市政给水管道管材对比分析
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第一章 给水管道管材比选
1.1. 管材的选择比较
1、配水管网管材选择原则
（1）使用寿命长，安全可靠性强，维修量少。
（2）管道内壁光滑，输水能力强。
（3）在保证质量的前题下，造价相对较低。
（4）满足本工程穿越河道的实际需要。
1.1.1. 无缝钢管
无缝钢管的生产方法大致分为斜轧法(孟内斯曼法)和挤压法。前法是先用斜轧辊将管坏穿孔，然后用轧机将其延伸。这种方法生产速度快，但对管坯的可加工性要求较高，主要适用于生产碳素钢和低合金钢管。后法则是用穿孔机将管坯或钢锭穿孔，再用挤压机挤压成钢管，这种方法比斜轧法效率低，适用于生产高强度合金钢管。斜轧法和挤压法都必须先将管坯或钢锭加热，生产的钢管称为热轧管。用热加工法生产的钢管有时候可根据需要再进行冷加工。冷加工有两种方法：
一种是冷拔法，就是将钢管通过拔管模拉拔。使钢管逐渐变细、伸长；另一种方法是冷轧法．它是将孟内斯曼兄弟发明的热轧机应用于冷加工中的方法。无缝钢管的冷加工。可以提高钢管的尺寸精度和加工光洁度，改善材质的机械性能等。
无缝钢管在钢管中的比例近几年稳定在 42％～45％左右，焊管有上升的趋势。无缝钢管与焊接钢管比较是材料的可靠性和品种适
应性强，尤其适应厚壁和合金钢的生产，主要问题是投资高、成本高、制造工艺复杂，壁厚和椭圆度公差大，因此无缝管的生产成本明显高于焊接钢管。
1.1.2. 直缝钢管
直缝钢管是焊缝与钢管纵向平行的钢管。通常分为公制电焊钢管、电焊薄壁管、变压器冷却油管等等。直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快。螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30~100%，而且生产速度较低。直缝钢管的长度通常300mm-1200
mm，直缝钢管坯的穿孔温度因原料不同而异。热扩直缝钢管大多在1200℃左右，碳含量和其它合金元素含量越高，温度越低，直缝钢管加热操作的关键是尽量削减氧化皮数量，特别是在热揉捏时。
直缝钢管在出产过程中，由于首要加工是在热状态下进行的，故加热操作是决议制品非常重要的工序。直缝钢管加热用的炉子，依据它们的效果，分为加热炉和再加热炉两种；前者用于将坯料从常温加热到加工温度；后者用于在加工过程中将坯料再加热到必需的加工温度。
直缝钢管加热不当，将成为钢坯内表面或外表面开裂的原因。直缝钢管加热炉有很多种方式，但首先使用的是悬浮式加热炉。这种加热炉有环形炉底，可以缓慢变化，钢坯从入口沿底部直径方向加载，出口处使用时可以加热均匀加热到正常温度的炉子，这种加
热操作的关键是将钢坯均匀加热到适合加工的温度。由于射孔对射孔有很大的影响，也就是说，射孔加工的温度是一个重要的条件，因此一般有必要控制穿孔加工的空白温度。
直缝钢管的优点有：
1、母材的100%超声检测,保证了管体的内在质量。
2、没有拆卷——圆盘剪bai的工序，材压坑、划伤少。
3、焊接是在成型完成后,在水平位置沿直线进行的,因此,错边、开缝、管径周长控制较好，焊接质量优良。
4、消除应力后的成品管基本上不存在残余应力。
5、焊缝短，产生缺陷的概率小。
6、可以有条件的输送潮湿的酸性天然气。
7、扩径后,钢管的几何尺寸精度高,大大方便了管道现场对接施焊，可提高整条管线的质量。
直缝钢管的缺点有：
1.不均匀冷却引起的残余应力：残余应力是不受外力作用的内部自相平衡应力，各种截面的热轧型钢都有这种残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力越大，虽然残余应力是自相平衡的，但在外力作用下对钢构件的性能仍有影响，例如对变形、稳定性、抗疲劳性能等可能产生不利影响。
2.焊接后，直缝钢管中的非金属夹杂物被压成薄片，造成分层，分层大大恶化了直缝钢管沿厚度方向的拉伸性能，在焊缝收缩过程中可能出现层间撕裂，焊缝收缩引起的局部应变往往是屈服点
应变的几倍，比载荷引起的应变大得多。
1.1.3. 螺旋钢管
螺旋焊管是将低碳碳素结构钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度（叫成型角）卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成，它可以用较窄的带钢生产大直径的钢管。
螺旋焊管的优点有：
1. 只要改变成形角度，就可以用同一宽度的带钢生产各种口径的钢管，易于调型。
2. 因为是连续弯曲成形，所以螺旋管的定尺长度不受限制，长度可随意定。
3. 焊缝螺旋形均匀分布在整个螺旋管圆周上，所以螺旋管的尺寸精度高，强度也较强。
4. 易于变更尺寸，适合于小批量、多品种螺旋管的生产。
5. 同等压力条件下，螺旋形焊缝所承受的应力比直缝小，为直缝焊管的75%～90%，因而能够承受较大的压力。与相同外径的直缝焊管相比较，在承受同等压力的情况下，壁厚可减小10%～25%。
6. 设备重量轻、初投资少。可做成拖车式流动机组，直接在敷
设管道的施工工地生产焊管。易于实现机械化、自动化。
螺旋焊钢管缺点有：
1、没有母材的100%无损检测，管体的内在质量难保证。
2、丁字焊缝存在缺陷的概率较高。
3、焊管生产线较长，产生母材压坑，划伤等缺陷较多。
4、边成型边焊接的动态生产工况易产生错边、开缝、管径变化以及动态工况加上在空间曲面上的焊点位置的影响，易产生各种焊接缺陷。
5、存在较复杂的残余应力，如成型卷曲过程中产生的弯曲应力、扭曲应力以及自由边变形较充分,递送边被迫变形产生的应力，内、外焊接产生的残余应力等,其残余应力的分布、量值大小变化较大,螺旋缝焊管又不易消除残余应力，因此影响管线的寿命。
6、焊缝长,为管长的1.3～2.3倍，增加产生缺陷的概率。
7、焊速较高，产生焊接缺陷的概率高。
8、输送酸性天然气时会损坏埋弧焊缝。
1.1.4. 混凝土管
用于承压输水的混凝土管道，目前国内使用的有两种；一种是预应力钢筋混凝土管，一种是钢套筒预应力混凝土管（简称PCCP管）。
预应力钢筋混凝土管已在国内供水工程中广泛使用，生产工艺大多采用震动挤压成型，它具有良好的抗渗性和耐久性，施工安装方便，内壁不结垢，供水能力保持不变等优点。但该管材质地较脆，施工安装过程中要求较高，有些管道管体中存在空鼓或出现裂
缝，容易引起渗漏。在已建的管道中出现过爆管事故，漏水现象时有发生。
近年引进国外技术生产的钢套筒预应力混凝土管，管道管身中夹有1-2毫米的钢板，钢板卷成管状，经过打压试验，可保证其不渗漏。
接口采用钢环承插口，钢环与管身钢管焊接。钢环承插口的加工精度较高。承插口嵌入橡胶圈，可防止渗漏。
预应力钢筒混凝土管缺点：自重太大，运输及安装需采用大型运输及起重设备，爬坡、过河及穿越段需采用特种专用设备；抗变形能力差；管配件制作困难；施工质量控制比较困难(生产和安装比较专业)。
1.1.5. 球墨铸铁管
球墨铸铁管是目前广泛应用的一种管材，其技术性能好，耐腐蚀性强，管内壁光滑，采用T型橡胶圈柔性接口，使用寿命长。进十年来广泛应用于全国各大城市的输配水管网工程中。
球墨铸铁管主要具有以下优点：
1. 球墨铸铁管内衬水泥砂浆，输水符合卫生要求。
2. 球墨铸铁管承受内水压力2.0Mpa以上，可以满足供水管道输送压力水的要求。
3. 球墨铸铁管具有较大的延伸率、刚度、抗拉强度，具有较强
的承受土壤荷载及地面动荷载的能力。
4. 球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应安装的需要。
5. 球墨铸铁管系柔性接口，折装方便，抗震性能好，承受局部沉陷能力好。
6. 球墨铸铁管耐腐蚀性好。
7. 球墨铸铁管使用寿命长。
球墨铸铁管主要缺点为：对于DN≥1000mm及DN≤200mm的球墨铸铁管道及管件铸造难度大，价格较高。
1.1.6. PE管
PE管采用聚乙烯为管材，PE管除具有塑料管的共性外，还具有以下特点：
· 管道的连接方式多样化，施工简单、可以根据实际情况采用不同的连接方式。其连接方法主要有：电热熔连接、热熔连接、钢塑连接。
·耐腐蚀，使用寿命长，使用寿命可达50年。
·密封性能好。
·维修方便，可以不停水维修和安装。
·低温抗冲击性好。
·耐磨性好。
PE管的缺点：一般不能用于大管径输水和高压管道输水；价格
较高；回填技术要求高。
1.1.7. 钢塑复合管
钢塑复合管是以钢管为基管，在其内表面、外表面或内外表面黏结一层塑料防腐层的钢塑复合产品。其管与管、管与管件之间可采用螺纹连接、沟槽连接、法兰连接、承插连接和焊接等方式进行连接。钢塑复合管既保持了钢管力学性能好、抗压强度高、耐冲击等优点，又具有塑料管耐腐蚀、内壁光滑、不结垢等特点。
钢塑复合管按涂衬塑料的形态和方法分为衬塑复合钢管和涂塑复合钢管。衬塑复合钢管采用热胀法或缩径法在钢管内壁，按输送介质的要求内衬聚乙烯(PE)、耐热聚乙烯(PE—RT)、交联聚乙烯(PEX)、聚丙烯(PP)、硬聚氯乙烯(PVC—U)、氯化聚氯乙烯(PVC—C)等热塑性塑料管制成；涂塑复合钢管是在已加热的钢管内外壁喷涂聚乙烯塑料或环氧树脂，然后加热使塑料固化。钢塑复合管按外防腐形式分为外热镀锌、外涂塑或外覆塑复合钢管。外覆塑是采用缠
绕法或挤塑模头穿过法在钢管外表面涂覆热熔胶和热塑性塑料。
该管材的主要特点如下：
1．具有较高的耐压强度。
2．良好的环刚度和抗冲击性。
3．良好的抗腐蚀性和耐磨性，使用寿命可达50年。
4．内壁光滑、不易结垢，单位水头损失小。
5．重量轻、运输及施工方便。
6．同其他管材相比价格较贵。
7．管径规格较小，主要有DN500以下的管径。
1.1.8. 各种管材性能比较
各种管材的性能比较见下表。
管材种类 主要优点 主要缺点
无缝钢管 材料的可靠性和品种适应性强，尤其适应厚壁和合金钢的生产 投资高、成本高、制造工艺复杂，壁厚和椭圆度公差大，
直缝钢管 1、母材的100%超声检测,保证了管体的内在质量。
2、焊接是在成型完成后,在水平位置沿直线进行的,因此,错边、开缝、管径周长控制较好，焊接质量优良。
3、扩径后,钢管的几何尺寸精度高,大大方便了管道现场对接施焊，可提高整条管线的质量。 1.不均匀冷却引起的残余应力
2.焊接后，直缝钢管中的非金属夹杂物被压成薄片，造成分层，分层大大恶化了直缝钢管沿厚度方向的拉伸性能，在焊缝收缩过程中可能出现层间撕裂，焊缝收缩引起的局部应变往往是屈服点应变的几倍，比载荷引起的应变大得多。
螺旋钢管 1.易于调型，定尺长度不受限制，长度可随意定。
2.尺寸精度高，强度也较强。
3.同等压力条件下，螺旋形焊缝所承受的应力比直缝小。 1、管体的内在质量难保证。
2、丁字焊缝存在缺陷的概率较高。
3、焊缝长,为管长的1.3～2.3倍，增加产生缺陷的概率。
