國內(nèi)給水管材現(xiàn)狀及發(fā)展

目前我國經(jīng)濟高速發(fā)展，各種產(chǎn)品比較豐富，人民生活水平不斷提高。但是，人類zui基本的日常生活用水問題還時不時困擾我們，尤其是影響室內(nèi)外給水水質(zhì)重要因素之一的管材問題。一方面是給水管材品種非常繁多，需要通過試用驗證產(chǎn)品的性能，確定統(tǒng)一的使用、選用和施工要求等；另一方面設(shè)計技術(shù)人員如何選擇適合施工單位有效施工，并切合建設(shè)單位經(jīng)濟與發(fā)展實際水平的給水管材，這都需要我們系統(tǒng)地熟悉掌握其特性與適用要求，作出科學(xué)合理地選擇。截止現(xiàn)在，我們尚難于找到一個完整的、系統(tǒng)歸類的模式。本文試圖在這些方面進行一些有益地探索。

    一、給水管材的過去

    同我國建筑給水排水專業(yè)的發(fā)展一樣，我國給水管材也經(jīng)歷了品種單一、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)低、緩慢發(fā)展的過去與品種多樣、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)提高快、更新發(fā)展迅速的現(xiàn)在。沿用了近三十多年的不鍍鋅鋼管(黑鐵管)，包括曾經(jīng)被視作提高建筑標(biāo)準(zhǔn)檔次象征之一的鍍鋅鋼管，現(xiàn)在已經(jīng)被多數(shù)省份部分(冷鍍鋅鋼管)淘汰；為節(jié)省鋼材，五十年代推廣使用的鋼筋混凝土管(又分為鋼筋混凝土管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管和自應(yīng)力鋼筋混凝土管)，可承受較高的工作壓力(0．40－1．20MPa)、耐腐蝕、價格低廉(和金屬管材相比)、經(jīng)久耐用，不會減少水管的輸水能力，但自重大，質(zhì)地硬而脆，怕碰撞，接口易滲漏，管溝溝底平整堅實要求高，配件缺乏給日后維修增加難度，現(xiàn)在用量正逐漸減少；……；塑料管具有較好的防腐與抗震能力，有一定的抗拉抗彎曲的彈性，表面光滑水力條件好，耐凍性能比金屬管強，重量輕等優(yōu)點。由于管材承壓力不夠高，質(zhì)脆易老化，而且價格昂貴，僅用于室內(nèi)的小口徑管道上。

     二、給水管材的現(xiàn)狀

    目前給水材料品種非常繁多，我們的重點就是對新型室內(nèi)、室外給水管材給予介紹，并對過去使用目前又有一些新的性能提高的應(yīng)用點給予介紹。下面從管材主要使用場所上分兩大類歸納介紹：

    (一)室外給水管材

    室外給水管材可分為金屬管和非金屬管兩大類。

    1、金屬管

    現(xiàn)在推廣應(yīng)用較多的室外金屬給水管材主要有鋼管、給水球墨鑄鐵管。

    1．1鋼管

    鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管之分；以防腐蝕性能來說可分為保護層型、無保護層型與質(zhì)地型；按壁厚又有普通鋼管和加厚鋼管之分。

    焊接鋼管分為螺旋縫焊和直焊鋼管，螺旋縫焊鋼管分為自動埋弧焊接鋼管和高頻焊接鋼管，直焊鋼管又分為普通直焊鋼管和不銹焊接鋼管。無縫鋼管按制造方法分為熱軋管和冷軋(拔)管，其精度分為普通和兩種。冷軋(拔)管的zui大公稱直徑為200mm，熱軋管zui大公稱直徑為600mm。無縫鋼管還有不銹鋼無縫鋼管，不銹鋼無縫鋼管分為熱軋、熱擠壓不銹鋼無縫鋼管和冷軋(拔)不銹鋼無縫鋼管兩種。

    無保護層型有無保護層鋼管，過去通常叫不鍍鋅鋼管(黑鐵管)。質(zhì)地型鋼管主要是指不銹鋼無縫鋼管和不銹鋼焊接鋼管，在室外大中管道給水上，由于造價、連接等原因未曾推廣應(yīng)用過。

    保護層型(主要指的是管道內(nèi)壁)現(xiàn)在有金屬保護層型與非金屬保護層型，金屬保護層型常用的有表面鍍層保護層型、表面壓合保護層型。表面鍍層保護層型中常見的是鍍鋅管，鍍鋅管也有冷鍍鋅管和熱鍍鋅管，熱鍍鋅管因為保護層致密均勻、附著力強、穩(wěn)定性比較好，目前仍大量應(yīng)用。而冷鍍鋅管由于保護層不夠致密均勻、穩(wěn)定性差，一般使用壽命不到5年就銹蝕，出現(xiàn)“紅水”、“黑水”，鐵腥味嚴(yán)重，各種有害細(xì)菌超過國家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，各地已在生活給水管道禁止使用。表面壓合保護層型按生產(chǎn)工藝不同也分為物理覆蓋型復(fù)合鋼管和化學(xué)爆破法覆蓋型復(fù)合鋼管，其中物理覆蓋型復(fù)合鋼管目前已生產(chǎn)的有鋼復(fù)不銹鋼復(fù)合鋼管、銅鋼雙金屬復(fù)合鋼管，都是利用物理的方法將受熱軟化薄壁不銹鋼管或冷薄壁銅管通過一定工藝壓合在鋼基管內(nèi)壁上。這兩種管材的規(guī)格分別為DNl5－DN300和DNl5－DNl50。物理覆蓋型復(fù)合鋼管管道連接多采用配件連接。化學(xué)爆破法覆蓋型復(fù)合鋼管有雙金屬復(fù)合管。

    非金屬保護層型有非金屬涂層型與非金屬襯里型兩大類，《建筑給水鋼塑復(fù)合管管道工程技術(shù)規(guī)程》(CECSl25：2001)(簡稱《鋼塑技術(shù)規(guī)程》)把這兩類鋼管統(tǒng)稱為鋼塑復(fù)合管，并將鋼塑復(fù)合管所依附的鋼管基本材料不同又分為涂(襯)塑焊接鋼管和涂(襯)塑無縫鋼管。根據(jù)所涂(襯)的非金屬材料不同，現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《給水涂塑復(fù)合鋼管》(CJ／T120－2000)把給水涂塑復(fù)合管分為聚乙烯(PE)鋼塑復(fù)合管與環(huán)氧樹脂(EP)鋼塑復(fù)合管，有的廠家還生產(chǎn)乙烯－丙烯酸共聚物(EAA)鋼塑復(fù)合管，《給水襯塑復(fù)合鋼管》(CJ／T136－2001)把給水襯塑復(fù)合管分為聚乙烯(PE)、硬聚氯乙烯(PVC－U)、交聯(lián)聚乙烯(PEX)、氯化聚氯乙烯(CPVC)和聚丙烯(PP)鋼塑復(fù)合管。生產(chǎn)廠家從管道連接方式和配件的不同將鋼塑復(fù)合管分為法蘭式、溝槽式和螺紋式三種，按涂(襯)層耐熱性分為熱水用鋼塑復(fù)合管與普通性或冷水用鋼塑復(fù)合管。另外，依據(jù)涂層的方式不同有外鍍鋅與內(nèi)涂層相結(jié)合型(溝槽式給水鋼塑復(fù)合管、螺紋式給水鋼塑復(fù)合管等)與內(nèi)外全涂層型鋼塑復(fù)合管(法蘭式給水鋼塑復(fù)合管)的區(qū)別。依據(jù)外涂層的金屬材料不同襯塑復(fù)合鋼管又分為外鍍鋅型、外涂塑型和外鍍鋅鋁合金型襯塑復(fù)合鋼管(廠家又叫合金鋼塑復(fù)合管)。此外，還有一大類是注塑鋼管，目前知道的有聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)給水鋼管，但在《鋼塑技術(shù)規(guī)程》中未予確認(rèn)。鋼塑復(fù)合管是一種比較好的防腐管材，鋼塑復(fù)合管目前較大的管徑有DNl25－DN300，在室外大中管道給水上使用受到一定的局限。

    低壓流體輸送用焊接鋼管與鍍鋅焊接鋼管也有普通鋼管和加厚鋼管之區(qū)別。對焊接鋼管來說，管壁加厚其承壓能力隨之適當(dāng)提高，而相對無縫鋼管類型管材來說，造價仍屬低廉型鋼管之列。無縫鋼管主要體現(xiàn)在管壁厚度隨多種檔次和材質(zhì)之分而承壓不同。
    我們知道，鋼管的機械強度，可以承受高的內(nèi)外壓力，管身的可焊性方便制造各種管件、特別能適應(yīng)地形復(fù)雜及要求較高的管線使用。易腐蝕是其zui大缺點。但鋼管內(nèi)外防護處理得當(dāng)，使用年限也很長。據(jù)介紹，上海楊樹浦水廠一根1m直徑的出廠管已使用60年，至今仍然很好。

    目前國外已普遍使用承插式焊接接口的鋼管，是傳統(tǒng)鋼管的第二代產(chǎn)品，它把傳統(tǒng)鋼管的對接焊縫接口改為搭接焊縫接口，提高了接口焊縫的質(zhì)量，使環(huán)向焊縫減少應(yīng)力集中，避免管道發(fā)生爆漏。1999年廣州市的劉屋洲120萬m3／d的輸水工程，在國內(nèi)安裝了DN2000－DN2400的該種承插式焊接接口鋼管近10km，其中有近3km是過河管段，至今使用情況良好。

    2000年獲得中國[1]的“擴脹成型的承插式柔性接口鋼管”已在廣州自來水公司首先應(yīng)用，它的性能及優(yōu)點比第二代鋼管更好，*了“低成本生產(chǎn)鋼制柔性接口管”的國內(nèi)外空白。該管是采用*的擴脹成型工藝，將鋼管兩端分別擴脹成具承插口的新管型，經(jīng)擴脹后的鋼管強度及剛性都得到提高，同時該工藝又達(dá)到用zui低的加工成本獲得成型尺寸精度高的承插式柔性接口新管型。擴脹成型柔性承插式接口鋼管是繼“承插式剛性接口鋼管”后發(fā)展的第三代新型鋼管。具有安裝方便、施工時間縮短、安全，其推廣可有效提高管線的質(zhì)量水平。

    在過河管、架空管等需要剛性連接的管道，可通過對承插口套入的搭接面進行角焊焊接，就可以得到高質(zhì)量的剛性接口連接。

    1．2給水鑄鐵管

    給水鑄鐵管能承受較大工作壓力(0．45～1．00MPa)、耐腐蝕、價格便宜，管內(nèi)壁涂瀝青后較光滑，因而被大量用于外部給水管上。但是它的缺點是質(zhì)硬而脆、重量大、施工困難。公稱直徑從DN75～DNl500，工作壓力有0．45、0．75、1．00MPa等幾種。

    鑄鐵管的接頭通常有承插式、法蘭式和柔性接口三種。給水鑄鐵管按制造材質(zhì)不同分為給水灰口鑄鐵管和給水球墨鑄鐵管兩種。由于同給水灰口鑄鐵管比較起來給水球墨鑄鐵管具有強度高、韌性大、密閉性能佳、抗腐蝕能力強、安裝施工方便等優(yōu)點，給水球墨鑄鐵管已經(jīng)成為給水灰口鑄鐵管的替代產(chǎn)品。

    給水灰口鑄鐵管過去通常稱為給水鑄鐵管，給水灰口鑄鐵管按鑄造方式不同分為砂型離心鑄鐵直管和連續(xù)鑄鐵立管，砂型離心鑄鐵直管按壁厚分為P和G兩級，連續(xù)鑄鐵立管按壁厚分為LA、A和B三級。這些在已經(jīng)出版使用的各種設(shè)計手冊上均有較詳細(xì)完善的技術(shù)資料。給水球墨鑄鐵管按接口方式不同分為K型機械式柔性接口管和T型承插式柔性接口管。這種管材由于受配件品種數(shù)量少而影響推廣應(yīng)用的局面，現(xiàn)已基本緩解，有專門從事配件生產(chǎn)的大型廠家，供國內(nèi)建設(shè)選用。據(jù)已有的資料[3]可知，綜合比較給水球墨鑄鐵管承壓、耐腐等功能以及管材造價、開挖施工、維護等各種費用，實際建設(shè)選用管徑在DN200－DN800其優(yōu)勢比較突出。

    2、非金屬管材

    非金屬管材有混凝土管、鋼筋混凝土管、石棉水泥管、玻璃鋼管、塑料管和(鋼骨架增強)塑料復(fù)合管幾大類。其中混凝土管由于承壓小、管壁較厚現(xiàn)在在壓力給水方面應(yīng)用較少，其技術(shù)資料在一般手冊也有，這里就不做介紹。

    2．1鋼筋混凝土管

    鋼筋混凝土管有普通的鋼筋混凝土管(RCP)、自應(yīng)力鋼筋混凝土管(SPCP、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管(PCP)和預(yù)應(yīng)力鋼筒鋼筋混凝土管(PCCP)。它們共同的特點是：節(jié)省鋼材，價格低廉(和金屬管材相比)，防腐性能好，不會減少水管的輸水能力，能夠承受比較高的壓力(從0．4－1．2MPa不等)，具有較好的抗?jié)B性、耐久性，能就地取材，節(jié)省鋼材。資金不足的情況下，應(yīng)用價值大些。目前大多生產(chǎn)的鋼筋混凝土管管徑從100－1500mm規(guī)格。預(yù)應(yīng)力鋼筒鋼筋混凝土管我國80年代后期開始試制應(yīng)用，zui大管徑可達(dá)9m，承壓達(dá)4．0MPa。但鋼筋混凝土管重量大而質(zhì)地較脆，裝卸和搬運困難。管配件缺乏，日后維修難度大。這些都制約了該類管道的應(yīng)用。

    2．2石棉水泥管

    石棉水泥管的優(yōu)點是：重量輕，內(nèi)壁光滑，通水能力較鑄鐵管大，抗腐蝕性能好，容易鋸斷，加工方便，價格低廉等。但是，它質(zhì)脆，抗沖擊能力與抗動荷性能差。目前應(yīng)用較少。

    2．3玻璃鋼管

    玻璃鋼管按制造工藝不同分為：離心澆鑄型玻璃鋼管和纖維纏繞型玻璃鋼管。給水上常用的是屬于纖維纏繞型的玻璃鋼夾砂給水管。玻璃鋼夾砂給水管具有管輕、強度好、耐腐蝕、水頭損失小等優(yōu)點，并且運輸、吊裝、連接方便。

    但管價較其他管材高，以及由于剛性較低，易損壞，管坑的開挖回填的要求高，專業(yè)性安裝要求高，增加了安裝費用。這制約了該類管的普及使用。玻璃鋼夾砂給水管規(guī)格有DN25－3000mm的30多種，一般小于或等于DN400的玻璃鋼管道不夾砂。使用壓力范圍為0．1－1MPa，而大于0．6MPa的產(chǎn)量較少。據(jù)已有的資料可知，綜合比較給水玻璃鋼管性能及各種費用，實際建設(shè)選用管徑在DN500以上其優(yōu)勢更突出。

    2．4塑料管

    近些年，陸續(xù)出現(xiàn)了品種繁多的室外給水塑料管材。主要有：聚乙烯(PE)管、硬聚氯乙烯(PVC－U)管、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)管等。

    2．4．1PE管

    PE管根據(jù)生產(chǎn)管道的聚乙烯原材料不同[3]，分為PE63級(*代)、PE80級(第二代)、PE100級(第三代)及PE112級(第四代)聚乙烯管材，目前給水中應(yīng)用的主要是PE80級、PE100級，PE112級是今后我們應(yīng)用原材料的發(fā)展方向，由于PE63級承壓較低較少用于給水材料。也分為高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，高密度HDPE型管要比中密度MDPE型管剛性增強、拉伸強度提高、剝離強度提高、軟化溫度提高，但脆性增加、柔韌性下降、抗應(yīng)力開裂性下降。由于高密度HDPE型管應(yīng)用較多，通常用高密度HDPE型管代表PE管。

    其優(yōu)異的性能特點：(1)衛(wèi)生條件好。PE管無毒，不含重金屬添加劑，不結(jié)垢，不滋生細(xì)菌。(2)柔韌性好，抗沖擊強度高，耐強震、扭曲。(3)*的電熔焊接和熱熔對接技術(shù)使接口強度高于管材本體，保征了接口的安全可靠。

    據(jù)已有的資料[4]可知，HDPE給水管道國內(nèi)產(chǎn)品分PE80及PEl00兩級，又各分SDR11、13．6、17．6、26和33系列，工作壓力有0．4、0．60、0．80、1．00、1．25、1．60MPa檔次。公稱外徑dn有16－1000mm。

    連接方式主要有電熱熔、熱熔對接焊和熱熔承插連接。管道敷設(shè)既可采用通常使用的直埋方式施工，也可采取插入管敷設(shè)(主要用于舊管道改造中的插入新管，省去大開挖)。

    2．4．2PVC－U管

    PVC－U管是由硬聚氯乙烯塑料通過一定工藝制成的管道。目前積累了較多的使用經(jīng)驗，技術(shù)也比較成熟。PVC－U管材不導(dǎo)熱，不導(dǎo)電，阻燃。突出應(yīng)用于高腐蝕性水質(zhì)的管道輸送，質(zhì)量和經(jīng)濟效果達(dá)到*。

    國內(nèi)產(chǎn)品PVC－U給水管材主要規(guī)格有公稱通徑DNl5－DN700十多種。管材zui高許可壓力為O．6MPa、0．9MPa和1．6MPa三種規(guī)格。管道主要連接方法有承插式連接、粘結(jié)劑粘結(jié)。

    2．4．3ABS管

    ABS工程塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種化學(xué)材料的聚合物。

    其主要優(yōu)點(1)耐腐蝕性*。(2)耐撞擊性*。ABS管道能在強大外力撞擊下，材質(zhì)不破裂。(3)韌性強。

    主要規(guī)格有公稱通徑DNl5－DN400十多種。管材zui高許可壓力為0．6MPa、0．9MPa和1．6MPa三種規(guī)格。應(yīng)用于高標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的管道輸送，質(zhì)量和經(jīng)濟效果達(dá)到*。ABS管連接方式主要為冷膠溶接法。

    2．5(鋼骨架增強)塑料復(fù)合管

    鋼骨架增強塑料復(fù)合管[5]是以鋼骨架為增強體，以熱塑性塑料為連續(xù)基材，在自動控制生產(chǎn)線上將兩者均勻復(fù)合在一起的一種新型雙面防腐壓力管道。基體原料為高密度聚乙烯、聚丙烯、交聯(lián)聚乙烯，還可加入必要的添加劑、抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑和著色劑等。增強體原料為低碳鋼鋼板網(wǎng)和低碳素結(jié)構(gòu)鋼絲網(wǎng)。按骨架形式可分為：鋼板網(wǎng)骨架增強塑料復(fù)合管、鋼絲網(wǎng)骨架增強塑料復(fù)合管。按基體原料可分為：鋼骨架增強高密度聚乙烯管、鋼骨架增強聚丙烯管、鋼骨架增強交聯(lián)聚乙烯。

    該管的特點有：(1)較強的承壓能力，鋼板網(wǎng)骨架增強塑料復(fù)合管其管徑de50－200，其承受壓力1．00－2．50MPa；鋼絲網(wǎng)骨架增強塑料復(fù)合管其管徑de80－300，其承受壓力1．00－3．50MPa。(2)既有柔韌性，又有較高的強度和剛性。管道連接有電熔連接和法蘭連接兩種。管道連接工藝要求高，并且管材、管件等造價也比較高，這些也制約其大量推廣應(yīng)用。

    PVC－U管、ABS管在專業(yè)設(shè)計手冊中有詳細(xì)資料。PE類管的室內(nèi)管道工程技術(shù)規(guī)程今年上旬已通過審查。在價格上，PVC－U管比HDPE管有優(yōu)勢。但是它剛性差，硬度高不易煨彎加工。

    從1996年進行的全國城市市政公共設(shè)施普查結(jié)果可以看出：在城市供水管網(wǎng)中，DN500以下管道占87．18％(按長度計算)；……。其二，塑料管管徑在一定范圍，與金屬管相比具有經(jīng)濟優(yōu)勢，隨著管徑增大，經(jīng)濟性下降；其三，大口徑塑料管管件，由于生產(chǎn)投資大，生產(chǎn)企業(yè)很少，容易造成管件與管材不配套，給工程施工帶來不便。因此，發(fā)展城市供水塑料管應(yīng)以DN500以下為主，……。

    國家化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)“十五”計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要[6]明確提出：到2005年，塑料管道在全國各類管道中*達(dá)到50％以上。其中，城市供水管道(DN400以下)50％采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道60％采用塑料管，……。到2010年，城市供水管道(DN400以下)70％采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道70％采用塑料管，……。

    同時，我國在制定國家“十五”化學(xué)建材及塑料管發(fā)展計劃時明確提出：“十五”期間塑料管的推廣應(yīng)用主要以PVC－U管和PE管為主。PE管在我國應(yīng)用起步較晚，發(fā)展空間較大。并推崇“十五”期間市政塑料管的發(fā)展應(yīng)以PE管為重點。這樣室外給水塑料管的應(yīng)用發(fā)展就顯而易見了。
    （二）室內(nèi)給水管材

    同室外給水管材一樣，室內(nèi)給水管材也主要分為金屬管和非金屬管兩大類。

    1、金屬管

    現(xiàn)在應(yīng)用較多的室內(nèi)金屬給水管材主要有鋼管、給水鋁合金襯塑管、給水銅管。

    1．1鋼管

    鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管之分；以防腐蝕性能來說可分為保護層型、無保護層型與質(zhì)地型；按壁厚又有普通鋼管和加厚鋼管之分。保護層型分為金屬保護層型與非金屬保護層型。非金屬保護層型有鋼塑復(fù)合鋼管，金屬保護層型有表面鍍層保護層型表面壓合保護層型。表面鍍層保護層型有冷、熱鍍鋅鋼管，表面壓合保護層型。

    普通焊接鋼管、普通無縫鋼管、不銹鋼管和鍍鋅鋼管常用規(guī)格在各種設(shè)計手冊中都有詳細(xì)的資料，其應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，因此我們就不再多介紹。這里分別按不銹鋼管、鋼復(fù)不銹鋼管、金屬表面壓合保護層型鋼管、銅管等幾大類介紹。1．1．1不銹鋼管

    不銹鋼管按制造方式有不銹焊接鋼管和不銹無縫鋼管兩種。按管壁厚度不同又有不銹鋼管與薄壁不銹鋼管。90年代末才在國內(nèi)出現(xiàn)的薄壁不銹鋼管的推廣應(yīng)用正逐步為大家所認(rèn)同和接受。

    1．1．1．1薄壁不銹鋼管

    由特殊焊接工藝處理的薄壁不銹鋼管，因其強度高，管壁較薄，造價降低，從而有效地推動了不銹鋼管的應(yīng)用和發(fā)展。薄壁不銹鋼管的*性能還有：(1)經(jīng)久耐用，衛(wèi)生可靠，防腐蝕性好，環(huán)保性好。(2)抗沖擊強。具有較好連接形式(如插接壓封式連接技術(shù))的管路強度是鍍鋅管和普通鋼管的2－3倍。(3)韌性好。比一般金屬易彎曲、易扭轉(zhuǎn)，不易裂縫，不易折斷。(4)采用成熟、可靠的連接技術(shù)，大大提高了工程進度和效率。
    不銹鋼管連接方式[7]：常見的管件類型有壓縮式、壓緊式、推進式、焊接式及焊接與傳統(tǒng)連接相結(jié)合的派生系列的連接方式。

    薄壁不銹鋼管由于管價相對較高，用于沿建筑外墻安裝的直飲水管或高標(biāo)準(zhǔn)建筑室內(nèi)給水管路。

    1．1．1．2超薄壁不銹鋼塑料復(fù)合管

    超薄壁不銹鋼塑料復(fù)合管是一種外層超薄壁不銹鋼管，內(nèi)層塑料管和中間粘接劑復(fù)合而成的新型管材。

    其性能特點：(1)外層不銹鋼管管壁更薄，內(nèi)襯塑料管壁厚也減少，主材價格進一步降低。(2)表面不銹鋼把塑料管與外界隔絕，克服塑料易氧化老化之缺點，又提高了塑料管阻燃性能與承壓強度。(3)中間粘接劑約束了內(nèi)襯塑料管膨脹，管材線膨脹系數(shù)很小。

    既可使用不銹鋼粘結(jié)管件，又可采用的不銹鋼、銅等卡套式管件，連接方式多樣，安裝方便。可以沿用已經(jīng)有的塑料管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計、施工。

    該管道的目前常用規(guī)格有外徑16－110mm十多種。

    1．1．2鋼塑復(fù)合鋼管

    鋼塑復(fù)合鋼管主要是給水涂塑復(fù)合鋼管與給水襯塑復(fù)合鋼管兩大類。

    1．1．2．1給水涂塑復(fù)合鋼管

    給水涂塑復(fù)合鋼管的優(yōu)異性能有：(1)安全衛(wèi)生，價格低廉。(2)良好的防腐性能，且耐酸、耐堿、耐高溫，強度高，使用壽命長。*的耐沖擊機械性能。(3)介質(zhì)流動阻力低于鋼管40％。

    常用規(guī)格有公稱通徑DN15－DN150十多種。涂塑復(fù)合鋼管的連接方式有管螺紋、法蘭和溝槽式三種。

    1．1．2．2給水襯塑復(fù)合鋼管

    給水鋼襯塑復(fù)合管主要性能與給水鋼涂塑復(fù)合管比較類似，對襯塑復(fù)合鋼管來說，導(dǎo)熱系數(shù)低，節(jié)省了保溫與防結(jié)露的材料厚度。另外同外管徑條件下，過水?dāng)嗝嫘。鲹p失與流速均增大。常用規(guī)格有公稱通徑DN15－DN150十多種。

    1．1．3金屬表面壓合保護層型鋼管

    表面壓合保護層型按生產(chǎn)工藝不同也分為物理覆蓋型復(fù)合鋼管和化學(xué)爆破法覆蓋型復(fù)合鋼管。

    1．1．3．1物理覆蓋型復(fù)合鋼管

    物理覆蓋型復(fù)合鋼管目前已生產(chǎn)的有鋼復(fù)不銹鋼復(fù)合鋼管、銅鋼雙金屬復(fù)合鋼管，都是利用物理的方法將受熱軟化薄壁不銹鋼管或冷薄壁銅管通過一定工藝壓合在鋼基管內(nèi)壁上。

    其共同的性能特點：一方面發(fā)揚了鍍鋅鋼管耐高承壓力(2．5MPa)、耐高撞擊力、適用溫度范圍較廣(－40－150℃)、強度較高等優(yōu)點，另一方面與鍍鋅鋼管相比具有輸水保護壁面厚、結(jié)合較牢靠，因而抗腐蝕能力強、水力條件好等突出特點。

    這兩種管材的規(guī)格分別為DN15－DN300和DN15－DN150。管道連接多采用配件連接。

    1．1．3．2化學(xué)爆破法覆蓋型復(fù)合鋼管

    化學(xué)爆破法覆蓋型復(fù)合鋼管有雙金屬復(fù)合管。它由航天科技集團四院四十一所采用技術(shù)－“金屬管道燃爆加襯技術(shù)”生產(chǎn)的新型內(nèi)襯防腐管道。據(jù)介紹[8]，該產(chǎn)品仍以碳鋼管為基材，充分發(fā)揮碳鋼管優(yōu)良的機械力學(xué)性能和廉價特征；以耐腐蝕合金材料為防腐覆蓋層，充分發(fā)揮耐腐蝕合金優(yōu)異的耐腐蝕性能，從而使雙金屬復(fù)合管具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和優(yōu)良的機械力學(xué)性能。

    該管與物理覆蓋型復(fù)合鋼管相比突出的性能特點：(1)制造和生產(chǎn)過程中無廢氣產(chǎn)生，管材衛(wèi)生無毒。(2)兩種金屬材料的壁面結(jié)合更加牢靠。(3)依輸送介質(zhì)的要求標(biāo)準(zhǔn)不同，可根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)選用不同的內(nèi)襯合金管，有普通不銹鋼、雙相不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鋯合金、銅合金及其它耐蝕合金。品種多。

    現(xiàn)有管道直徑范圍為DN25—DNl200。由于這種管道連接方式及管件的特殊處理方式(較多采用翻邊環(huán)焊技術(shù)以防止出現(xiàn)電位差腐蝕等)、性，管道系統(tǒng)的成本比一般的金屬管道系統(tǒng)要高，但作為不銹鋼管道的替代品性能及價格均有優(yōu)勢。

    1．2給水鋁合金襯塑管

    給水鋁合金襯塑管外層為無縫鋁合金，內(nèi)襯聚丙烯(PP)，二者通過特殊工藝復(fù)合。

    其特性：(1)管外層是剛性好、強度高、耐腐蝕的鋁合金無縫管。機械性能好，耐壓能力高。(2)熱水管道熱穩(wěn)定性好，線性膨脹低。(3)外層有鋁合金保護，抗老化能力強，防火性能好，減少了消防系統(tǒng)投資的費用。(4)兩種主材及加工工藝無有害物質(zhì)遺漏于過水面，有較好的環(huán)保持性。

    該管材規(guī)格有公稱通徑DN10－DN150mm十多種。公稱工作壓力為1．OMPa。

    管道連接有卡套式快裝管接頭、法蘭盤等。但由于管件為外接頭，不利于暗裝，又對堿性有一定的腐蝕性，有時也限制了它的使用。

    1．3銅管

    銅管按材質(zhì)不同分為：紫銅管、青銅管和黃銅管三大類。紫銅管依其是否覆塑又分為紫銅光管、紫銅覆塑冷水管及紫銅覆塑熱水管。建筑給水中采用紫銅管。國標(biāo)GB／T18033－2000按壁厚不同分為：A，B，C三種型號的銅管，其中A型管為厚壁型，適用于較高壓力用途；B型管適用于一般用途；C型管為薄壁銅管。由制作工藝不同又有拉制成型的薄壁硬態(tài)銅管與半硬態(tài)銅管。

    銅管的主要優(yōu)點[9]：(1)經(jīng)久耐用。銅的化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕，耐熱，可在不同的環(huán)境中長期使用，使用壽命約為鍍鋅鋼管的3－4倍。(2)機械性能好，耐壓強度高，同時韌性好，延展性也高，具有優(yōu)良的抗振、抗沖擊性能。(3)使用衛(wèi)生性能好。它對某些細(xì)菌的生長有抑制作用，同時銅還是人體所需的微量元素之一。

    薄壁紫銅管的常用規(guī)格有公稱直徑DN15－250(mm)十五種。建筑給水的銅管，公稱壓力推薦

    1．0MPa和1．6MPa。正在制定的《建筑給水銅管管道工程技術(shù)規(guī)程》推薦采用TP2牌號的銅管。

    目前小口徑銅管的連接方式有3種基本類型：螺紋連接、釬焊承插連接和卡箍式機械擠壓連接，也可延伸為法蘭式、溝槽式、承插式、插接式、壓接式。

    通過不同地區(qū)的實際測算比較認(rèn)為[10][11]：銅管安全衛(wèi)生性能好、總造價適中、使用年限長、可用于冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)及飲用凈水系統(tǒng)，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，隨著銅管實用技術(shù)的進步，會較快地進入逐漸普及的小康家庭。

    2、非金屬管材

    非金屬管材有玻璃鋼管、塑料管和塑料復(fù)合管三大類。在較多資料中[12][13]將鋁塑復(fù)合管劃歸建筑給水塑料管之列，在本文中為了便于細(xì)化分類介紹，將塑料復(fù)合管單列出來。

    由于玻璃鋼管在室內(nèi)應(yīng)用中管料和管件造價高等原因，除特殊需要，一般較少采用，這里不再介紹。

    2．1塑料管

    塑料管主要有：交聯(lián)聚乙烯(PEX管，有的也叫PE－X管)管、改性聚丙烯(PP－R，PP－C)管、氯化聚氯乙烯(PVC－C)管、硬聚氯乙烯(PVC－U)管、聚乙烯(PE管，也分為高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，通常代表高密度HDPE型管)管、聚丁烯(PB)管、丙烯腈－丁二烯－苯二烯(ABS)管、PPPE管(PP－R或PP－C與HDPE合成材料)、納米聚丙烯管(NPP－R)等。其中PVC－U管、HDPE管和ABS管在室外給水管中介紹較詳細(xì)，在此就不再單列介紹了。

    2．1．1PE－X管

    PE－X管采用世界上*的一步法技術(shù)制造，采用普通聚乙烯原料加入硅烷接枝料，在聚合物大分子鏈間形成化學(xué)共價鍵以取代原有的范德華力，從而形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯，其交聯(lián)度可達(dá)到60％－90％。

    其特性：(1)優(yōu)良的耐溫性能，使用的溫度為－70－100℃。(2)優(yōu)良的隔熱性能和耐壓力。PE－X管導(dǎo)熱系數(shù)低，熱量損失小，節(jié)約能源。(3)較長的使用壽命。可安全使用50年以上。(4)抗振動，耐沖擊。(5)無污染環(huán)境的綠色環(huán)保管材，不含任何毒素，也不釋放有害物質(zhì)，焚燒后只產(chǎn)生水和二氧化碳。

    管外徑規(guī)格為16－63mm。管道連接有卡箍式、卡套式、配件式。生產(chǎn)企業(yè)常規(guī)產(chǎn)品壓力等級為1．25MPa(SDR11)。

    2．1．2改性聚丙烯(PP－R，PP－C)管

    改性聚丙烯管有PP－R管、PP－C管兩種大的類型。

    2．1．2．1PP－R管

    PP－R管[14]也叫Ⅲ型聚丙烯即無規(guī)共聚聚丙烯，其經(jīng)歷了三個產(chǎn)品更新?lián)Q代發(fā)展的階段：*代(PP－H)，采用均聚聚丙烯加入一定量的增韌助劑共混造粒而成；第二代(PP－B)采用PP與PE嵌段共聚工藝聚合而成；第三代(PP－R)，采用*的氣相共聚工藝將PE在PP的分子鏈中隨機、均勻地進行聚合而制成的無規(guī)共聚聚丙烯(PE約占3％)基料，從而獲得更加優(yōu)良的性能。

    其突出特點：(1)無毒、衛(wèi)生。(2)耐熱、保溫性能好。PP－R管的zui高耐熱可達(dá)131．3℃，zui高使用溫度為95℃，長期(50年)使用溫度為70℃，*可以滿足常用的工業(yè)和民用生活熱水和空調(diào)供回水系統(tǒng)。同時，PP－R管的導(dǎo)熱系數(shù)只有鋼管的1／200，具有良好的保溫和節(jié)能性能，還可節(jié)省保溫管材的厚度。(3)安裝方便且是*性的連接。(4)原料可回收，不會造成環(huán)境的污染。

    從PP－R管的特點可知，PP－R管不僅可用于建筑物內(nèi)的冷熱水系統(tǒng)，而且可用于建筑物內(nèi)的采暖系統(tǒng)、直飲用水供水系統(tǒng)、*空調(diào)供回水系統(tǒng)、輸送化學(xué)介質(zhì)等。在進行設(shè)計時宜根據(jù)各產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)程選定合適的規(guī)格。

    PP－R管道的連接方式主要有兩種：熱熔連接、電熔連接。也有絲扣連接或法蘭連接。

    PP－R管常用有公稱外徑dn20－160mm的十余種規(guī)格。按安全系數(shù)C值不同有C=1．25和C=1．5兩大類。C=1．25有五種管系S5、S4、S3．2、S2．5、S2分別與五種公稱壓力對應(yīng)：PNl．25、1．6、2．O、2．5、3．2MPa；C=1．5有五種管系S5、S4、S3．2、S2．5、S2分別與五種公稱壓力對應(yīng)：PN1．0、1．25、1．6、2．0、2．5MPa。

    2．1．2．2PP－C管

    資料介紹，PP－C管是一種共聚聚丙烯管材。PP－C管一般采用單螺桿擠出機擠成管材，連接方式為熱熔連接。

    其主要性能：(1)耐溫性能好、長期高溫和低溫反復(fù)交替管材不變形，質(zhì)量不降低。(2)不含有害成分，化學(xué)性能穩(wěn)定，無毒無味，輸送飲用水安全性評價合乎衛(wèi)生要求。(3)抗拉強度和屈服應(yīng)力大，延伸性能好，承受壓力大，防滲漏，工作壓力*可以滿足多層建筑供水的需要。

    PP－C管管材的型號規(guī)格可達(dá)到DN100。PP－C管道采用熱熔連接。

    2．1．3PVC－C管

    PVC－C管又叫CPVC管是一種氯化聚氯乙烯

    (PVC－C)塑料管。其主要性能特點：(1)防腐性能很強。PVC－C管道無論是在酸、堿、鹽、氯化、氧化的環(huán)境中，暴露在空氣中、埋于腐蝕性土壤里。甚至在95℃高溫下，內(nèi)外均不會被腐蝕。(2)良好的阻燃性。PVC－C的著火溫度482℃，所以PVC－C管道不自燃且不助燃，還具有限制煙霧的特性，不會產(chǎn)生有毒氣體。(3)保溫性能佳，熱膨脹小。PVC－C熱傳導(dǎo)率低，所以PVC－C管道夏天不易結(jié)露，冬天可節(jié)省大部分保溫材料及施工費用，也不易扭曲變形。(4)抗震性好。PVC－C管道具有較好的彈性模量，抗震并能大大降低水錘效應(yīng)。(5)具有優(yōu)異的耐老化性和抗紫外線性能。

    常用規(guī)格有：公稱通徑DN15～DN300。

    連接方式有承插粘接、塑料焊接，還有配件法蘭連接、螺紋連接。

    PVC－C管優(yōu)點比較多，且在熱水管道上應(yīng)用較好，但因為材料價格比較昂貴，在給水方面推廣應(yīng)用受到較大局限。

     2．1．4PB管

    PB管是由聚丁烯樹脂通過一定的制管工藝生產(chǎn)而成的管材及管件。聚丁烯樹脂是由于丁烯－1單體合成的高分子量全同聚合物，是一種柔軟的熱塑性聚烯烴。其主要特性有：(1)良好的耐溫性能。其長期使用溫度(系指管道在此溫度范圍內(nèi)使用壽命達(dá)30－50年)為≤90℃。(2)耐壓性能和*抗蠕變能力。同樣條件下其管壁zui薄。其工作壓力：冷水時為1．6－2．5MPa；熱水時為1．0MPa。(3)*的韌性和耐沖擊力。(4)*的抗腐蝕能力。(5)較好的隔熱性能。材料的導(dǎo)熱率較小。(6)無毒、重塑性強。

    常用的規(guī)格有公稱通徑：DNl5－DN63幾種。

    PB管主要采用熱熔式或電熔式承插式接頭連接，也采用膠圈密封連接。PB材料屬于易燃材料，安裝加工或使用的場所必要時需采取防火措施。由于這種管材的原材料主要依賴于進口，價格昂貴，在國內(nèi)應(yīng)用的大多依賴進口成品管材及管件，包括施工連接的工具等，同時施工技術(shù)要求較高等原因，故在國內(nèi)應(yīng)用很有限。

    2．1．5PPPE管

    PPPE管是以PP－R或PP－C與HDPE為主要材料，加以一定量的化學(xué)助劑等合成材料，經(jīng)擠壓成型的塑料管材。據(jù)報道[16]，該種管材適用溫度范圍寬(－25－95℃)，耐壓高(公稱壓力為20MPa)，不僅能象PE管、PB管、改性聚丙烯(PP－R，PP－C)管那樣進行熱熔連接(有的PPPE管配套熱熔管件)，而且還能象熱鍍鋅鋼管那樣在現(xiàn)場用普通套絲工具套絲，采用帶內(nèi)螺紋的管件進行螺紋連接。

    在同等承壓條件下，PPPE管的管材和管件的壁厚比PP－R管(Ⅲ型聚丙烯，即無規(guī)共聚聚丙烯)的壁厚要小，且口徑越大小的越多，因此PPPE管的價格比PP－R管低。據(jù)測算PPPE管整體工程造價約比PP－R管的少80％左右。

    目前可使用的規(guī)格為DN15－DN50(不含DN32)五種，其規(guī)格與熱鍍鋅鋼管相同(詳見各管材廠家產(chǎn)品的技術(shù)資料)。廠家正在開發(fā)DN50以上規(guī)格的管材和管件。

    2．1．6NPP－R管

    NPP－R管材是以無機層狀硅酸鹽插層復(fù)合技術(shù)制備的含有納米抗菌劑的納米聚丙烯(NPP—R)抗菌塑料粒料制成的。NPP－R管材料研發(fā)成功，是我國納米技術(shù)的重大突破，屬國內(nèi)*，達(dá)到*水平。

    正光納米聚丙烯(NPP－R)管道集普通PP－R管道所有優(yōu)點，質(zhì)量輕、耐熱性能好、耐腐蝕性好、導(dǎo)熱性低、管道阻力小、管件連接牢固。其*特性為：(1)優(yōu)異的力學(xué)性能。在安裝和使用過程中不會因偶然的撞擊、敲打或軋壓而造成破壞。(2)線性膨脹系數(shù)小。較進口PP－R料制成的管道小25－30％，不易因使用溫度的變化而造成嵌件部分的松動滲漏。(3)縱向收縮率低。較進口PP－R料制成的管道低30－40％，因溫度變化引起的變形小，適合采用嵌墻和地坪面層內(nèi)的直接暗敷設(shè)方式。(4)100％的殺菌功能。特別適用于飲用水管網(wǎng)輸水工程。(5)*的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

    NPP－R管常用有公稱外徑DNl6－63mm的幾種規(guī)格。按公稱壓力區(qū)分為：1．25、1．6、2．0MPa三種。主要連接方式為熱熔式插接，部分使用在工廠內(nèi)生產(chǎn)成型的絲扣進行連接。

    嚴(yán)格按照廠家所提出的技術(shù)規(guī)程、技術(shù)規(guī)定執(zhí)行。不允許在管材、管件上直接套絲。避免陽光直射。

    2．2塑料復(fù)合管

    塑料復(fù)合管按使用的骨架材料不同分為鋁塑復(fù)合管(PEX－AL－PEX或PAP)、銅塑復(fù)合管和(鋼骨架增強)塑料復(fù)合管。其中(鋼骨架增強)塑料復(fù)合管在室外給水管中介紹較詳細(xì)，在此就不再單列介紹了。

    PAP管PAP[7]管是中間層采用焊接鋁管，外層和內(nèi)層采用中密度或高密度聚乙烯或交聯(lián)高密度聚乙烯，經(jīng)熱熔膠粘合而復(fù)合成的一種管道。PAP管按中間骨料層鋁層的焊接方式區(qū)分為超聲波焊接的搭接焊型和氬弧焊焊接的對接焊型。

    PAP管特性有：(1)良好的耐腐蝕性能，管壁內(nèi)外均不存在銹蝕的問題，且不含有害成分，化學(xué)性能穩(wěn)定。(2)優(yōu)良的機械性能，防滲漏，耐壓強度較高，工作壓力*可以滿足多層建筑供水的需要。(3)抗振動、耐沖擊，能有效緩沖管路中的水錘作用，減少管內(nèi)水流噪音。(4)不用套絲，彎曲操作簡單，管線連接施工方便。

    PAP管的規(guī)格公稱外徑De有12－75mm十種。管道連接方式宜采用卡套式連接。管道宜采用管材生產(chǎn)企業(yè)配套的管件及工具進行施工安裝。

    其水力計算及膨脹延伸量等的計算參見《建筑給水鋁塑復(fù)合管管道工程技術(shù)規(guī)程》(CECS105：2000)。

    銅塑復(fù)合管的性能基本上與鋁塑復(fù)合管大多類似，銅的韌性比鋁要好些，因此造價要高，這也是銅塑復(fù)合管比鋁塑復(fù)合管推廣應(yīng)用要少的緣故。這里不做介紹。

    為了便于我們對國內(nèi)目前使用的給水管材有一個更宏觀的了解，將收集整理的資料匯總為一份附表附在文章后邊。

     三、給水管材的發(fā)展展望

    1.大力發(fā)展納米技術(shù)在給水管道材料領(lǐng)域的開發(fā)創(chuàng)新和應(yīng)用。納米技術(shù)為我們提供了從分子、原于的微觀程度去“人為干擾”(嚴(yán)格的說，是在尊重客觀規(guī)律的前提下)即促成物質(zhì)的組合向有利于人類的方向發(fā)展的工具。正光納米聚丙烯(NPP－R)管道，就是我們國家納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略在我國塑料給水管材領(lǐng)域發(fā)展推廣的一個顯現(xiàn)。讓我們積極發(fā)展與推廣納米技術(shù)在金屬、非金屬和金屬與非金屬交叉的給水管材科研和制造領(lǐng)域應(yīng)用，使我們盡快在世界給水管材技術(shù)及運用技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一席之地，逐步改變我國多年來在這一領(lǐng)域落后與受制于外國建材開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)限制的窘迫局面。

    2.立足實用，著眼發(fā)展，讓改進與跨越均為我們服務(wù)。事物的發(fā)展也是有其客觀規(guī)律的，因此，我們必須將借助于新技術(shù)的飛躍與立足現(xiàn)實的有序改進統(tǒng)一起來，創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的新的給水管材與技術(shù)體系，為我國的持續(xù)發(fā)展打牢根基，為經(jīng)濟的騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)。具體說就是，(1)利用原有管材在管道接口上做文章，提高管材的利用效益和工作效率。我們在室外給水中說到的“擴脹成型承插式柔性接口鋼管”技術(shù)就是例子。(2)多種材料的有機融合，揚長避短，積優(yōu)淘劣，形成低成本、高性能的新材料。我們說到的ABS管等，就是佐證。當(dāng)然，在塑料這個行業(yè)來說，綠色環(huán)保的特性會更加突出，既無毒性，不傷害人類，又可回收再利用或在一定條件下的降解。同時，應(yīng)用*使其增加新的功能，象殺菌消毒，減少或*二次污染等功效。在金屬行業(yè)中，材料的合成或添加是出了一門的新專業(yè)技術(shù)科學(xué)，也產(chǎn)生了如今滿足我們多種要求的新材料，象不銹鋼、鋁合金等等，保證了人類成功地跨出地球，登上月球，在太空建立穩(wěn)定的太空站等。可以說，新材料為人類作出了和正在履行著人類賦予它的多種巨大功能，也必將為人類跨出必然王國，從容地邁進自由王國作出不朽的貢獻。這種工作，我們過去做過，有突破，現(xiàn)在還在做，將來我們會做的更好。