深度解析高樓供水設備供水管材的應用和發(fā)展方向

      高樓供水設備供水管網(wǎng)具有使用周期長(cháng)(30年或更長(cháng))、檢修和改造難度大、事故不易察覺(jué)(埋在地下)的三個(gè)特點(diǎn)。高樓供水設備供水管網(wǎng)的安全可靠有兩方面的含義：一是管網(wǎng)不間斷供水，盡量避免管道破裂、漏損，甚至爆管。二是管網(wǎng)輸送的自來(lái)水水質(zhì)，不因管自身的原因(如管道生銹)，影響管網(wǎng)水質(zhì)。在管網(wǎng)輸配水過(guò)程中，管網(wǎng)水質(zhì)不能有太大的變化：從水廠(chǎng)到用戶(hù)，順利到達，同時(shí)滿(mǎn)足水量和供水服務(wù)壓力。在管道工程中，有各種材質(zhì)不同的管道，應用范圍較廣。由于技術(shù)進(jìn)步，制造高樓供水設備供水管道所用的材料不斷在發(fā)展，新型供水管材的性能有了較大的改進(jìn)。

金屬管道

      在早期建設的輸配水管網(wǎng)中，使用過(guò)鉛管，這是一種抗腐蝕較好的金屬管道。在鉛管表面形成的氧化膜一直被認為是無(wú)毒的?，F在分析管網(wǎng)輸配水過(guò)程中的水質(zhì)變化，可以發(fā)現，導致高樓供水設備管網(wǎng)水質(zhì)降低的主要原因最小口徑鍍鋅鋼管。特別是用戶(hù)內部管道。一方面，在用的小口徑鍍鋅鋼管;很少采用襯涂等保護性措施，用戶(hù)內部管道的管材質(zhì)量較差;另一方面，小口徑管復合管道來(lái)取代它。

      鑄鐵管是人們最熟悉，也是使用較廣的一種管道。鑄鐵是鐵和碳的合金，碳在鑄鐵中的質(zhì)量分數要高于2.11%，含碳量低于這個(gè)比例，就是低碳鋼。采用低碳鋼制作的鋼管，加工和安裝比較方便。鋼管的各項力學(xué)性能優(yōu)于其他管道，但是它于鋼管的表面防腐處理，比較麻煩，防腐成本高，一般只在特殊地段采用鋼管。

      隨著(zhù)鑄鐵管生產(chǎn)工藝的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。時(shí)至今日，離心球墨鑄鐵管已成為最主要的鑄鐵管生產(chǎn)工藝。國內使用的灰口鑄鐵管已逐漸向離心球墨鑄鐵管轉移。球墨鑄鐵管不僅應具有較高的抗拉強度，同時(shí)應具有較高的延伸率，按照國際標準ISO2531的要求，球墨鑄鐵管的抗拉強度≥420Mpa，DN40—DN1000的管道，延伸率≥10%，DN1200-26OO的管道，延伸率≥7%?；铱阼T鐵管由于木要求管道的延伸率，對鐵水原料的有害成分的控制范圍較寬。

塑料管道

      常用于高樓供水設備供水管網(wǎng)中的塑料管道可分為兩類(lèi)。一類(lèi)是聚烯烴材料：聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB)，這類(lèi)塑料管道適用于熔合(加熱)連接。另一類(lèi)是氯乙烯材料：聚氯乙烯(PVC)，硬質(zhì)聚氯乙烯(U—PVC)、過(guò)氯化聚氯乙烯(C—PVC)。適用于粘接(膠水)連接。

      PVC和PE管道在60年代，同時(shí)應用于高樓供水設備供水管道工程。在應用初期，PVC管道的連接方式比較簡(jiǎn)單，小口徑PVC管道采用膠水，粘接連接，中等口徑的PVC管道采用承插接口，使用橡膠圈密封，是一種較理想的柔性接口。因此如年代以前PVC管道的應用范圍較廣。對于推廣初期的PE管道，采用加熱連接的方法，施工不方便。早期的PE管，由于材料性能’的限制，抗壓強度和抗開(kāi)裂性能都不好。為了承受外壓和內壓，PE管道的口徑越大，管壁就越厚。因為較厚的管壁才能保證管道有足夠的剛度。大口徑的PE管道，管壁相對厚。材料用量增加，加大了成本。因此，推廣初期的PE管，一般不超過(guò)DN300，主要用于戶(hù)內管道和配水管網(wǎng)。

      聚氯乙烯(PVC)通常是多組分的塑料，PVC在熱、氧、光作用下，結構會(huì )發(fā)生變化。因此，PVC加工中一定要加入穩定劑。為了改善PVC管道的表面性能，減少管道的收縮性能和著(zhù)色等目的，還需加入其他加工助劑、填料和顏料等。管道中常用的U-PVC，就是為了改善PVC脆而硬的性能，在生產(chǎn)中加入增塑劑。我們將增塑劑含量在0-12%范圍內的PVC管道，稱(chēng)為U-PVC管道。

     C-PVC是由PVC進(jìn)一步氯化而得的產(chǎn)物。C—PVC和PVC的材料區別是氯含量的不同，C—PVC的氯化程度較高。一般PVC的氯含量為56.7%，C-PVC氯含量為63—74%。這是各生產(chǎn)廠(chǎng)家的氯化方式和生產(chǎn)的技術(shù)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壓性能均有較大提高?？梢赃@樣看，C—PVC管道是傳統U—PVC管道的改進(jìn)和提高。

      PVC管道由于施工簡(jiǎn)易、水力條件好，在供水管網(wǎng)中得到了廣泛應用。隨著(zhù)環(huán)保的要求日趨嚴格，水質(zhì)指標增加，考慮到健康、安全方面的因素，PVC管道在添加劑的使用等生產(chǎn)工藝上還必須不斷加以改進(jìn)。

      PE(聚乙烯)的原料來(lái)源豐富，從分子式結構(C2H4)看。PE的分子結構是聚合物最簡(jiǎn)單的一種。PE管道在發(fā)展中，不斷克服自身的不足。PE管的加熱熔接，要求一定的操作空間和熟練的操作技術(shù)。后來(lái)發(fā)明了電熱焊接套管，就是兩個(gè)管段或管件，通過(guò)一個(gè)電熱焊接套筒相連接。這種連接、方式用于管溝內PE管的連接，或者施工空間狹小的地方。PE管道的材料性能也在改善，從PE63、PE80、到PE100，將來(lái)會(huì )發(fā)展到PE115。

      PE100是指在200C下，這種等級的PE材料在50年后，能保持10Mpa的最低強度(MRS)。PE80為8.0MPa。隨著(zhù)PE材料等級的提高，同樣的管道，采用PE115的管壁厚度，要低于采用PE100的管道壁厚。在滿(mǎn)足要求的前提下，PE管的壁厚變簿，減少了PE材料的用量，降低了成本，有利于PE管道在大口徑管道中的應用。PE管的連接都需要加熱。還要求一定的冷卻時(shí)間，每一次焊接都需要20分鐘左右?？趶皆酱蟮墓艿?，加熱和冷熱時(shí)間越長(cháng)。因此，PE管的安裝工期相對長(cháng)。

      PE管在管道免開(kāi)挖和舊管翻新中，有很高的市場(chǎng)占有率。PE管經(jīng)常應用于管道免開(kāi)挖工程。由于PE(聚乙烯)的綜合性能良好，是生產(chǎn)復合管道(鋁塑復合管和鋼塑復合管)的主要原料。復合管道將金屬材料和顏料合理組合在一起，就可充分利用金屬良好的機械性能和塑料的防腐性能，從而保證供水管網(wǎng)的安全可靠性。

不同類(lèi)型管材的發(fā)展

為滿(mǎn)足高樓供水設備供水管網(wǎng)安全可靠運行的要求，管材的發(fā)展有兩個(gè)方向：

一是選用新型管材，限制和逐步淘汰不符合發(fā)展要求的舊管材。發(fā)展性能優(yōu)良、耐腐蝕性能好的新型管材，根據實(shí)際要求，選擇合適的金屬或非金屬管材;

二是對管道表面采取保護措施，外部防腐和內部襯涂，以確保管網(wǎng)水質(zhì)的安全。

      鑄鐵管在管道工程中，仍占有重要位置，特別是鋼鐵產(chǎn)量在今后幾十年內不會(huì )下降(目前全世界產(chǎn)量7-8億噸)。鑄鐵管的性能已有了大幅度的提高。國際標準ISO2531中，離心球墨鑄鐵管的抗拉強度≥420MPa，已和低合金鋼強度差不多，但離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管。為了抗腐蝕和保證管網(wǎng)水質(zhì)，鑄鐵管內部和外部的襯涂和防腐材料，都在改進(jìn)和完善。

      塑料管道會(huì )有更大的發(fā)展，PVC管道的材料性能還將改善，避免使用含有重金屬的穩定劑。各種關(guān)于新型塑料的新技術(shù)，都在不斷地推廣使用。但塑料管的穩定性和老化問(wèn)題仍是人們擔心的。

      先進(jìn)的復合材料管道在20世紀曾得到很大發(fā)展。如預應力鋼筋混凝土管、PCCP管(銅筒混凝土管)和樹(shù)脂基復合材料(玻璃管夾砂管GRP)在大口徑輸水管道工程中有應用;鋼塑復合管和鋁塑復合管，在小口徑用戶(hù)管道市場(chǎng)中用很大的需求。

      由此可見(jiàn)，高樓供水設備供水管材將會(huì )有更大的發(fā)展，讓我們拭目以待。