供水管网具有使用周期长(30年或更长)、检修和改造难度大、事故不易察觉(埋在地下)的三个特点。供水管网的安全可靠有两方面的含义：一是管网不间断供水,尽量避免管道破裂、漏损,甚至爆管.二是管网输送的自来水水质,不因管自身的原因(如管道生锈),影响管网水质。在管网输配水过程中,管网水质不能有太大的变化：从水厂到用户,顺利到达,同时满足水量和供水服务压力。
随着铸铁管生产工艺的发展和技术进步。时至今日,k9离心球墨铸铁管已成为最主要的铸铁管生产工艺。国内使用的灰口铸铁管已逐渐向离心球墨铸铁管转移。球墨铸铁管不仅应具有较高的抗拉强度,同时应具有较高的延伸率,按照国际标准ISO2531的要求,球墨铸铁管的抗拉强度≥420Mpa,DN40—DN1000的管道,延伸率≥10%,DN1200-26OO的管道,延伸率≥7%。灰口铸铁管由于木要求管道的延伸率,对铁水原料的有害成分的控制范围较宽。
金属管道在早期建设的输配水管网中,使用过铅管,这是一种抗腐蚀较好的金属管道。在铅管表面形成的氧化膜一直被认为是无毒的。现在分析管网输配水过程中的水质变化,可以发现,导致管网水质降低的主要原因最小口径镀锌钢管。特别是用户内部管道。一方面,在用的小口径镀锌钢管；很少采用衬涂等保护性措施,用户内部管道的管材质量较差；另一方面,小口径管复合管道来取代它。
铸铁管是人们最熟悉,也是使用较广的一种管道。铸铁是铁和碳的合金,碳在铸铁中的质量分数要高于2.11%,含碳量低于这个比例,就是低碳钢。采用低碳钢制作的钢管,加工和安装比较方便。钢管的各项力学性能优于其他管道,但是它于钢管的表面防腐处理,比较麻烦,防腐成本高,一般只在特殊地段采用钢管。
塑料管道常用于供水管网中的塑料管道可分为两类。一类是聚烯烃材料：聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB),这类塑料管道适用于熔合(加热)连接。另一类是氯乙烯材料：聚氯乙烯(PVC),硬质聚氯乙烯(U—PVC)、过氯化聚氯乙烯(C—PVC)。适用于粘接(胶水)连接。
PVC和PE管道在60年代,同时应用于供水管道工程。在应用初期,PVC管道的连接方式比较简单,小口径PVC管道采用胶水,粘接连接,中等口径的PVC管道采用承插接口,使用橡胶圈密封,是一种较理想的柔性接口。因此如年代以前PVC管道的应用范围较广。对于推广初期的PE管道,采用加热连接的方法,施工不方便。早期的PE管,由于材料性能’的限制,抗压强度和抗开裂性能都不好。为了承受外压和内压,PE管道的口径越大,管壁就越厚。因为较厚的管壁才能保证管道有足够的刚度。大口径的PE管道,管壁相对厚。材料用量增加,加大了成本。因此,推广初期的PE管,一般不超过DN300,主要用于户内管道和配水管网。
聚氯乙烯(PVC)通常是多组分的塑料,PVC在热、氧、光作用下,结构会发生变化。因此,PVC加工中一定要加入稳定剂。为了改善PVC管道的表面性能,减少管道的收缩性能和着色等目的,还需加入其他加工助剂、填料和颜料等。管道中常用的U-PVC,就是为了改善PVC脆而硬的性能,在生产中加入增塑剂。我们将增塑剂含量在0-12%范围内的PVC管道,称为U-PVC管道。
PVC管道由于施工简易、水力条件好,在供水管网中得到了广泛应用。随着环保的要求日趋严格,水质指标增加,考虑到健康、安全方面的因素,PVC管道在添加剂的使用等生产工艺上还必须不断加以改进。
PE(聚乙烯)的原料来源丰富,从分子式结构(C2H4)看。PE的分子结构是聚合物最简单的一种。PE管道在发展中,不断克服自身的不足。PE管的加热熔接,要求一定的操作空间和熟练的操作技术。后来发明了电热焊接套管,就是两个管段或管件,通过一个电热焊接套筒相连接。这种连接、方式用于管沟内PE管的连接,或者施工空间狭小的地方。PE管道的材料性能也在改善,从PE63、PE80、到PE100,将来会发展到PE115。PE100是指在200C下,这种等级的PE材料在50年后,能保持10Mpa的最低强度(MRS)。PE80为8.0MPa。随着PE材料等级的提高,同样的管道,采用PE115的管壁厚度,要低于采用PE100的管道壁厚。在满足要求的前提下,PE管的壁厚变簿,减少了PE材料的用量,降低了成本,有利于PE管道在大口径管道中的应用。PE管的连接都需要加热。还要求一定的冷却时间,每一次焊接都需要20分钟左右。口径越大的管道,加热和冷热时间越长。因此,PE管的安装工期相对长。
PE管在管道免开挖和旧管翻新中,有很高的市场占有率。PE管经常应用于管道免开挖工程。由于PE(聚乙烯)的综合性能良好,是生产复合管道(铝塑复合管和钢塑复合管)的主要原料。复合管道将金属材料和颜料合理组合在一起,就可充分利用金属良好的机械性能和塑料的防腐性能,从而保证供水管网的安全可靠性。
铸铁管在管道工程中,仍占有重要位置,特别是钢铁产量在今后几十年内不会下降(目前全世界产量7-8亿吨)。铸铁管的性能已有了大幅度的提高。国际标准ISO2531中,离心球墨铸铁管的抗拉强度≥420MPa,已和低合金钢强度差不多,但离心球墨铸铁管的耐腐蚀性能优于钢管。为了抗腐蚀和保证管网水质,铸铁管内部和外部的衬涂和防腐材料,都在改进和完善。
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