供水管网的管材综述

近十年来，因工作需要，笔者对供水管网所用的管材进行了一些调研，对各类材质的管厂参与了一些考察活动，并于1998年7月以来先后撰写了“供水管网的管材评述”、“浅谈热塑性塑料管材的相关问题”、“球墨铸铁管及管件相关问题的商讨”、“关于预应力钢筒砼管（PCCP）的推广应用”、“关于供水管材卫生状况的评价问题”共五篇，均在“中国水网”上发表过，在省内、国内一些相关会议上进行了交流。近年根据主管部门的一些要求，管材市场上的一些新行情，本文进行了综合，并进行了局部充实与调整，综述意见很难周全，在此仅抛砖引玉，与业内同行共同商讨。

1.供水管网的功能要求

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，有可能产生新的反应，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、测流测压装置等。这些设备的完好是保证管网运行畅通、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保证。

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），近年多数城市已不用镀锌钢管。

（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（适用于中小口径管道）。近年多数城市供水企业已不用灰口铸铁管。

（2.2）延性铸铁管（DCIP）

包括退火球墨铸铁管、铸态球墨铸铁管（适用于各种口径管道，主要是中小口径管道），铸态球墨铸铁管亦逐渐退出市场。

（3）有色金属管包括铜管、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）、预应力钢筒砼管（PCCP），适用于大中口径管道。其中预应力钢筒砼管是前者的新一代产品。

（2）塑料管

（2.1） 热塑性塑料管包括硬聚氯乙烯管（UPVC）、高密度聚乙烯管（HDPE）（适用于中小口径管道）；聚乙烯夹铝复合管（PAP）、孔网钢带塑料复合管（PSSCP）、交联聚乙烯管（PEX）、改性聚丙烯管（PP-R）、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）（主要适用于水厂投加氯及净水剂的管道，目前也有中口径管道产品）。

（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钢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管在大口径工业用水管道上、排污管道及源水管道上有较大的适用前景。

3. 管材适用性概述

3.1 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—刨坡口—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）。

螺旋焊管的制造标准选用SY/T5037-92《普通流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管》，制作过程分三个阶段，即条形钢带制作，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《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）、《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）的规定。

钢管焊缝检验X-射线探伤、超声波探伤应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的规定。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%。钢管出厂前还有时逐根作水压试验，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。

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.内衬前检查管道椭园率不大于管内径的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

d.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，深度大于内补厚度允许公差值，空鼓面积大于400cm2则应修补。

B.环氧树脂内喷衬的质量要求内喷衬用环氧树脂的材质及作业要求，由于目前国家还没有相应标准，而是参考石油天燃气行业标准‘SY/T4057——93’标准提出以下要求：

a.钢管内壁喷砂等方式除锈达到GB/T8923的Sa2.5级标准的要求，使管壁呈现金属本色；

b.作内喷衬的液体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（通常喷涂五道，第一道底漆在喷砂除锈后一小时内完成，待表干后喷下一道）；

d.涂层附着力达1～2级（试验方法GB1720）；

e.表面硬度，用2H铅笔试划无划痕（试验方法GB6739）；

f.柔韧性1.0mm（试验方法GB1731）；

g.耐冲击性能≥4.9（试验方法GB1732）；

h.粘度≥0.2Pa.s（试验方法GB1723）；i.细度≤80μm（试验方法GB1724）；

j.表干时间≤4h，实干时间≤24h（试验方法GB1728）；

k.甲组份固体含量≥70%，乙组份固体含量≥80%（试验方法GB1725）；……分别在10%NaOH、30%H2SO4、10%NaCl中耐化学试剂性180d合格（试验方法GB1763）；

耐盐雾性500h试验达一级（试验方法GB1771）；

耐污水性100o；C 90d 合格（试验方法GB1733乙法）。