论给水管道材质的选择

论文概述：随着我国国民经济建设的进一步发展，现代化进程的不断加快，城市化水平得到不断提高，城市供水管道材料的选择因此也成为影响供水和谐发展的主要因素之一。本论文结合给水工程施工及运行实践，将介绍给水管道管材选择的影响因素，对几种给水管材PPR、PE、PVC等材料特点、工艺性能、合适性进行详细分析对比，同时简要介绍我国供水管道材料的发展前景，为有关工程及供水运营单位提供了研究资料。

关键词PE PPR PVC供水管材

一、给水管道材质选择的影响因素

1.管道承受内压和外部荷载

1.1内部压力

给水管道是用于输送生活用水、消防用水的管道，因此除了具有材料本身必备性能外，还应具备抵抗内部液体压力或者外部荷载的能力。给水管道以水为输送介质。供水所需给水管道管材的工作内压约为0.5～1.0兆帕，给水管道所受到的内压或外压在管体上引起的径向内应力是极小的，所造成的径向内应变一般处于可控制范围之内，而由温度变化引起的胀缩在径向可视作不受约束，不产生径向应力，在实际工作中，给水管道从未发生过因径向内应力致使管体破裂的情况。给水管道在直线段上一般不会产生径向内压力，但是在变径段，内分支端或者弯曲段则会产生冲击性纵向内应力，这种冲击性的纵向内应力会产生侧向位移或者拔开力，因此在选用给水管材时，一般会选择弯道材质好，抵抗侧向位移强的管材。并且在管道变径段，内分支段或者弯曲段加设固定卡子或者支架，以控制侧向位移的产生。2007年铁路水区因为在给水管道转弯处未设固定卡子，造成管道因水流量瞬间增大而产生管道内压，撑破管道承插接口，使该小区断水达6小时之久，严重影响了该小区居民正常的生活。

1.2外部荷载

由于施工、地基承载力等因素的影响，管道基础承载墩的墩顶标高往往会出现偏差，这样就会造成管道基础的不平整或者沉降不均匀，而安装在这些基础墩上的给水管道也会出现不平整的问题，由于管道安装属于隐蔽工程，在安装试水完毕后，管道偏差且处于可允许范围之内，管道就会埋地或者架空敷设。而此时埋于地下的管道就变成了悬臂梁、简支梁、连续简支梁，这样的管道就受到了上部的均布线荷载或者集中荷载。当管线附近有开挖、或者造成土壤震动等施工情况时，给水预埋管线周围的坚硬土体将因此受力产生纵向位移，横向段位移等土质现象，此时管段犹如一道挡土墙，会在受到上部均布线荷载和集中荷载作用下产生纵向弯曲效应，这种纵向弯曲在管段上就产生纵向弯曲应力。这种纵向弯曲应力对于大口径铸铁管给水管道来说，最为危险的就是承插接点，承插接点为受力薄弱环节，承插接缝处不能有效提抗外部荷载后，插入的给水管段以此支点转动，使承口处于拉裂状态，最后使供水管线因抵抗不了外部荷载而产生水管爆裂。

2.管道的试压

给水管道安装完毕后，应按设计要求对管道系统进行压力试验。按试验的目的可分为检查管道力学性能的强度试验、检查管道连接质量的严密性试验、检查管道系统真空保持性能的真空试验和基于防火安全考虑而进行的渗漏试验等。水压试验时放净空气，充满水后进行加压，当压力升到规定要求时停止加压，进行检查，如各接口和阀门均无渗漏，持续到规定时间，观察其压力下降在允许范围内，通知有关人员验收，办理交接手续。然后把水泄净，被破损的镀锌层和外露丝扣处做好防腐处理，再进行隐蔽工作。除真空管道系统和有防火要求的管道系统外，多数管道只做强度试验和严密性试验，经过试压合格后的给水管材方可交付使用。

3.给水管道使用年限

西安铁路局安康建筑段供水范围内的部分用水户反映：有时自来水呈现黄颜色甚至为红褐色。通过现场提取水样分析及实地勘查发现：这是用户使用的给水管道使用时间过长，出现锈蚀，特别是中小口径的镀锌钢管锈蚀造成的。为避免给水管道因使用年限超期而给用户带来的二次污染现象，给水管道一般使用非金属管材，控制金属管材的使用，不得不使用的部位，也尽量采取良好的防范措施（如防锈涂层）。对于一部分锈蚀严重的小口径金属管线进行及时更换，主要是选取适用的塑料给水管代替镀锌钢管。

二、给水管材的选用

1.PPR热熔管

PPR管又叫三型聚丙烯管、无规共聚聚丙烯，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件。由于PPR管材是制作过程用不加入化学制剂，而其原料则只有碳、氢元素，没有有害有毒的元素存在，卫生方便，这种管材不仅用于冷热水管道，还可用于纯净饮用水系统。相比于其他塑料给水管，PPR管在使用中韧性好、耐冲击、耐热、耐压。在通过70℃的水、压力为1Mpa的条件下，能够保证技术规程中50年的使用年限。PPR管的最大特点是连接可靠。PPR管材具有良好的焊接、抗弯、抗折及防老化性能，这种管材、管件可采用热熔和电熔连接，使用操作较为方便，工人施工时只需使用热熔器将管材两端及管件进行热熔，待管件与管材达到热熔点时进行连接，冷却后管材连接可靠，其连接部位的强度甚至大于管材本身的强度。PPR管材的另一特点是环保，PPR废料经清洁、破碎后回收后，可再利用于管材、管件生产。回收料用量不超过总量10%，不影响产品质量。

2.PVC管

PVC其实是一种乙烯基的聚合物质，其材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC管材对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。以PVC塑料管为代表的塑料管道与金属管材比较，在民用给水中都具有耐腐蚀、不生锈、不结垢、重量轻(仅为金属管的1/6～1/10)、水流阻力小(输水能耗降低5%以上)、综合节能性好(制造能耗降低75%)、运输安装方便、使用寿命长的特点。根据欧洲各国长期的使用经验，PVC管材使用寿命在50年以上，我国现行规范规定PVC塑料给水管使用年限不小于50年，但PVC管材在制造过程中会加入铅的添加剂，或者有毒添加剂和增塑剂，这些添加剂在在加热过程中会渗出或者挥发，一般不于热水管道的选用，PVC管道焚烧或掩埋后，会造成对土壤和水源的污染。PVC管道在制作安装完成前应先测量好长度，下好料（需要增加连接管件的接口长度)。按照制作要求，用砂纸把PVC管材接口的内外侧清净打毛，涂上适量的合格的胶水，插入，干透即可加压试水。PVC管道在安装时也应注意温度。气温在5℃以下，不适宜施工此类管道，因为此时管道粘胶低温硬化很慢。容易造成漏水。而气温超过30°C以上时，PVC管道也不宜施工，因为此时粘胶硬化很快，PVC管道来不及插入就会硬结。

3.PE管

给水用PE管材是传统的钢铁管材、聚氯乙烯饮用水管的换代产品。PE管是一种好的管道，不仅应具有良好的经济性，而且应具备接口稳定可靠、材料抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀等一系列优点，同传统管材相比，PE管道连接可靠，因管道之间采用电热熔方式连接，管道接头的强度高于管道本体强度。PE管低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度范围内安全使用。冬季施工时，因材料抗冲击性好，不会发生给水管脆裂等现象。PE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。PE管是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。PE管道具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009。光滑的表现和非粘附特性保证PE管道具有较传统管材更高的输送能力，同时也降低了管路的压力损失和输水能耗。PE管道具有多种施工技术，除了可以采用传统的开挖方式进行施工外，还可以采用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工，这对于一些不允许开挖的场所，是唯一的选择，因此PE管道应用领域更为广泛。

总 结

综上所述，建筑及供水运营企业应正确地选用管道材料，发挥各种管材本身的特性，广大设计与施工人员应根据管网工程实际情况的要求，熟悉各种给水管材管的特性，方便施工，确保工程质量。