管材性能比較

1、管材性能的綜合比較合理地選擇最佳管材與確定經(jīng)濟(jì)管徑，是管道工程師的基本要求。只有通過科學(xué)的分析， 才能夠準(zhǔn)確地找到最優(yōu)的管材與管徑。本文就鋼管、球墨鑄鐵管、PVC管、玻璃鋼管、鋁塑 復(fù)合管、PE管的對(duì)比分析說明經(jīng)濟(jì)管徑與最佳管材的確定。各種管材性能的比較鋼管（SP）鋼管作為灰鐵管的升級(jí)換代產(chǎn)品，具有延伸性能良好，不易破碎的優(yōu)點(diǎn)，但也有不可避 免的缺點(diǎn)。鋼管的焊接接頭具有良好的防止脫落性，同時(shí)也增加了施工難度：焊接工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力（定心、焊接、X射線檢查、涂漆），并且需要高度熟練的技術(shù)工人；焊接受自然氣象條件影響：雨天不能焊接，尤其是碰上驟雨時(shí)應(yīng)立即中斷焊接，等驟 雨停了之后方可進(jìn)行焊接，但必須進(jìn)行

2、加熱和除濕等工作，否則焊接的質(zhì)量很難保證。當(dāng)外 界相對(duì)濕度增高，達(dá)到露點(diǎn)時(shí)，管身就會(huì)生露，必須進(jìn)行干燥；施工費(fèi)用昂貴：按一九八九年市政工程國家預(yù)算定額計(jì)算，鋼管的施工費(fèi)用是球鐵管 施工費(fèi)的三倍?？紤]管材價(jià)格因素，球鐵管單位長(zhǎng)度工程預(yù)算僅相當(dāng)于鋼管的3/5；無適應(yīng)性：接口處鋼性太強(qiáng)，無撓度，不能適應(yīng)地形沉降：鋼管無配套管件，需現(xiàn)場(chǎng) 焊接制造，不能進(jìn)行彎曲配管。在必須進(jìn)行彎曲配管時(shí)，要切斷管端，進(jìn)行端面加工，故沒 有適應(yīng)性；抗腐蝕性能太差，需要昂貴的防腐費(fèi)用：必需充分的涂漆管理，焊接部位的內(nèi)防腐難 以作到完善施工，尤其是小口徑管，焊接后的內(nèi)面，涂漆困難，內(nèi)防腐得不到保證，嚴(yán)重影 響了管道的使用壽命

3、。根據(jù)國家有關(guān)資料表明，即使采用“三油兩布”防腐后，一般壽命不 超過30年，在南方沿海地區(qū)壽命短至25年；易于遭受電腐蝕：鋼管的電阻小，再加上焊接接頭結(jié)合成一個(gè)整體，形成長(zhǎng)大電路， 因此容易受泄漏電流或土壤變化的影響，而易于腐蝕；泄漏率極高：據(jù)日本防止電腐蝕研究委員會(huì)一九六六年出版的電腐蝕、土壤腐蝕手 冊(cè)對(duì)東京和大阪輸水公司管道泄漏事故統(tǒng)計(jì)，鋼管泄漏率為1次/14公里年，而球鐵管泄 漏率為1次/780公里年。雖然鋼管具有良好的機(jī)械性能，但由于其種種不可避免的缺點(diǎn)造成鋼管的壽命縮短，工程造價(jià)大大提高。因此，鋼管不可避免地將要被淘汰。球墨鑄鐵管（DIP）本世紀(jì)五十年代，隨著一種新的鐵水處理工藝（球

4、化處理）的出現(xiàn)，一種全新的材質(zhì)即 球墨鑄鐵管問世了，其優(yōu)良的性能使它在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。“離心鑄造”也是一種年輕 的鑄造方法，同傳統(tǒng)的鑄造方法相比，鑄件的組織更密，鑄造缺陷更少，非常適合生產(chǎn)環(huán)形 鑄件。離心球墨鑄鐵管就是這兩種新興工藝的完美結(jié)合產(chǎn)物，它具有可同鋼管相媲美的機(jī)械 性能，因此球墨鑄鐵管一出現(xiàn)就得到迅速的推廣，廣泛應(yīng)用在給排水及輸油輸氣管網(wǎng)。球墨鑄鐵管作為灰鐵管、焊鋼管的升級(jí)換代產(chǎn)品，擁有許多灰鐵管和焊鋼管無法比擬的 優(yōu)點(diǎn)：球墨鑄鐵管具有鐵的本質(zhì)，鋼的性能：延伸率大于10，硬度小于等于230HB，抗拉強(qiáng) 度大于420Mpa，具有與鋼管媲美的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、彈性系數(shù)；防腐性好：

5、球墨鑄鐵管采用內(nèi)襯水泥或各種樹脂，外噴鋅涂瀝青進(jìn)行內(nèi)外防腐，從根 本上解決了灰鐵管和鋼管無法解決的內(nèi)外防腐問題，使用單位無需采用任何防腐措施，并從 根本上杜絕了水質(zhì)的二次污染；柔性接口形式，適應(yīng)性強(qiáng)：球墨鑄鐵管的連接方式采用承插式或壓蘭式機(jī)械接口加橡 膠密封圈，有良好的密封性、延伸性，具有較大的偏轉(zhuǎn)角35度，能吸收因地基沉降而產(chǎn) 生的應(yīng)力，避免管道破裂。安裝省時(shí)省力：該管材施工十分方便，不受天氣影響，不需要復(fù)雜設(shè)備，土方工程量 小，無需工人具有高深的專業(yè)技術(shù)，安裝省時(shí)省力，節(jié)省了大量的安裝費(fèi)用。聚氯乙烯管（PVC）PVC管是指聚氯乙烯給水排水管材，俗稱塑料管。PVC管材的主要特點(diǎn)是口徑較小，一

6、般小于250mm， 重量輕，耐腐蝕和防結(jié)垢性能好，而且價(jià)格較低，在小口徑管材中具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。但PVC的缺點(diǎn)也很 明顯，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：PVC管的強(qiáng)度低，抗壓性能比較差，用于地下覆埋時(shí)，非常容易產(chǎn)生變形；PVC管大部分聯(lián)接采用粘接，純屬鋼性接口，可撓性差，容易引起口漏。據(jù)中國水協(xié)19891990 年對(duì)30座城市管網(wǎng)爆管事故調(diào)查表明，其中塑料管的事故率最高，占爆管的50%以上。據(jù)專家研究表明， 塑料管的壁厚較小，抗拉強(qiáng)度僅為DIP的1/16，這兩點(diǎn)是塑料管爆管多的主要原因；PVC管的熱脹冷縮大，彈性和耐凍性都較差，用于室外露天鋪設(shè)時(shí)，很容易引起接口處漏水或爆管。目前我國PVC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品

7、質(zhì)量和衛(wèi)生指標(biāo)雖比以前有所改善，但大多數(shù)廠家的產(chǎn)品仍不夠國家 標(biāo)準(zhǔn)，用于輸送自來水時(shí)會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響。玻璃鋼管玻璃鋼管是指玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂砂漿管或塑料砂漿管，通常采用離心工藝制造。目前我國可生 產(chǎn)的玻璃鋼管的規(guī)格主要是從DN2502400mm，直徑大于300mm的管道標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為12米，直徑小于 300mm的管道標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為6米。玻璃鋼管主要具有以下特點(diǎn)：玻璃鋼管的工作壓力為125bar，而DIP管的最大工作壓力可達(dá)到50bar，比玻璃鋼管高一倍；玻璃鋼管道象其它所有用石油化學(xué)產(chǎn)品制成的管道一樣可燃，所以不能放置在熱源暴露的地方，如 電焊、切割現(xiàn)場(chǎng)或熱、火、電源的附近，危險(xiǎn)性比較高；由于玻璃

8、鋼管強(qiáng)度比較低，所以在堆放時(shí)管道高度不能超過兩米，而且并排的兩支管之間必須有3 6米的空間，以防止互相之間產(chǎn)生磨損，因此在堆放時(shí)需要很大場(chǎng)地；玻璃鋼管道在埋設(shè)時(shí)，需要首先用沙或礫石鋪設(shè)墊層，對(duì)回填料的要求較高，一般情況下不允許使 用原土回填，因此施工非常麻煩費(fèi)用也高；玻璃鋼管對(duì)溫度變化比較敏感，如長(zhǎng)時(shí)間裸露在太陽光下，會(huì)引起接頭處的密封不嚴(yán)，引起漏水。 當(dāng)溫度大于35 r時(shí)，會(huì)對(duì)玻璃鋼管連續(xù)輸水產(chǎn)生影響，并影響管道的使用壽命。溫度太高時(shí)，甚至無法正 常輸水；熱塑性內(nèi)襯管的壓力等級(jí)是以溫度23C為基礎(chǔ)，當(dāng)使用溫度高于23%時(shí)，壓力等級(jí)要降低；玻璃鋼管的內(nèi)襯采用固性樹脂，目前此種材料對(duì)飲用水是否會(huì)

9、產(chǎn)生污染尚無定論，因此玻璃鋼管如 要用于輸送飲用水，必須得到地區(qū)級(jí)健康衛(wèi)生部門的檢驗(yàn)和認(rèn)可后方可使用。另外，玻璃鋼管接頭處的密 封墊圈和潤(rùn)滑油會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。玻璃鋼管在安裝時(shí)允許的最大偏轉(zhuǎn)角度不大，僅為0.53度，比DIP管的最大允許偏轉(zhuǎn)角度要 降低一半，對(duì)地形的適應(yīng)能力明顯不如DIP管。聚乙烯管（PE）聚乙烯管為擠拉成型，主要用于輸送燃?xì)?，不能達(dá)到輸送飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。管材為黃色或黑色，黑 色管上有明顯黃色色條，國外也有綠色管。其長(zhǎng)度可根據(jù)用戶要求而定，最大口徑為630mm。小于DN200mm 的管材，PE管具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)；而大于DN200mm的管材，其價(jià)格約為球墨鑄鐵管的2倍。聚乙烯管的屈

10、服強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度均小于球墨鑄鐵管，且聚乙烯管在應(yīng)力作用下會(huì)加速老化；聚乙烯管為電熔焊的剛性連接；而球墨鑄鐵管為柔性連接，具有伸縮性、可撓性，可吸收基礎(chǔ)不均 勻沉陷，配合管身性能形成軟結(jié)構(gòu)管道，顯示了出具有優(yōu)異的適應(yīng)形變能力，不會(huì)使管道產(chǎn)生過分應(yīng)力；聚乙烯管道機(jī)械強(qiáng)度低，易受碰撞破損導(dǎo)致漏氣；人工煤氣中冷凝液中有芳香烴，總濃度在實(shí)際管網(wǎng)中約為冷凝的1%,芳香烴易使管產(chǎn)生膨脹，降 低屈服強(qiáng)度1719%，只能輸送0.05Mpa工作壓力的人工煤氣；聚乙烯管最小埋深不小于0.6米，可延性球墨鑄鐵管最小埋深為0.3米；聚乙烯管與熱水管道和排水管道水平距離和垂直距離與可延性球墨鑄鐵管相比要特殊處理。管材綜合

11、比較與選擇:四種管材的主要特性比較表名稱最大管徑(mm)最大工 作壓力(bar)接口形式使用 年限生產(chǎn)與 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鋼管設(shè)計(jì)確定設(shè)計(jì)確定焊接法蘭連接20傳統(tǒng)管材；可工廠制作國內(nèi)從前使用 較多.管材強(qiáng)度高. 工作壓力也高；嚴(yán)密性較好；3.能夠承受軸向 載荷,可安裝 于陡坡或作明管線；4.修補(bǔ)性好；5.運(yùn)輸，保存較 方便.容易腐蝕，需加以防腐處理,如防腐 處理不當(dāng)或在運(yùn)輸，安裝過程中損傷防腐層，管道壽命會(huì)大大降低；用焊接法連接的接頭較弱，當(dāng)撓曲 或溫度變化時(shí)，接頭處容易開焊；水泥砂漿不是重力離心法,附著力 差,不允許環(huán)向撓度過大，所以不適宜外在荷過高的情況下水泥襯易壞；4.接頭焊接工作坑要求大.

12、5.工作場(chǎng)所濕度不宜大，小雨難施工6.對(duì)安裝焊接人員技術(shù)等級(jí)要求高， 大口徑管道施工速度較慢；7.接頭現(xiàn)場(chǎng)防腐質(zhì)量差導(dǎo)致整體管線 使用壽命相對(duì)較短；內(nèi)表面粗糙率較大，防腐層一旦破壞水力特性會(huì)急劇惡化；管道腐蝕后會(huì)對(duì)介質(zhì)造成二次污染，降低水質(zhì).球墨 鑄鐵管日本2000國內(nèi)260050承插或法蘭連70新型管材；國內(nèi)最 大生產(chǎn) 廠家為 新興鑄管；國家建 委推廣產(chǎn)品；國內(nèi)普遍使用.1.管材強(qiáng)度較 高，工作壓力高；2.出廠產(chǎn)品外噴 涂瀝青，內(nèi)襯 水泥,具有很 好的防腐性能；接頭簡(jiǎn)單，可罪；運(yùn)輸，搬運(yùn)，安裝過程中破損率低；柔性接口,當(dāng) 發(fā)生撓曲時(shí) 管道不發(fā)生泄漏；6.對(duì)安裝人員無 任何技術(shù)等1.最小直徑為

13、DN802.以前彎頭、管件三通處需打支墩， 目前新興已解決在無空間打支墩處接級(jí)要求，安裝速度快；7.水泥砂漿內(nèi)襯 能承受較大采用自錨彎頭不需打墩.的環(huán)向撓度， 能承受較大的外載荷；8.對(duì)回填土無特殊要求，可使用原土回填；9.節(jié)約鋼材；10.使用壽命最長(zhǎng)，壽命周期內(nèi)綜合造價(jià)最低；11.管線可開孔接支管.1.抗腐蝕能力較1.承插接口加工精度高，如果間隙不傳統(tǒng)管材， 國內(nèi)生產(chǎn) 單位較普 遍.強(qiáng)，通常不需均勻?qū)⒂绊懨芊?，水密性差；預(yù)應(yīng)力承插接口作防腐處理，2.重量大，運(yùn)輸，安裝不方便，并且對(duì)地鋼筋混設(shè)計(jì)確定1050但應(yīng)用于含基要求高；凝土管鹽量高的土3.管件要由鋼管或鑄鐵管件代替，無壤中時(shí)仍需法保證管

14、線材質(zhì)的一致性和壽命作陰極保護(hù)的同步性；處理；2.價(jià)格低廉.4.管線開支管難；5.管材質(zhì)量不穩(wěn)定，耐壓能力低，爆管 頻率高；6.運(yùn)輸過程中破損率高.7.承插口接頭鋼制材質(zhì)，接頭連接后 二次灌漿因管重大地基沉降，二 次灌漿口開裂地下水腐蝕接口使 用壽命相對(duì)較短.玻璃鋼 管260016雙承 口接 頭25新型管材；生產(chǎn)廠家有 箕，河 北,山 東,浙 江等地；使用較少.非金屬材料，抗腐蝕；重量輕，安裝速度快；3.用于石化市政 污水排放，管 線具有較好 的抗腐蝕能力.1.該管承壓低.2.化學(xué)產(chǎn)品,老化后，強(qiáng)度消逝，壽命 相對(duì)較短壽命相對(duì)較短，有部分化 學(xué)物質(zhì)殘留，影響水質(zhì)；3基本上沒有延伸率，接口沒有柔

15、性；強(qiáng)度小，不適合用于外載荷較大的管線；對(duì)基礎(chǔ)，回填土具有很高的要求，嚴(yán) 重影響施工安裝進(jìn)度，由此造成等等系列問題；管線開支管難;管件材質(zhì)不一.7對(duì)安裝工人技術(shù)等級(jí)有較高的要 求.四種管材的接口方式及密封性能比較項(xiàng)目球墨鑄鐵管灰鐵管鋼管玻璃鋼管接 口密封方式橡膠圈密封的柔性接口水泥或青鉛密封的鋼性接口手工焊接的鋼性接口包纏對(duì)接、承插粘接、法蘭、承插密封圈連接密封性能承壓高，抗外力密封性好承壓低，密封性差承壓高接口方式不同，承壓不同施工情況安裝簡(jiǎn)單快捷，勞動(dòng)強(qiáng)度小，對(duì)工人技術(shù)要求不高安裝費(fèi)時(shí)，管壁厚厚重難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，技術(shù)要求高難度大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 要求 高，要有熟練的焊接技 術(shù)工人，需現(xiàn)場(chǎng)特殊做 防腐對(duì)環(huán)境溫度、回填材料、工人技術(shù)均有較高要求，費(fèi)用高接口抗變形能力具有良好的可撓性和伸縮性,適合地基不均勻沉降.無可撓性和無伸縮性無可撓性和無伸縮性略有可撓性和伸縮性從上表中可以看出球鐵管采用的膠圈密封具有其它三種管材不具備的優(yōu)點(diǎn)，具有可撓性，允許有少許 不均勻沉降，可沿軸線偏轉(zhuǎn)3