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我国供水管材的市场应用和发展方向 |
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发布日期：2006-06-19 |
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金属管道 在早期建设的输配水管网中,使用过铅管,这是一种抗腐蚀较好的金属管道。在铅管表面形成的氧化膜一直被认为是无毒的。现在分析管网输配水过程中的水质变化,可以发现,导致管网水质降低的主要原因最小口径镀锌钢管。特别是用户内部管道。一方面,在用的小口径镀锌钢管；很少采用衬涂等保护性措施,用户内部管道的管材质量较差；另一方面,小口径管复合管道来取代它。
铸铁管是人们最熟悉,也是使用较广的一种管道。铸铁是铁和碳的合金,碳在铸铁中的质量分数要高于2.11%,含碳量低于这个比例,就是低碳钢。采用低碳钢制作的钢管,加工和安装比较方便。钢管的各项力学性能优于其他管道,但是它于钢管的表面防腐处理,比较麻烦,防腐成本高,一般只在特殊地段采用钢管。
随着铸铁管生产工艺的发展和技术进步。时至今日,离心球墨铸铁管已成为最主要的铸铁管生产工艺。国内使用的灰口铸铁管已逐渐向离心球墨铸铁管转移。球墨铸铁管不仅应具有较高的抗拉强度,同时应具有较高的延伸率,按照国际标准iso2531的要求,球墨铸铁管的抗拉强度≥420mpa,dn40―dn1000的管道,延伸率≥10%,dn1200-26oo的管道,延伸率≥7%。灰口铸铁管由于木要求管道的延伸率,对铁水原料的有害成分的控制范围较宽。
塑料管道 常用于供水管网中的塑料管道可分为两类。一类是聚烯烃材料：聚乙烯(pe)、高密聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚丁烯(pb),这类塑料管道适用于熔合(加热)连接。另一类是氯乙烯材料：聚氯乙烯(pvc),硬质聚氯乙烯(u―pvc)、过氯化聚氯乙烯(c―pvc)。适用于粘接(胶水)连接。
pvc和pe管道在60年代,同时应用于供水管道工程。在应用初期,pvc管道的连接方式比较简单,小口径pvc管道采用胶水,粘接连接,中等口径的pvc管道采用承插接口,使用橡胶圈密封,是一种较理想的柔性接口。因此如年代以前pvc管道的应用范围较广。对于推广初期的pe管道,采用加热连接的方法,施工不方便。早期的pe管,由于材料性能’的限制,抗压强度和抗开裂性能都不好。为了承受外压和内压,pe管道的口径越大,管壁就越厚。因为较厚的管壁才能保证管道有足够的刚度。大口径的pe管道,管壁相对厚。材料用量增加,加大了成本。因此,推广初期的pe管,一般不超过dn300,主要用于户内管道和配水管网。
聚氯乙烯(pvc)通常是多组分的塑料,pvc在热、氧、光作用下,结构会发生变化。因此,pvc加工中一定要加入稳定剂。为了改善pvc管道的表面性能,减少管道的收缩性能和着色等目的,还需加入其他加工助剂、填料和颜料等。管道中常用的u-pvc,就是为了改善pvc脆而硬的性能,在生产中加入增塑剂。我们将增塑剂含量在0-12%范围内的pvc管道,称为u-pvc管道。
c-pvc是由pvc进一步氯化而得的产物。c―pvc和pvc的材料区别是氯含量的不同,c―pvc的氯化程度较高。一般pvc的氯含量为56.7%,c-pvc氯含量为63―74%。这是各生产厂家的氯化方式和生产的技术水平不同而造成的。由于c―pvc氯含量的增加,c―pvc管道的抗老化性能和耐压性能均有较大提高。可以这样看,c―pvc管道是传统u―pvc管道的改进和提高。
pvc管道由于施工简易、水力条件好,在供水管网中得到了广泛应用。随着环保的要求日趋严格,水质指标增加,考虑到健康、安全方面的因素,pvc管道在添加剂的使用等生产工艺上还必须不断加以改进。
pe(聚乙烯)的原料来源丰富,从分子式结构(c2h4)看。pe的分子结构是聚合物最简单的一种。pe管道在发展中,不断克服自身的不足。pe管的加热熔接,要求一定的操作空间和熟练的操作技术。后来发明了电热焊接套管,就是两个管段或管件,通过一个电热焊接套筒相连接。这种连接、方式用于管沟内pe管的连接,或者施工空间狭小的地方。pe管道的材料性能也在改善,从pe63、pe80、到pe100,将来会发展到pe115。pe100是指在200c下,这种等级的pe材料在50年后,能保持10mpa的最低强度(mrs)。pe80为8.0mpa。随着pe材料等级的提高,同样的管道,采用pe115的管壁厚度,要低于采用pe100的管道壁厚。在满足要求的前提下,pe管的壁厚变簿,减少了pe材料的用量,降低了成本,有利于pe管道在大口径管道中的应用。pe管的连接都需要加热。还要求一定的冷却时间,每一次焊接都需要20分钟左右。口径越大的管道,加热和冷热时间越长。因此,pe管的安装工期相对长。
pe管在管道免开挖和旧管翻新中,有很高的市场占有率。pe管经常应用于管道免开挖工程。由于pe(聚乙烯)的综合性能良好,是生产复合管道(铝塑复合管和钢塑复合管)的主要原料。复合管道将金属材料和颜料合理组合在一起,就可充分利用金属良好的机械性能和塑料的防腐性能,从而保证供水管网的安全可靠性。
不同类型管材的发展 为满足供水管网安全可靠运行的要求,管材的发展有两个方向：
一是选用新型管材,限制和逐步淘汰不符合发展要求的旧管材。发展性能优良、耐腐蚀性能好的新型管材,根据实际要求,选择合适的金属或非金属管材；
二是对管道表面采取保护措施,外部防腐和内部衬涂,以确保管网水质的安全。
铸铁管在管道工程中,仍占有重要位置,特别是钢铁产量在今后几十年内不会下降(目前全世界产量7-8亿吨)。铸铁管的性能已有了大幅度的提高。国际标准iso2531中,离心球墨铸铁管的抗拉强度≥420mpa,已和低合金钢强度差不多,但离心球墨铸铁管的耐腐蚀性能优于钢管。为了抗腐蚀和保证管网水质,铸铁管内部和外部的衬涂和防腐材料,都在改进和完善。
塑料管道会有更大的发展,pvc管道的材料性能还将改善,避免使用含有重金属的稳定剂。各种关于新型塑料的新技术,都在不断地推广使用。但塑料管的稳定性和老化问题仍是人们担心的。
先进的复合材料管道在20世纪曾得到很大发展。如预应力钢筋混凝土管、pccp管(铜筒混凝土管)和树脂基复合材料(玻璃管夹砂管grp)在大口径输水管道工程中有应用；钢塑复合管和铝塑复合管,在小口径用户管道市场中用很大的需求。
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