卫生要求无严密的审定手续，建议国家应制定相应标准或规定，生产的橡胶圈，应归口一质控部门认可或指定少数专业厂供货。（3.8）完善相应的标准退火球铁管管材及管件的国家标准是有的，但未覆盖所有规格的产品；铸态球铁管及管件还没有相应的国家标准；球铁管管道的设计规范及施工验收规范还没有出台等。这些标准及规范的制定与完善，是推广使用新管材的前提。譬如球铁管的管壁较薄，根据国外使用的经验，在腐蚀性土壤中埋设，容易腐蚀穿孔，因而管外壁必须喷锌后作沥青涂层才能达到灰铸铁管的使用年限，国内同行对此还未引起重视。另外大口径球铁管在较大复土条件下，必须通过结构计算，采取相应措施，才能确保球铁管管道的安全运行。4.3水泥压力管（1）石棉水泥管我国在六十年代，部分城市使用过，目前几乎没有使用。（2）自应力管自应力管是用自应力砼并配置一定数量的钢筋制成的。制管用的自应力水泥是用425号或525号普通硅酸盐水泥、325号或425号矾土水泥和二水石膏，按适当比例加工制成，所用钢筋为低碳冷拨钢丝或钢丝网。国内生产的自应力管规格在100～600mm之间，由于工艺简单，制管成本较低，有100多个生产厂家，年产量近1000km，但由于容易出现二次膨胀及横向断裂，目前主要用于小城镇及农村供水系统中。（3）预应力管预应力管包括一阶段管、三阶段管、钢筒预应力管。(3.1)一阶段管一阶段管的制管过程是先把作为环向预应力钢丝的钢筋骨架放到装配好的管模中，布置上纵向钢筋，用电热法或机械法使纵向钢筋获得预应力，然后浇注砼，此后向特制的橡胶内膜中注水升压，使胶模膨胀，砼、外模和钢筋一道膨胀变形，把砼中水份排挤掉。环向钢筋获得了预应力，并立即进行蒸汽养护，待砼凝固后将内模中的水压泄放，脱外模即成产品。此种工艺由瑞典“逊他布”公司于1952年试制成功，所以在国外称“逊他布管”，我国于1968年研制成功，以西安红旗水泥制品厂，北京水泥制品厂及株州水泥制品厂等单位生产，最大口径达2m，其中株州水泥制品厂还从瑞典引进了制管技术及设备。此种工艺的特点是强度及抗渗性较好，管壁较薄，但外模合缝处容易漏浆，修补率高，承口要磨削加工。（3.2）三阶段管三阶段管是指一根管材分三个阶段制成，先做成一个带纵向预应力钢丝的砼管芯，管芯外缠环向预应力钢丝，然后作水泥砂浆保护层。管芯成形工艺又分离心法与悬辊法。国内以辽阳水泥制品厂、四川双流水泥制品厂等单位制造，辽阳厂还从澳大利亚引进了悬辊法制管技术及设备。此种工艺建厂费用低，宜于流动性生产，唯抗渗性能差，修补率高，管体笨重。（3.3）钢筒预应力管钢筒预应力管是管芯中间夹有一层1.5mm左右的薄钢筒，然后在环向施加一层或二层预应力钢丝。这一技术是法国Bonna公司最先研制的，到四十年代欧、美竞相开发，目前，美、法各国的年产量达数十万公里，其中美国发展最快，Ameron、Price公司产品处于世界领先水平。它可分两种类型：内衬式管及埋置式管。内衬式（LinedCylinderType)和埋置式（EmbeddedCylinderType)的区别，前者的应力钢丝直接缠绕在钢筒上，后者则缠绕在钢筒外的混凝土层上；前者采用离心工艺成型，口径偏小（DN≤1200mm),后者采用立式振动工艺成型，口径偏大（DN>1200mm)。钢筒预期应力管抗渗压力可达到2.0～40MPa，工作压力通常为1.5～3.0MPa，可达5.0MPa，管径范围是DN400～4000mm，最大可达DN7600mm。世界上主要制造钢筒预应力管的厂家有美国“Ameron”公司（DN1200～4000mm)，美国的“PriceBrather”公司（DN600～4000mm)，法国的“Bonna”公司（DN600～4000mm)，法国的“Bonna”公司（DN600～2500mm），德国的“Dyckerhoff-Widmann”公司（DN600～2500mm）。世界上使用钢管预应力管最多的国家是美国和加拿大，目前世界上规模最大的钢筒预期应力管工程在利比亚，全长1900km，直径4m，工压2.8MPa，现工程已全部完工。国内是九十年代引进这一制管工艺，现形成批量生产钢筒预期应力管的工厂有三家，即深圳太阳管道公司、无锡华毅管道有限公司及山东兴汶电力管道工程公司。深圳太阳管道有限公司，始建于1992年，1995年正式建成投产。该公司技术来源系全套引进美国PriceBrothers公司（PB公司）技术，所有生产设备也全来自于PB公司。其中主要设备有薄钢板直缝焊卷筒设备，钢筒水压检验设备，管芯振动成型蒸养设备，砼搅拌、提升设备，预应力钢丝缠绕设备，砂浆喷涂设备，承、插口环成型、高频对焊设备。该公司能制造DN900～DN4000等一系列管道，单根管材长度为6m，工作压力0.2～2.5MPa，年生产能力达38km，目前制造的最大管径达DN2600。该公司生产标准采用美国AWWAC301标准，具有较完善的质保体系和先进的试验检测手段，以确保产品质量。该公司对原料质量要求严格，譬如水泥必须是标号525号的硅酸盐水泥，不得掺和矿渣，铝酸三钙（C3A）含量不得超过8%；薄钢板不用冷轧制品；预应力钢丝的极限应力不得小于1740MPa，并对钢丝抽样作抗扭试验，要求钢丝达到断裂前最少扭转圈数不少于8圈；薄钢板卷焊前要砂磨掉表面氧化层，并采用埋弧焊；薄钢筒成形后要作水压检验；缠绕环向钢丝过程中，喷水泥净浆，增长摩阻力及提高耐磨性，并用计算机及液压控制系统确保环向钢丝附加预应力的均匀性及环向钢丝间距的准确性；预应力钢丝断头间不用捆扎连接，而是铆固连接；承插口钢圈采用整体模具挤压，高频对焊工艺成型；采用高速水泥砂浆喷枪确保外保护层的质量；承插口钢圈工作面以喷锌加涂专用防锈漆来保证防腐质量；管体插口密封凹槽的尺寸要使逗管后“O”型胶圈经压缩的面积，占满凹槽的全部空间；现场管道逗接后，内外间隙用特殊模具确保水泥砂浆满灌，提高承插口金属表面的防腐效果。经现场检查产品质量，发现在现场堆放的管材中，纵向裂纹没有，模向裂纹修补较少，承插口端面修补是存在的，承插口环锈蚀情况是普遍的，一般在管材出厂前，补刷一道防锈漆。该公司现能将大部分设备利用该公司引进的图纸进行国产化。唯自动焊机、风动振动头、计算机预应力控制系统需要引进。该公司能生产弯管、T型管、Y型管、变径管等多种管件，其制作过程大致为：先切割焊接钢板异形卷管，其承插口工作面焊制特制的承插口环，然后在钢板管件内外作钢丝网，喷抹水泥砂浆保护层，蒸养后适当修整即可。该公司产品除用于城市供水管网外，还用于引水工程、排水工程及核电站中。该公司的最大用户为东莞市建委，在工地现场考察中了解到，DN2200mm管线均作了200mm厚的砂垫层；接头内外间隙偏差不到10mm，承插口内外间隙均作了水泥砂浆满灌处理，据介绍有7km、DN2200钢筒预应力管及部分钢管于97年11月正式通水，没有发现问题。无锡华毅管道有限公司地1994年建成，可DN1400～DN3000的钢筒预应力管，单根管长5m。年制造大口径管材能力达24km，现已制造DN1400～DN2400管35.255km。该公司有重点地引进了美国Ameron公司的技术及设备。主要设备：螺旋制筒设备，钢筒水压检验设备，管芯立式振动成型及蒸养设备，立式差速缠绕预应力钢丝的设备，立式辊射喷浆设备，承接口环成型设备（采用分层手工对接焊）。工艺流程如图6所示。承插口环制作苏↓盐焰钢筒焊机掀——————倒—→制作钢筒仁↓痛顽试压机拜——————坊—→水压试验日←—————挽——标————┒秘│

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械↓成品检验道←—————驶——外观修补亭↓视成品堆放图6钢筒预应力管制作流程图该公司对DN≥2000mm的钢筒预应力管均采用双胶圈密封，并逗接后在管体内试压检验其密封性，以便函发现问题及早返工。该公司没有砼搅拌设施，系由相邻的无锡市水泥制品厂提供商品砼。该公司的场地较小，管材均立式堆放，承插口环锈蚀问题是存在的，端面修补较好，管材内侧环向裂缝较多。据无锡市自来水公司介绍，已安装通水两年DN1800管3Km，试压1MPa合格，使用未出现问题；DN2000管已安装6Km，其中1Km已试压，无问题；DN2200管已安装1Km。总的来说，钢筒预应务管安装速度是快的，一天安装DN2200管22根，即110m，比原先的一阶段预应力管接口密封性好。山东兴汶电力管道工程公司是1957年成立的老企业，于1989年国内首家从美国Ameron公司引进关键设备及技术，可制造内衬式及埋置式两种工艺的多种规格的产品，一条DN600～1200内衬式管生产线，年产量30Km；一条DN1400～3400埋置式管生产线，年产量15Km。华毅公司所选用的设备紧凑，占地少、工艺更为合理，具有以下优点：（1）螺旋制筒机比直缝焊制筒设备占地少一半，工序也简单，焊接质量更可靠。（2）该公司对管芯振动成型的关键设备风动振动头已国产化。（3）对管芯蒸养采用帆布罩体，结构小巧。（4）对管芯缠丝、喷砂浆保护层均采用露天立式工艺，不用厂房，占地小。（5）对承插口环成型后人工分层对焊、砂磨工艺，省电易行。该公司已消化、吸收了引进技术，现成套设备均能国产化。4.4塑料管（1）热塑性塑料管（1.1）硬聚氯乙烯管（UPVC）：这种管材在四十年代由欧州、美国、日本等国相继开发、推广，在DN≤200mm供水管道中占了重要市场。我国在六十年代开始使用，1983年沈阳塑料厂从奥地利引进了生产设备及技术以来，国内已有几十个厂家建立了生产线，年生产能力达50多万吨，年产量10万吨左右，现正在城镇及农村中推广使用。为了解决硬聚氯乙烯管脆性的缺点，国内外均已开发了耐冲击型的管材。硬聚氯乙烯管的接口方式可粘接亦可胶圈柔性接口，粘接务必专业性较强的安装队伍施工，才可能保证质量，柔性接口适应性好，安装简便。近年上海、青岛、武汉等城市对于埋地的DN≤50mm的供水管道，均使用或正在试用胶圈柔性连接的硬聚氯乙烯管，而不再使用镀锌钢管。江苏省江阴市大伟塑料制品厂针对用户的要求，正积极开发DN≤200mm硬聚氯乙烯柔性管件系列，为在建筑小区内更好地推广使用硬聚氯乙烯管创造了条件。（1.2）高密度聚乙烯管（HDPE）：这种管材可采用电熔、热熔焊、胶圈柔性连接，它的优点是无毒、耐腐蚀、张力大、不干裂，小口径可绕在卷盘上，安装迅速，接口量少；缺点是刚度上、抗老化性能差、埋于地下易受老鼠咬破。近年国外高密度聚乙烯管用量增长速度较快，主要是用于供水管接至住宅的小口径进水管道上。国内上前有DN≤200mm的系列产品，通常能制造硬聚氯乙烯管的工厂均可制造，唯原料暂时还是进口，在户管线上的使用，估计有逐年增大的趋向。（1.3）交联聚乙烯管（PEX）：在普通聚乙烯原料中加入硅烷接枝料，使其由线性分子结构改性成三维交联网状结构，它具有耐温（-70℃～110℃)、耐压、稳定性和持久性好，而且无毒、无味，一般采用机械连接，是室内冷热水小品径推荐的管材。（1.4）聚乙烯夹铝复合管（HAH）：这种复合管材的结构是在薄铝管与内、外层高密度聚乙烯管之间，含高分子胶合层，它既保持了聚乙烯管和铝管的优点，又避免了各自的缺点。可弯曲（弯曲半径=5D），耐温差强（+110℃至-100℃）、耐高压（1.0MPa以上）。它用铜管件机械挤压连接，通常产品规格DN≤25mm，它是建设部近年在室内冷热水供水管道上推荐使用的一种新型管材。（1.5）聚丙烯管（PP）：这种管材无毒、耐热、耐寒、耐老化、有较高强度、价格比镀锌钢管便宜一半，但易龟裂，小口径聚丙烯管在农村供水管道上有所使用。（1.6）聚丁烯管（PB）：聚丁烯是一种高分子惰性聚合物，聚丁烯管具有耐高温、耐寒冻的特点，化学稳定性好，可塑性强，无味、无毒，有多种连接方式（热粘接式接头焊接、热螺旋式现场焊接、机械夹紧式连接），是理想的小口径供水管道新型管材，已被欧共体、美洲、亚洲的部分国家广泛采用，国内现已有产品，但原料必须进口。（2）热固性塑料管热固性塑料管（GRP）通常是指玻纤维增强树脂塑料管，又称玻璃钢管。（2.1）制造工艺这种管材有两类制造工艺：离心浇注成型法（Hobas法）纤维缠绕法（Veroc法）纤维缠绕法分连续缠绕法与往复缠绕法。为了提高管材的刚度，以上三类制管工艺均可在制管过程中加砂。我国八十年代开始研制，九十年代又从意大利、美国、日本等国家引进设备和技术，形成了近五十条生产线，主要的近十家。A、离心浇注工艺——在制管过程中，切短的玻璃纤维增强材料和砂，喂入固定在轴承上的钢模中，钢模由电动机驱动，随着钢模的高速转动，在钢模一端注入含催化剂的树脂，使其浸渍增强材料，在离心力作用下，树脂转换出纤维及填料内的空气，从而制造出无孔隙的致密的复合材料。由于离心力作用，管内壁形成一个平滑、光洁的富有树脂的内表面层，管材在较高温度下固化。北京北辰现代管道有限公司及浙江东方集团管道公司均引进Hobas的设备与技术，形成了由计算机控制的半自动化生产线，制造离心法的加砂玻璃钢管。管材外模在离心旋转的条件下，喂料机由计算机控制往复输送数十次不同的原材料。其管壁按功能可简化分为内衬、增强、结构、增强、外保护五层。各层的材料及作用如表4。津表户4个名称怜材料如作用典外保护层

参增强层

丛结构层

者内衬层术玻纤、树脂、问砂

睬玻纤、树脂

车玻纤、树脂、盏砂

陪树脂居耐腐、耐紫外姑线

桐使管壁具有承慢受轴向、环向臭的内、外压强誓度

蹄使管壁具有承级受变形强度

福耐腐、水力特资性晃好章吸这种管材税内外壁光滑、像管壁致密性好片、由于外形尺宇寸规范，一旦充破管有利于用共卡箍法进行维辅修。这种管材荒不带承口，南紧非用双承柔性橡套管连接，这异比承插管材多短了一倍的接口嗓数，而增大了隆故障概率。套星管是采用二重遮水密封唇的三子元乙丙橡胶与捐缠绕玻璃钢为谁一体的结构，窄通常套管与管强材在厂内首先冒组合好，但放川在堆场上日晒夏雨淋，套管的肚玻璃钢外壳与驻橡胶内衬线膨恶胀系数不一，尚容易脱层变形牛。气抵换B罚、连续缠绕工碑艺宽—为—卧在芯模上，用欲长纤维玻璃丝娱，以一定的斜宅角径向连续缠省浇，在管芯树祖脂中要掺和一丰定比例的短纤蓬维和砂，这样恒的制管工艺原湾系丹麦的专利蓄，可生产任意剩长的管段，它惠的承水压能力迟一般才在每1.6MP文a界以下，管径门在削300-30嫩00m命m蔽间，国内也有摇这方面的制管现厂家，如河南伞省安阳复合材嚷料厂从意大利倘引进了设备，稍吉林省长春复廊合材料厂从美竞国引进了相关望技术及设备。盏伸杏C马、往复缠绕工尊艺停—夹—幕在芯模上，用撒长纤维玻璃丝槽以一定的斜角颠，经径向交叉羊缠绕，对于有没高刚度要求的煤管材可以加砂差。但承受内压中较高的管材一涌般不加砂。国在内现引纱进共唤这种制管工艺芽的厂家较多，玩如河北省中意捐玻璃钢有限公渔司、江苏省连待云港市复合材撇料厂、四川省铅自贡市中嘉玻炎璃钢有限公司熟等。鹅其管壁垒勉结构如女表吃5晚。纯柜宵昏岸境表垄5闲名称茂原材料劫树脂含纳量测%夏纤维含蛋量药%务作用即内衬层色内表层边防腐树脂聋90-95易5-10艳致密的富树脂斜层、防渗、防举腐、厚送度颤2-3mm击次内层址短切纤维

墨结构树脂紫70僚30扯结构层吓缠绕纤维

客结构树脂榜24-32本68-76搁高强度的结构焰层滤外表层迹含紫外线吸

惜收剂的树脂轧100码假形成防老化的少外保护层围近几年国同内有些厂家能府自制设备，用厦往复缠绕工艺扩制造玻璃钢管盼。嘉抢（币2.艺2惹）管材评价姻壶个A叼、三种工艺比扭较，往复缠绕溜工艺承受内水这压能力较高，陵接口数较少，体连续缠绕工艺倘建厂投资较少条；离心浇注工惭艺抗渗性好，亚制管成本较低肢，管材有利维步修。逼背臣B榴、玻璃钢管可咽以根据不同的键使用条件进行土结构设计与制锻造，选用不同飞的树脂与纤维屡等将影响它的有质量与价格。快一般结构层所潜用树脂为邻苯键性不饱和聚酯途树脂或改性邻洲苯性不饱和聚煮酯树脂；内表酱防渗透层，一猴般使用间苯性倾不饱和聚酯树删脂，产品质量寄要求较高时，惭内防渗透层也全有用乙烯基酯供树脂，而这些肆树脂的价差是骑很大的。亩逮身C鞭、玻璃钢管与炮其它塑料管一占样，均存在应白变腐蚀问题，旺通常以时而蠕洲变系数来表示谎。蠕变的定义筒是管道的强度酷等性能，随使晕用时间的延长杂而下降，因而缘在保证管材一绳定使用寿命的渴条件下，确定兔管材制造的性狂能指标。塑料协管材的需变与驼可用材料的本洋身性能有关，侄也和管壁结构浓有关，玻璃钢粗管刚度的蠕变涨系数，对无压厘管英为迈0.寸4筹，承压管猎为净0.咬5多。揉落验D差、玻璃钢管无绝论采用何种工处艺，制管过程责中的质量控制伤手段和检测手璃段的完善都是驱至着重要的，留否则难以保证骂质量。叶圆触E寄、管材始终存匀在废旧料的再饥生回收、焚烧串处置的问题，里热塑性塑料管荒及热固性塑料炮管的最终焚烧仍处置大多灵敏谅对环境造成不勾同程度的危害疲。目前只有聚安丁烯这类管材谈的旧废料可同救生活垃圾一起案焚烧转变为热考能，由于它的昼分子结构不含叮卤化物，燃烧别的产物不产生南腐蚀性及有毒海的物质，不对核环境造成危害政。例彼绣F繁、输水用的玻滩璃钢管，它的莫内衬层应耐磨泡、有韧性、表蛇面光洁、厚度市适当、树脂固施化效果好，不毯允许存在裂纹辅。否则影响其诱抗渗透性，结魂构层的纤维有增可能游离至水艳中，影响输水限的卫生条件。芳一般而言，大织口径玻璃钢管伴在源水引用管膛道上，国内外端使用较多。而虹在供水管网中镰使用较少。迎5焰、管材的接口否晃（蛇1怨）焊接、粘接乱的管道，应考事虑热涨冷缩的婆对策措施，适辅当距离安装柔域性接口伸缩器犹或驼U琴形弯管。茶宽（絮2优）目前各类管伞材中采用胶圈灭柔性接口时，丧基本上均采取奶推入式滑动逗黄管方式，故逗爱管的插口工作饰面叮应涂润滑剂，书润滑剂的选择禁应对胶圈及水瓣质无害。逗管乡后的内间隙不休宜过大，胶圈陈滑不到工作面悲，出现局部沉址降时容易渗漏旷水；内间隙没羽有也是不行的捧，接口的柔性乌受到削弱。弓租（择3哲）柔性接口的不胶圈务必按标耳准定点供货。黑对于铸铁管而膛言，楔型胶圈影符合国际标准斜（趟ISO253葡1定），但对承口贪铸造尺寸要求再较严；国内推竖行的梯唇型胶突圈，用胶量较糊大，承口内侧恋铸造成形容易遭。涉斜（扫4桐）柔性接口逗模管要求管子放握平，中线对齐蛮，一次逗进。哪若顶管施力过医大则应退出，肥查找原因后返骨工。强行逗管郊、胶圈卷曲，毒难以退出。位穿（迟5袄）管材、管件锦的接口不推荐归刚性接口，就拥是抢爆修复中语，力求安装柔爪性快速抢修接铺头，这样减少池停水时间，又挑可提高管道的撇安全性。晴擦（硬6犬）刚度较差的哨管材，在逗管凑前插口端应有眠支撑设施，保对持圆度。武柔（摘7暖）大口径管件枯的柔性接口，它力求有止锁装某置等具体措施顷，减少支墩尺川寸。颈撇（鱼8掘）阀门在管道违上连接，应有牧可拆装的活动酷部件。对保于当D票N材≤瓦300m颜m序的可使用活法见兰（单盘连接柄器），否则用委可固位的伸缩罩器。得6细、管材的选择腐厕府6.及1狐管材水力条件估的比较周为了便于赏比较，每一类侄管材为水泥压昼力管、衬水泥钱砂浆防腐的金浮属管；第二类条管材为热固性柏塑料管及热塑徐性塑料管，第疮一类管材的管棒壁粗糙系响数惊n1=0.0乡1约3蒜；第二类管材赵的财n2=0.0束0模9毒。冰通过水力捉学中的达西公歇式宴（兄1棵）与曼宁公式府（芽2就）的关系，可捧求得以下的比择较：料吓（环1象）猪（枣2信）队式中蹦：愈Q渗—择—伙流量；毕豆面A刚—壶—创管道的过水断郊面积对于圆管帝蚂Ａ唉=退(挡π那·D扛2奥)/4坑径乳C当—祸—锻谢才阻力系数外；勤块美i交—雁—辜水力坡度；信民蚁n机—老—揭管道的粗糙系买数；任说来R掩—抢—夜水力半径，对摸于园术管工R=D/它4港。伴将待（辅2绕）式代入兰（垂1跟）式得：草臭因此，对绩各类管材评述版时，应考虑以哭上因素。倚采辩6.逢2跨管材综合性能晋比较域捡（史1雨）大、中口径幸的管材蒙现将可作译大、中口径的龙管材中，钢管站、球墨铸铁管貌、铸态球墨铸餐铁管、半连续吓灰口铸铁管、锯玻璃钢管的性鸡能比较，如央表符6裳。姨迎表仙6颂项目怜钢管仅退火球管眼铸态球管幕半连铸管序玻璃钢管钳抗拉强恨度甘(题MPa)堆≥甩42遍≥驳42邻≥姿40冻≥首14充≥钓32策延寇愤伸业街率选(酒％冶)犁24收≥巷10巩5邻0破

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刊腐蚀性设差边较良视较良疗良忙优色使用年放限淡(席年哈)耕2康5奉～押50赴50飞50漏>50届>50全烘（配2心）常用塑料管新的综合性能比夹较（小口径管牢）疗硬聚氯乙匆烯管、聚乙烯弹管、聚丙烯管顾、食AB柿S被工程塑料管的匠性能比较，如司表炉7漠。份肥竿底降骑墨笨表消7习项目浴硬聚氯乙烯管昼聚乙烯管袭聚丙烯管惊AB维S弊管嚼密度趴（就kg/cm3攻)国吹罢急1.3屯5蓬～朽1.46朗0.9胡2愚～瞒0.96都0.9过1.0连2刻～还1.08黎抗拉强抢度女(酸MPa)反4有8徒～迅50忠1偷8珠～恨20烂3冷0麻～限39灯4拥2盛～捉60膊弯曲强浇度跨(MPa)辜8览6著～怪100伶70尾4纹2叶～国56杰7湖0逢～域85筋弹性模爆量侦(弃10碌3籍MPa)秒3.2鞋0.9简1.3腿2.4名硬度迈（首R)存120付6胀0我～斗70占(恼邵亏)谣9彩5龟～铸105针10栏5勒～愚115衫热膨胀野性浇(翠10滚-5量/理℃诞)蕉7字10以11长9叨工作温资度凳跌(烂℃燃)扭-搂5归～护60串-2挣0迫～拿60勇0柴～那60瓦-3场0执～洪80老6.旗3响管材的重量比冬较恢叶（呼1义）大口径管道村表来8痒（拒kg/残m检）顷管那碍径

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酿（旨m梁m霉）水钢管锁三阶

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