玻璃钢管道与球墨铸铁管的比较

管材性能的综合比较合理地选择最佳管材与确定经济管径，是管道工程师的基本要求。

只有通过科学的分析，才能够准确地找到最优的管材与管径。

本文就钢管、球墨铸铁管、PVC管、玻璃钢管、铝塑复合管、PE管的对比分析说明经济管径与最佳管材的确定。

各种管材性能的比较钢管（SP）钢管作为灰铁管的升级换代产品，具有延伸性能良好，不易破碎的优点，但也有不可避免的缺点。

钢管的焊接接头具有良好的防止脱落性，同时也增加了施工难度：1. 焊接工作费时费力（定心、焊接、X射线检查、涂漆），并且需要高度熟练的技术工人；2. 焊接受自然气象条件影响：雨天不能焊接，尤其是碰上骤雨时应立即中断焊接，等骤雨停了之后方可进行焊接，但必须进行加热和除湿等工作，否则焊接的质量很难保证。

当外界相对湿度增高，达到露点时，管身就会生露，必须进行干燥；3. 施工费用昂贵：按一九八九年市政工程国家预算定额计算，钢管的施工费用是球铁管施工费的三倍。

考虑管材价格因素，球铁管单位长度工程预算仅相当于钢管的3/5；4. 无适应性：接口处钢性太强，无挠度，不能适应地形沉降：钢管无配套管件，需现场焊接制造，不能进行弯曲配管。

在必须进行弯曲配管时，要切断管端，进行端面加工，故没有适应性；5. 抗腐蚀性能太差，需要昂贵的防腐费用：必需充分的涂漆管理，焊接部位的内防腐难以作到完善施工，尤其是小口径管，焊接后的内面，涂漆困难，内防腐得不到保证，严重影响了管道的使用寿命。

根据国家有关资料表明，即使采用“三油两布”防腐后，一般寿命不超过30年，在南方沿海地区寿命短至25年；6. 易于遭受电腐蚀：钢管的电阻小，再加上焊接接头结合成一个整体，形成长大电路，因此容易受泄漏电流或土壤变化的影响，而易于腐蚀；7. 泄漏率极高：据日本防止电腐蚀研究委员会一九六六年出版的《电腐蚀、土壤腐蚀手册》对东京和大阪输水公司管道泄漏事故统计，钢管泄漏率为1次/14公里·年，而球铁管泄漏率为1次/780公里·年。

供水常用四种管材对比介绍钢管钢管的优点是管材强度较高，耐工作压力也高，施工敷设方便，适应性强，接口形式灵活，管道渗漏较少，单位管长重量较轻，可用来埋设穿越各种障碍。

输水钢管最重要问题是钢管的防腐蚀，管道内壁喷涂防腐漆（需符合食品卫生标准），管道外壁在诸如埋地水位较高、盐碱地等不良地段敷设时除需考虑做环氧煤沥青加强级防腐处理外，尚需视当地土壤电阻率大小采用阴极保护等特殊防腐措施。

球墨铸铁管球墨铸铁管是目前给水管中应用较多的管材。

球墨铸铁管的优点是使用年代长，安全性高；管道承受压力较高；采用橡胶圈接口，柔性较好，对地基适应性较强；防腐能力较钢管强；有标准配件，适用于配件及支管较多的管段。

但球墨铸铁管重量较重，大管径价格较钢管高。

预应力钢筒混凝土管（PCCP）预应力钢筒混凝土管的管径一般为DN600～4000mm（我公司可生产最大直径为4000mm），工作压力为0.4～2.0MPa。

PCCP管壁由混凝土管芯、钢筒、高强度预应力钢丝和砂浆保护层等四部分组成，混凝土管芯内部或外表面带有一个两端焊有精密加工的接头钢圈的薄钢筒，混凝土管芯（内衬型为钢筒）外螺旋形缠有高强度预应力钢丝，预应力钢丝外有一层致密的砂浆保护层。

通过缠绕预应力钢丝施加预应力，使PCCP承受内外压的能力大大增加；带有钢衬筒，不仅抗渗，而且提供了轴向强度，增加环向强度；钢制利用公差配合的接头及胶圈构成有效的密封作用，确保接头的严密性；钢筒、钢丝等钢构件都埋藏在混凝土和砂浆中，确保得到持久、有效的保护。

PCCP管材的这些结构特点决定了它有如下优良性能：能承受很高的内压和外压；抗渗性能优越；使用寿命长，一般在50年以上；刚性管壁和粗糙外表面使之有很强的抵抗装卸、运输、安装过程中损坏能力；内壁光滑、水密性好使管线的水头损失小，增加了管线的输水能力；利用胶圈密封的自对中接头加快了安装速度。

PCCP管的缺点是自重太大。

PCCP管道应用图玻璃钢夹砂管玻璃钢夹砂管是近几年新兴的一种管材（直径DN25mm-4000mm,我公司生产最大直径4000mm)，其优点是管材强度高，密封性好，重量轻，水头损失较小，在同样条件下口径可比其它管材缩小一个档次；内衬可采用食品级树脂完全达到饮用水卫生标准，防腐性能好，无电腐蚀之虑，可直接埋设于酸性或碱性土壤中，无需保护，单根长度12米/根，接头少，安装方便快捷，使用寿命可达50年。

3、纤维缠绕夹砂玻璃钢管的优点与其他材质的管道比较，玻璃钢管道具有以下一些显著的优点：1)耐腐蚀性好，对水质无影响：玻璃钢管道能抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。

比传统管材的使用寿命长，其设计使用寿命一般为50年以上。

对夹砂玻璃钢管道而言，更多的是在市政、城市输配管网方面的应用，由于其具有无毒、无锈、无味、对水质无二次污染、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等优点，因此，受到了给排水行业的欢迎。

2)防污抗蛀：不饱和聚酯树脂的表面洁净光滑，不会被海洋或污水中的甲贝、菌类等微生物玷污蛀附，以致增大糙率，减少过水断面，增加维护费用。

玻璃钢管道无这些污染，长期使用洁净如初。

3)耐热性、抗冻性好：在-30℃状态下，仍具有良好的韧性和极高的强度，可在-50℃－８０℃的范围内长期使用，采用特殊配方的树脂还可在１１０℃以上的温度工作。

4)自重轻、强度高，运输安装方便：采用纤维缠绕生产的夹砂玻璃钢管道，其比重在1．65－2．0，只有钢的１／４，但玻璃钢管的环向拉伸强度为180－300ＭＰa，轴向拉伸强度为６０－１５０ＭＰa，近似合金钢。

因此，其比强度（强度／比重）是合金钢的２－３倍，这样它就可以按用户的不同要求，设计成满足各类承受内、外压力要求的管道。

对于相同管径的单重，ＦＲＰ管只有碳素钢管（钢板卷管）的１／2.５，铸铁管的１／３.5，预应力钢筋水泥管的１／8左右，因此运输安装十分方便。

玻璃钢管道每节长度12米，比混凝土管可减少三分之二的接头。

它的承插连接方式，安装快捷简便，同时降低了吊装费用，提高了安装速度。

5)摩擦阻力小，输送能力高：玻璃钢管内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小。

糙率系数为0.0084，而混凝土管的n值为0.014，铸铁管为0.013，因此，玻璃钢管能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力。

因此，可带来显著的经济效益：①在输送能力相同时，工程可选用内径较小的玻璃钢管道，从而降低一次性的工程投入；②采用同等内径的管道，玻璃钢管道可比其他材质管道减少压头损失，节省泵送费用。

玻璃钢管与球墨铸铁管比较分析球墨铸铁管是一种经过球化和孕育处理铁水后,采用离心法浇筑而成的。

制作时有冷模工艺和热模工艺之分,采用冷模工艺需采用退火工艺,一般适合于生产700一800以下的管材。

由于经过处理的铁水石墨结晶体呈球状,故称球墨铸铁。

其主要优点是:抗拉强度高,断裂延伸率高,耐腐蚀性能优于钢管2倍多。

我国从80年代中期开始引进球墨铸铁管生产线,现可生产700m以下的离心球墨铸铁管(给水排水管道工程施工及验收规范实施手册,中国建筑工业出版社,1998年9月出版),并于1991年颁布了《离心铸造球墨铸铁管》(GBl3295-91)标准。

该标准规定了Φ700以下的球墨铸铁管(NI型、X型、S型接口)、Φl2OO以下球墨铸铁管(T型接口)的四个不同级别的尺寸标准。

从强度和刚度来看,夹砂玻璃钢管和球墨铸铁管都具有优良的特性。

但从耐腐蚀性与使用寿命、水力特性、能耗、水质、运输、安装等方面分析,玻璃钢夹砂管比球墨铸铁管更优越、更具有竞争力。

1.防腐性能与使用寿命优良的防腐蚀性能是玻璃钢管最突出的优点之一,这不仅使得玻璃钢管在运行时无须任何维护,而且是确保玻璃钢管能使用50年寿命的重要因素(见 AWWA, ASTM标准)。

尽管球墨铸铁管的耐腐蚀性能比钢管强,但球墨铸铁管在埋入地下运行时,管内水质、周围土壤、地下水,埋设地带附近是否存在电场等因素,均会使该管内外壁产生腐蚀(见《中华人民共和国国家标准“给水排水工程结构设计规范编制说明”》)。

因此,《离心铸造球墨铸铁管》 (GBI3295-91)标准规定:管体内外表面应涂覆沥青质或其他防腐材料。

由于涂覆材料与球墨铸铁管材的材质不同,在长期运作中,受到气候冷热、水力冲击等作用,容易产生界面分层脱落,而逐步失去防腐涂覆层,从而使管的内表面铁分子产生氧化作用、电化学腐蚀等,必将减少使用寿命。

2.水力特性比较玻璃钢管的内壁非常光滑,新玻璃钢管的Hazen-Wllliams粗糙系数c值为160一165,其保守的设计值(按50年计)为150。

管材的类型和性能目前,乡镇供水应用的管材可分为金属管材和非金属管材两大类。

金属管材包括灰铸铁管、球墨铸铁管、钢管、镀锌铁管等。

非金属管材有钢筋混凝土管、加强玻璃纤维管、塑料管和铝塑复合管等。

(一)管材的主要类型和特点1.灰铸铁管灰铸铁管又称灰铁管,耐腐蚀性较强,且能承受一定水压,在早年应用很广,因其材质较脆,管壁较厚,已逐渐被其他管材代替。

2.球墨铸铁管球墨铸铁管又称“可延性铸铁管”,优点是具有较高的抗拉强度和延伸率,具有较好的韧性、耐腐蚀性、抗氧化、耐高压等优良性能,口径为75～2600mm。

3.钢管钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。

钢管具有耐高压、富韧性、抗震动、管壁薄等优点,其机械强度高,能承受极高的内压外压,可以加工各种特殊管件,适用于穿越各种障碍。

缺点是易被腐蚀,因此大口径钢管应进行内外防腐。

外防腐可采用涂层防腐和电防腐,涂层防腐一般采用还氧煤沥青二油六布加强级防腐,电防腐采用牺牲阳极保护法。

内防腐采用水泥砂浆内衬防腐。

因钢管内外防腐都是事先做好,在现场焊接时,难免会破坏接口处防腐层,给施工质量带来隐患。

4.镀锌铁管镀锌铁管有刷锌管和镀锌管两种。

刷锌管锌皮较厚,耐腐蚀性强,可用于供水管;镀锌管锌皮较薄,只能用于穿电线的室内明管。

口径常用范围为13～50mm。

5.钢筋混凝土管钢筋混凝土管为大口径管材,用于大水量较长距离输送。

包括预应力钢筋混凝土管、自应力钢筋混凝土管、钢筒预应力钢筋混凝土管。

主要优点是使用寿命长、耐腐蚀,但是重量大、切断和接引支管困难。

常用口径为600～2000mm。

自应力钢筋混凝土管、钢筒预应力钢筋混凝土管,主要优点是使用寿命长、耐腐蚀,但是重量大、切断和接引支管困难。

常用口径为600～2000mm。

6.加强玻璃纤维管加强玻璃纤维管属大口径管材,用于大水量较长距离输送。

重量轻,内壁光滑,不易结垢,但耐外力荷载性能较差。

通常管径为600～2300mm,设计使用年限50年。

7.塑料管给水常用的塑料管包括硬聚氯乙烯管(UPVC)、氯化聚氯乙烯管(CPVC)、聚乙烯管(PE)和高密度聚乙烯管(HDPE)等种类。

中口径供水管材钢管和球墨铸铁管比较输水管材在给水工程中，管道占投资的比重很大，且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例很多，因此输水工程管材的研究和比较对节省投资、方便施工、安全运行意义很大。

目前我国生产和使用的中大口径输水管材主要有主要有钢管（SP）、预应力混凝土管（PCP）、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、玻璃钢管（GRP）和球墨铸铁管（DIP）。

本文主要是针对目前中口径输水管材球墨铸铁管（DIP）、焊接钢管（SP）从经济和技术方面进行全方位进行比较。

1．球墨铸铁管和钢管优缺点比较球墨铸铁管和预应力钢管两种管材都有自身的优点和缺点，这样就应根据工程的不同部位和要求选择合理的管材。

现就两种管材的优缺点分述如下：(1) 球墨铸铁管球墨铸铁是一种铁、碳、硅的合金，其中碳以球状游离石墨存在。

灰铁中，片状石墨对铁基质产生“割裂”作用，使之脆裂。

球墨铸铁中，球状石墨消除了这种作用，使之坚韧，具有铁的本质、钢的品格。

目前离心球墨铸铁管成熟的生产工艺方法有三种：①水冷金属模法；②树脂砂热模法；③涂料热模法。

DN1000mm以下的球墨铸铁管的生产大多采用水冷金属模法，DN1000mm以上多采用热模法。

树脂砂热模法由于生产效率低、产品外观差、机械性能同涂料热模法相比较有一定差距。

目前该种生产生产工艺基本上不再使用。

其主要特点有：①具有卓越的承压能力，机械强度优于钢管（见下表）。

②安装速度快，施工费用低，DN500-1600MM铸管安装工时大约20~30分钟，能较好的满足施工工期的要求，具有良好的防腐性能，规定使用年限高于50年。

③接口为柔性接口,可偏转2-3°,可在极其软的地基中敷设。

④密封性好，按照《球墨铸铁管施工安装规范》安装完毕后，管道一次试压成功率100％。

⑤抗震性能高，能够承受较高的抗震能力。

⑥价格适中，国内给水管道采用球墨铸铁管率达到80％以上，在国内较大引水输水工程中使用DN1000MM以上球墨铸铁管达到很好的效果。

关于珲春市给水工程输水工程管材选择的说明由于玻璃钢管自身的缺点、以及钢管较贵等原因，故不在本论述范围以内，在这里仅对PCCP管，球墨铸铁管进行技术经济分析，以供参考：一、管材性能比较1、耐腐蚀性方面：球墨铸铁管抗腐蚀性能良好，而PCCP管材耐腐蚀性能相对较差，这是因为在使用过程中会出现电化学腐蚀，管道在安装运行时需要进行阴极保护，特别是PCCP管的钢套筒和钢制接头处的PH值不同会加速接头处的腐蚀，以下为PCCP管道腐蚀机理图：描述如下：在使用初期由于钢筒完好，因而爆管率较低，但是随着使用年限的增加，钢板逐渐会氧化腐蚀，甚至局部会完全腐蚀掉，这些被完全腐蚀掉的地方就成为最薄弱点，成为潜在的爆管节点，现在有些工程已经放弃使用PCCP 管作为输水管材而改用其他管材。

例如目前世界上使用PCCP 管道最多的工程，利比亚人工河工程，前期使用DN3600mmPCCP 管1000余公里，在使用不到10年后，现在已经出现严重腐蚀问题，现已决定改用管材。

球墨铸铁管与钢管抗腐蚀性能试验注：用喷枪将自来水雾化，喷洒10h ，停止14h ，反复进行干湿试验。

PCCP管长期腐蚀导致钢筋断裂图片PCCP管道接头漏水图片钢筒钢筒被腐蚀产生PCCP管身渗漏2、水力学性能方面：由于二者糙率系数均为0.013，故不作比较3、管材使用强度方面PCCP管道由于其起增强作用的钢骨架在使用过程中因电化学腐蚀作用，其钢板和钢筋会不断出现生锈腐蚀，一般在使用十几年以后，强度开始随时间的延长而不断下降，直到破坏，目前对于PCCP管中存在电化学腐蚀作用还没有彻底的解决方法予以避免。

球墨铸铁管的强度变化目前尚无明确的结果。

4、运输安装方面：球墨铸铁管1400\1600理论重量分别为3.0\3.76（折成5m计算），PCCP管1400\1600理论重量分别为7.30\9.70t,同管径铸铁管的PCCP管材比较，球墨铸铁管道单位长度的重量约为PCCP管的40％左右，因此装卸、运输安装方面，球墨铸铁管无需大型的吊装和运输设备。

钢丝管与球墨铸铁管对比资料钢丝网骨架聚乙烯复合管与球墨铸铁管---管道性能比选方案东宏管业徐宁钢丝网骨架聚乙烯复合管以下简称SRTP管，球墨铸铁管以下简称球墨管，根据两种管材的性能及优势，合理对管道进行选型设计。

一、管材生产介绍1、球墨管：管材是使用铸造铁水经添加球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管道，其主要原料是生铁，添加一定的碳、硅、锰、硫、磷和镁等球化剂,进行内外防腐而成。

2、S RTP管：管材以高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强体，以高密度聚乙烯(HDPE)为基体，用高性能粘结树脂将钢丝骨架与内、外层高密度聚乙烯连接在一起，管材因高强度钢丝增强体被包覆在连续热塑性塑料之中，使管材克服了钢管和塑料管各自的缺点，而又保持了钢管和塑料管各自的优点。

二、直接成本对比1、管材重量球墨管为刚性管材，管材每米重量较重；SRTP管为塑料柔性管材，管材每米重量较轻，综上所述，球墨管每米重量是SRTP管材的2倍以上，在施工性能方面。

因球磨管重量较重，增加了施工难度，综合比较，球墨管不如SRTP管具有优势。

2、管材直接成本球墨管使用每吨原材料价格，是每吨聚乙烯原材料价格的一半以上，但管材平均每米重量重超出SRTP管2倍以上，经对管材使用原材料分析，球墨铸铁管成本价格较高。

3、管材运输以管线实际使用10公里计算，分析两种管材的运输成本分析：1)球墨管因管材自身重量较重，使用DN500mm球磨管材的总重量为1000吨，使用DN600mm球磨管材的总重量为1318吨；2)SRTP管材重量较轻，使用dn500mm的SRTP管材总重量为388吨，使用dn630mm的SRTP管材总重量为637吨。

3)运输成本分析：球墨管比SRTP管总重高出1293吨，按每百公里每吨运费50元计算，每百公里运费可节省6.5万元左右。

4、施工使用设备：1)球墨管：管材自身重量较重，在施工现场进行二次倒运、铺管过程中需使用至少1台大型机械设备，在施工过程中因管材连接方式、自身重量等问题，需使用大至少2台大型辅助机械设备施工。

玻璃钢管道的优点介绍及各项性能指标1、质量轻、比强高、抗疲劳性能好玻璃钢的比重在1.6-2.0g/cm3之间，即只有普通钢材的14-16，比铝还要轻约1/3，因为玻璃钢中的连续纤维有较高的拉伸强度及弹性模量，其机械强度可以达到或超过普通碳钢的水平，比强度为钢材的4倍。

玻璃钢材料的抗疲劳性能好，金属材料的疲劳破坏是由里向外突然发展的，往往事先无征兆；而纤维复合材料中纤维与基体的界面能阻止裂纹扩展，其疲劳破坏总是从材料的薄弱环节开始，玻璃钢管道可按照环向与轴向受力的不同，通过改变结构纤维铺层，使管道具有不同的环向强度与轴向强度，从而与受力状态相匹配。

下表为玻璃纤维的主要机械性能和玻璃钢管道的机械物理性能，（2）玻璃钢和钢管的性能指标对比2、水力特性优越（1）玻璃钢管同钢管水力特性比较从上面的水力特性分析看，玻璃钢管不但摩阻系数小，输送能力大，而且能显著的减少沿程液体压力损失，提高液体输送能力(玻璃钢管的绝对粗糙度是取50年后的值，钢管是取运行后期的值)。

玻璃钢管是光滑管，在输送功率和流量相同的情况下，选用玻璃钢管，其管道直径可比选用钢管缩小1-2个管径等级。

下面举实例计算说明（2）实例分析假设第一类管材为钢管，第二类管材为玻璃钢管，第一类管材的管内壁糙率n1=0.012；第二类管材的内壁糙率n2=0.009。

通过水力学中的达西公式结论：因此当钢管设计管径为DN2400mm时，玻璃钢管设计为DN2200mm已经足够，可大大节约管材的投资成本。

3、耐腐性能好玻璃钢管的主要原材料选用高分子成份的不饱和聚酯树脂和矿物质成份的玻璃纤维组成,因此它与普通金属的电化学腐蚀机理不同，它不导电，在电解质溶液里不会有离子溶解出来，特别在强的非氧化性酸和相当广泛的PH值范围内的介质中都有良好的适应性，过去用不锈钢也解决不了的一些腐蚀性介质，如盐酸、氯气、二氧化碳、稀硫酸、次氯酸钠和二氧化硫，现在可很好的解决腐蚀问题。

玻璃钢对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有良好的化学稳定性，因而有效地抵抗酸、碱盐等介质的腐蚀和未经处理的生活污水和工业污水、腐蚀性土壤和化工废水及众多化学液体的浸蚀。