SPE供水管與球管在水力學(xué)方面、防腐蝕性能方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

第3頁共5頁鋼骨架塑料復(fù)合管（SPE）供水管與球管在水力學(xué)方面、防腐蝕性能方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較離心球墨鑄鐵管（球管）由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能（強(qiáng)度高、韌性好），抗震性尚好，安裝較方便和費(fèi)用低，有一定的耐腐蝕性能，生產(chǎn)成本低，所以近十幾年來在我國的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，成為城市供水管網(wǎng)的主要管材之一，目前它被認(rèn)為是Dn300～1400mm管徑范圍的首選管材。但它在與鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管（SPE管）競爭中顯露出：①內(nèi)襯材料存在缺陷，表面光滑度不夠好；②耐磨蝕性能（包括鑄管內(nèi)外防腐問題）不及SPE塑料管。以下就這兩方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。水力學(xué)方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：管道輸水的阻力大小直接關(guān)系到水泵的動(dòng)力消耗和水泵的選擇，它影響設(shè)備投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。因此，管道的沿程阻力損失是評價(jià)及選擇管道的主要因素之一。流體沿管道流動(dòng)引起的沿程阻力損失H可用下式表示：Ｈ＝ΛLV2/2Dg式中：Ｌ、Ｄ分別為管長和管徑，Ｖ為流體流速，g為重力加速度，Λ為沿程阻力系數(shù)。在Ｌ、Ｄ、Ｖ都相同的情況下，Ｈ的大小取決于阻力系數(shù)，而阻力系數(shù)的大小則與管道內(nèi)壁的粗糙度有關(guān)。SPE管內(nèi)壁光滑，粗糙系數(shù)為～0.009，而球管內(nèi)防腐采用內(nèi)襯水泥砂漿，內(nèi)壁比較粗糙，其粗糙系數(shù)為～0.013。經(jīng)過計(jì)算可得到兩種管道的沿程阻力系數(shù)，詳見附表１。由兩種管道的沿程阻力系數(shù)比較可知：在管長、管徑、流速相同的情況下，SPE管的沿程阻力損失約為球管的3/5，降低了40%。由于球管沿程阻力損失大，不僅輸水的能耗大，而且要求的水泵揚(yáng)程也大，導(dǎo)致設(shè)備投資增大。設(shè)備投資方面的問題姑且不論，現(xiàn)單就輸水能耗做一個(gè)簡單的比較：水泵輸水所耗功率P用Bemou.UT方程計(jì)算，假定輸送水量為Q＝1200m3/h，管道長度假定為38.5Km，水泵每年連續(xù)運(yùn)行8760小時(shí)，工業(yè)電費(fèi)為1.5元／Kw·h,則管道的耗能費(fèi)用兩種管材差別很大，SPE管比較管要節(jié)省～45%，詳見附表2。采用SPE管與球管在建設(shè)投資方面,再做如下估算進(jìn)行比較。假定采用DN500的SPE管，單價(jià)為880.88元／米（含管件在內(nèi)）；38.5公里管道一次性投資為：880.88×38.5＝3391.39萬元。假定采用的球管，按通過水量達(dá)到一樣的原則進(jìn)行估算，得采用￠635×9.9的球管；設(shè)球管每噸市場價(jià)為5000元，每米則為735元；接口膠圈分?jǐn)?0.83元／米，由于一根球管重達(dá)～890公斤，安裝時(shí)需要一定的吊裝機(jī)械，安裝費(fèi)用比增分?jǐn)倿?0元／米；地基處理、管道基礎(chǔ)費(fèi)用比增按每米平均40元計(jì)，每米球管綜合為825.83元／米。38.5公里管道一次性投資為：82.583×38.5＝3179.44萬元。建設(shè)投資SPE管比球管多211.95萬元；SPE管要比球管多～6.7%。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度看問題，雖然采用SPE要多花～6.7%的第一次投入，但每年要比采用球管節(jié)省～45%的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；多花的投資僅0.72年就可以從節(jié)省的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用中收回。而且若從球管有效使用壽命20年計(jì)（并假定這期間沿程阻力降能保持不變），其間節(jié)省的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用總量可達(dá)：293.84×19＝5582.96萬元。另外，SPE管的使用壽命可達(dá)50年，從長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益來評價(jià)，其實(shí)投一根SPE管的錢，差不多可以投２＋根球管。防腐蝕性能方面的比較：球墨鑄鐵是一種鐵、碳合金，它是用低硫、低磷的優(yōu)質(zhì)鑄鐵熔煉后，經(jīng)球化處理，使其中的碳以球狀游離石墨存在，從而消除由片狀石墨所引起金屬晶體連續(xù)性被割斷的缺陷，它具有鐵的本質(zhì)，鋼的性能，因此其使用性能與鋼相差無幾，而防腐性能卻優(yōu)過鋼。然而球管仍然屬于鑄鐵制品范疇，其防腐蝕性能依然存大缺陷。１、外防腐方面：僅采用瀝青塑性材料的外防腐的球墨鑄鐵管道，在使用過程中受到周圍土壤所施加的應(yīng)力作用以及溫差變化的影響，容易產(chǎn)生穿透防腐層的不規(guī)則裂紋，造成防腐失效。在創(chuàng)傷處由于缺乏鋅層獨(dú)特的自我愈合作用，管道基本失去了應(yīng)有的保護(hù)，造成腐蝕。假如球管的外防腐失效，由于其管壁簿，埋設(shè)在土壤中受蝕穿孔的速度比灰鑄鐵管還要快，幾乎在５－８年內(nèi)就將發(fā)生腐蝕穿孔，而管材的腐蝕性土壤中的受腐蝕速度達(dá)0.5～1.5mm/a，在腐蝕性較強(qiáng)的土壤（導(dǎo)電率≤1000Ω·m）中尤其值得注意。因此球管的外腐蝕一定要按要求做好，而這點(diǎn)在生產(chǎn)、施工、安裝中不易保證，成為日后事故的極大隱患。按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，球管外表面必須要進(jìn)行熱噴鋅處理，鋅層厚度（即鋅層重量）要達(dá)到130g/m2（歐共體新標(biāo)準(zhǔn)要求鋅層重量≥200g/m2）。國家標(biāo)準(zhǔn)還要求在鋅層外面再涂復(fù)瀝青，瀝青層厚度要過到≥0.8mm，在這樣完好的外防腐層的保護(hù)下，球管的使用壽命才可能達(dá)到銘牌規(guī)定的年限。然而，實(shí)際使用效果跟銘牌值還是有一定的距離；據(jù)圣戈班穆松橋與SuezLyonnaisedeseaux公司合作，對極端腐蝕性土壤中49條管線的調(diào)查結(jié)果顯示：■鋅層防腐管道：服務(wù)期16～19年；只有兩根管道，0.5mm～0.7mm鑄鐵管壁厚度被腐蝕?！鰺o鋅層防腐管道：85%管道被腐蝕。由此可見，球管的防腐問題依然必須引起足夠重視，否則有可以在十幾年后影響到離心球墨鑄鐵管在用戶（特別是自來水公司）中的聲譽(yù)。２、內(nèi)防腐方面：球管內(nèi)襯一般為水泥砂漿涂敷。由于水泥與鑄鐵性能差異較大、在外沖擊、內(nèi)壓、溫度變化等條件下，水泥砂漿襯里容易產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致水分滲入，時(shí)間長了可能導(dǎo)致剝落。一旦出現(xiàn)這種情況，球管將面臨如同鑄鐵管類似的腐蝕模式，鐵銹、銹瘤、結(jié)垢等等，不僅造成水阻增大，而且影響水質(zhì)。水泥砂漿襯里在某些情況下，比如砂漿受到能溶解石灰的水侵蝕會(huì)導(dǎo)致砂漿流失、砂漿受損、水被堿化、PH值升高、增加氯耗、水消素的效果受到影響等。所以，內(nèi)襯水泥砂漿并不是理想的內(nèi)防腐結(jié)構(gòu)。益考慮，不論是運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、施工安裝，還是檢查維修，還是衛(wèi)生要求，留有輸送直飲水的功能，均可以認(rèn)定采用SPE管其實(shí)是合算的。附表１兩種管道的沿程阻力系數(shù)比較管道規(guī)格規(guī)格沿程阻力系數(shù)Λ球墨鑄鐵管Dn5000.01794SPE管Dn5000.01191球墨鑄鐵管安裝中常見的問題常用的滑入式（T型）球墨鑄鐵管在安裝過程中的一些常見問題進(jìn)行分析探討，以供參考：安裝不易到位⑴安裝時(shí)管子受力不勻或管子吊裝不正，致使摩擦阻力增大，從而發(fā)生管子不易到位。因?yàn)椴捎美K子滑輪進(jìn)行安裝時(shí)，管子兩側(cè)的滑輪不易處于管子中心線上，即使管子兩側(cè)用力一樣也不能保證管子受力均勻。針對這種情況，我們制作了一只鋼馬鞍（其內(nèi)徑略大于管外徑）、在其下口處于管子中心線的位置焊吊鉤。安裝時(shí)將馬鞍置于承口端，然后按圖2所示進(jìn)行安裝。這樣就保證了安裝時(shí)管子兩側(cè)受力均勻。⑵因常用潤滑劑為肥皂水，其在積水溝槽或氣溫較高的情況下幾乎不起潤滑作用，在這種情況下我們一般選用粘度較高的食用油作為潤滑劑。⑶橡膠密封圈安裝不正確，在管子進(jìn)行安裝時(shí)由于較大的摩擦力致使膠圈脫離原來的位置。⑷因在運(yùn)輸、吊裝過程中的不規(guī)范操作，致使插口失圓，從而導(dǎo)致安裝困難。這種情況較為少見，對于失圓的管子，需用專用工具來進(jìn)行校圓。2.與鋼管的接口轉(zhuǎn)換以往球墨鑄鐵管與鋼管的連接有兩種方法：（1）DN300以下的采用機(jī)械接口配件進(jìn)行連接；（2）采用鋼制雙套進(jìn)行連接、接口形式為油麻膨脹水泥接口（一般在DN300以上使用，DN300以下較少用）。在施工過程中我們發(fā)現(xiàn)：如采用機(jī)械接口形式，在壓力較高的區(qū)域經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)配件被水沖跑而漏水；如采用油麻膨脹水泥接口，一方面勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，同時(shí)水泥接口為剛性接口，在溝槽基礎(chǔ)較差、回填質(zhì)量稍差及外加荷載較大的的情況下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接口損壞的情況，而且采用水泥接口也相應(yīng)延長了工期。3.曲線鋪管在管道安裝中經(jīng)常有曲線鋪管但弧度不大的情況，此時(shí)應(yīng)先進(jìn)行直線拉管等管子安裝到位后再進(jìn)行彎轉(zhuǎn)，在安裝過程中須在弧的外側(cè)用小木將已鋪好的管子撐穩(wěn)，以免位移。4.其他需注意的問題在施工中有時(shí)會(huì)發(fā)生接口滴漏，為避免此現(xiàn)象，在安裝時(shí)需嚴(yán)格按“規(guī)范”進(jìn)行安裝、需保證給根管子都安裝到位，對于大口徑的管道需檢查每個(gè)接口膠圈的情況。管道基礎(chǔ)處理的一般情況１、在地質(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻并且為未經(jīng)擾動(dòng)的原狀土、地下水位較低的地段敷設(shè)管道，可以僅進(jìn)行地基處理而不做管道基礎(chǔ)。地基處理的具體內(nèi)容是將原狀土夯實(shí)，使其密度不小于95%，承載力不小于10t/m2，再敷設(shè)100mm厚砂礫石（粒徑不大于10mm）找平。２、在地質(zhì)條件較差、土質(zhì)松軟并且為流砂或淤泥、地下水位較高且富含地下水的地段敷設(shè)管道，設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮必須進(jìn)行地基處理和做管道