浅析球墨铸铁管在大口径给水工程中的应用

浅析球墨铸铁管在大口径给水工程中
的应用
摘要：本文介绍了球墨铸铁管的技术性能，对其在大口径给水工程的应用进行了分析，从管道铺设安装、承插口处拉力及借转角度控制、管道输水能力等方面进行了探讨，为球墨管在大口径给水工程施工提供参考。

关键词：球墨铸铁管；大口径；给水工程
1 球墨铸铁管的性能
球墨铸铁管是由硅、铁和碳等成分组成的合金，是在大于18号的铸造铁水中加入球化剂，再采用离心球墨铸铁机高速离心制成的材料，主要用于输水工程，是理想的给水管道材料。

大口径供水管网选材的要求是“费用低、内壁光滑、施工便捷、性能安全、耐久性强、承压能力强、便于运维、输水能力基本不变”。

目前满足此原则的材料常见的有球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管、钢管及预应力钢筒混凝土管等。

其中，钢管有很长的使用历史，它重量轻、适应能力强、施工便捷，但其易受环境影响且焊接耗时长。

球墨管是1950 年后慢慢发展来的材料，具有较强的延展性与强度，施工简单，内外承压能力强，机械性能良好，密闭好，耐腐蚀性，相同口径下的过水流量更大，综合考虑运维及造价，球墨管的性价比更高。

球墨铸铁管的类型有灰口铸铁管、连续球管、热模球管和水冷型球管等。

灰口铸铁管主要采用连续铸造法制作，此法不退火，因此延展性较低。

热模球管的制作也没有退火工艺，冷却慢，其延伸率≥5%。

而通过水冷型离心铸造法制作的水冷型铸铁管冷却速率快，退火之后，珠光体渗碳体很快变成铁素体，延伸率≥10%，延展性和韧性优良。

如表1所示，在各类球墨铸铁管中，水冷型球管的性能最优，其性能与钢管最相近，其延展性强、韧性大，遇到土地沉降变化或者外力作用有一定程度的伸
缩量，以防管道被破坏或受损，此外，施工时还可利用借转角度。

由此可见，球墨铸铁管在大口径供水管道的应用有利于提高工程施工和运维的可靠性和安全性。

表 1 各类球墨铸铁管的参数对比
2 球墨铸铁管在大口径给水工程中的应用
2.1 球墨铸铁管的安装
将球墨铸铁管运输到工地后，碎石垫层铺好再敷设管道。

首先，通过吊车将管道吊到沟槽中。

吊管时，为了保护管道及其外防腐，需将废旧橡胶垫放在钢绳与管道之间（见图1）。

钢丝绳要拴紧，吊起与放置过程应缓慢，以保护好管道。

安装前，使用绵纱布或者钢丝刷清洁好承口内表面和插口处外表面的污秽（见图2）。

然后，清洁干净橡胶圈并将其捏成“8”字或梅花形状置入承口内腔。

确认橡胶圈放置在正确的位置后，使用木锤轻轻敲击管道口内缘，确保橡胶圈全部置入承口的凹槽里。

再采用植物油润滑承口的橡胶圈与插口外表面，以便管道的安装，提高施工效率[1]（见图3）。

图1吊管时橡胶垫放置图2清理承口工作面
图3橡胶圈放置图4机具设备安装
为了承插口连接施工更顺利，在设置施工机具的过程中，要先把插口端置入承口里，同时插口要压在承口橡胶圈上，将倒链及钢绳连接好，再扯紧倒链，施工作业人员需同步在承口处使劲左右摇动管体直至承插口连接到位[2]。

此外，承插口间需有2毫米左右，且需确保橡胶圈离承口外缘的距离均相等[3]（见图4）。

2.2 承插口处拉力和借转角度控制
球墨铸铁管主要采用的T型接口在输水时接口的所受的内水压力几乎不变，但是承插口的空隙会逐步变大。

若使用管道支墩来支撑管道输水时的水平推力，则支墩的体积需很大，在城市地下空间紧张、管线密集、有规划控制下将难以实现。

所以，球墨铸铁管应用在大口径给水工程时管线要避免角度的大转弯，应利用承插口的借转角来渐渐过渡。

2.3 管道输水能力对比分析
决定管道输水能力的主要因素为管道水力半径及粗糙系数等。

根据规格标准，公称直径为DN2000的球墨铸铁管过水断面直径是2019mm，而钢管的只有1958mm，依据管道输水公式得出，球墨铸铁管的过水断面比同规格钢管的大。

如表2所示，球墨铸铁管内径比同规格钢管的大。

另外，球墨铸铁管的内衬都在工厂里通过机械方式实施，但钢管内衬可能会进行现场喷涂，因此，钢管的内表面粗糙系数比球墨铸铁管大。

综上所述，在管道输水能力方面，球墨铸铁管优于钢管。

表2球墨铸铁管和钢管的内径对比
3 结束语
球墨铸铁管已广泛应用于大口径给水工程，大量工程研究与实践表明球墨铸铁管是理想的大口径给水工程选材，为城镇给水的安全运行提供了可靠的保障。

参考文献
[1]孙文慧,陈爽,相国.缩短大口径球墨铸铁管承插安装时间探析[J].山东水利,2021(02):36-37.
[2]张志伟.大口径球墨铸铁管道水压试验技术研究[J].北京水务,2021(01):58-61.
[3]吉利军.大口径给水球墨铸铁管的水压试验流程及要求[J].中华建设,2021(01):99-100.。