【摘要】随着国家经济的发展,矿产资源开发的力度也越来越大,许多资源丰富却因干旱缺水而导致无人问津的荒凉之地,逐渐变为热土,开发的第一步就要解决水的问题,而长距离管道输水,则是干旱地区引水方式的首选,选用何种管材,则决定着工程的安全性和经济性。
【关键词】管材性能造价选择
一、常用管材
输水管材一般分为金属管材、非金属管材和复合管材三大类:常用的金属管材有普通焊接钢管和离心球墨铸铁管;常用的非金属管材有各种玻璃钢管、塑料管和混凝土管;常用的复合管材有钢塑复合压力管和各种钢骨架塑料复合管。下面介绍几种目前在国内应用广泛、市场上十分畅销、大家比较认可的管材。
1.普通焊接钢管（SP）
耐腐蚀性:管材虽然耐腐蚀性能较强,但内、外壁仍需做防腐处理;卫生特性:内衬水泥砂浆易结垢,对水质有一定影响;水力特性:内衬粗糙系数n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:一般采用现场焊接,密封性能优;安装性能:管长≤12m,自重较大,接口少但需要焊接,敷设要求低,安装性能良;力学性能:强度、韧性、抗冲击等性能优,但刚度较差,承压较高;抗震性能:管材强度高、韧性好,可承受高压,抗震性能优;安全程度:不会漏水,不会爆管,安全程度高;使用寿命:估计＜25a。
可见其最大优点是力学和机械性能优越、强度高、承压大,最大缺点是不耐腐蚀,故必须对内、外壁做防腐涂层,且在计算壁厚时,应考虑2mm厚腐蚀余量。钢管防腐质量、尤其现场焊缝防腐质量,对安全运行、使用寿命影响较大。
2.离心球墨铸铁管（DIP）
耐腐蚀性:管材虽然耐腐蚀性能较强,但内、外壁仍需做防腐处理;卫生特性:内衬水泥砂浆易结垢,对水质有一定影响;水力特性:内衬粗糙系数n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:采用橡胶圈柔性接口,密封性能良;安装性能:管长≤6m,自重大,接口多但方便,敷设要求较低,安装性能良;力学性能:强度、刚度、韧性、抗冲击等性能优,承压较高;抗震性能:采用柔性接口,管材强度高,韧性较好,但不能弯曲,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度较高;使用寿命:接近50a。
3.夹砂玻璃钢管（FRPM）
耐腐蚀性:管材本身抗腐蚀,不需要做任何防腐处理;卫生特性:管材环保卫生,内壁不结垢,对水质无影响;水力特性:内壁粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用丝扣活接头连接,密封性能优;安装性能:管长≤9m,自重轻,接口较少且方便,敷设要求较高,安装性能优;力学性能:强度、刚度、韧性等性能优,承压极高;抗震性能:管材强度高,且有一定柔性,抗震性能优;安全程度:不会漏水,很难爆管,安全程度高;使用寿命:设计50a。
4.塑料合金玻璃钢复合管
耐腐蚀性:管材本身抗腐蚀,不需要做任何防腐处理;卫生特性:管材环保卫生,内壁不结垢,对水质无影响;水力特性:内壁粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用双“O”形橡胶圈柔性接口,密封性能良;安装性能:管长≤12m,自重轻,接口少且方便,敷设要求高,安装性能良;力学性能:强度、刚度、韧性等性能良,但不耐撞击,承压较高;抗震性能:采用柔性接口,管材强度较高,有一定柔性,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度较高;使用寿命:设计50a。5.涂塑复合钢管（PSP）
耐腐蚀性:基管易腐蚀,但内、外壁涂塑后耐腐蚀性能大幅度提高;卫生特性:内壁涂塑后不结垢,对水质无影响;水力特性:内涂粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用卡箍件柔性连接,密封性能优;安装性能:管长≤6m,自重较大,接口多但方便,敷设要求低,安装性能良;力学性能:强度、韧性、抗冲击等性能优,但刚度较差,承压较高;抗震性能:采用柔性接口,且管材强度高、韧性好,抗震性能优;安全程度:很难漏水,不会爆管,安全程度高;使用寿命:估计＜50a。
涂塑复合钢管是以焊接钢管为中间层,聚乙烯或环氧树脂为内外层,采用专用热熔胶,通过挤出成型方法复合而成,实际上是已做好防腐涂层的焊接钢管。由于防腐质量上乘、涂层光滑,其耐腐蚀性能大幅度提高、水力特性大为改善,几乎可以与塑料管篦美。
6.钢骨架聚乙烯塑料复合管（SRPE）
耐腐蚀性:管材本身抗腐蚀,不需要做任何防腐处理;卫生特性:管材环保卫生,内壁不结垢,对水质无影响;水力特性:内壁粗糙系数n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用电热熔连接方式,密封性能优;安装性能:管长≤12m,材质轻,接口少但需要电熔,安装性能优;力学性能:韧性、抗冲击性能优,强度、刚度等性能良,承压较低;抗震性能:管材强度较高,抗冲击和不均匀沉降,抗震性能优;安全程度:不会漏水,很难爆管,安全程度高;使用寿命:预期50a。
此管材是以低碳钢丝绕焊成型的网状骨架（内侧为线形经线、外侧为环状纬线）为增强相、以中密度或高密度聚乙烯热塑料树脂为基体,通过挤出成型方法复合而成,其力学、水力、卫生、防腐、密封、安装、抗震等性能优越,最大缺点是耐温性能较差。该管材一般采用热熔连接,根据行业标准CJ/T123-2004,管径≤600mm、管长≤12m,公称压力与管径相关。
二、性能比较
其上述管材的性能比较来看,塑料合金玻璃钢复合管、钢骨架塑料复合管与涂塑复合钢管的的综合性能明显占有优势,离心球墨铸铁管的综合性能次之,普通焊接钢管和夹砂玻璃钢管的综合性能相对要差一些。
三、造价比较
在管道规格相同前提下,综合造价钢骨架塑料复合管＞塑料合金玻璃钢复合管＞涂塑复合钢管＞离心球墨铸铁管＞普通焊接钢管＞夹砂玻璃钢管,最低与最高管材之间综合造价大约相差50%。
四、选择原则
1.应根据建设项目的重要程度、输水距离、敷设根数、管道规格、压力大小、外部荷载、地质地形、地震烈度、管材性能以及及有无调节设施等综合分析后确定。
2.在满足安全耐久、经济合理、环保卫生、节约电能、接口可靠、施工方便、维护容易的前提下,力争体现“以塑代钢、节约钢材”的精神,尽量不要与国家的产业政策相抵触。
3.兼顾市场供应、建设工期、运输距离、施工季节等因素。