供水管网的管材选择

供水管网的管材选择
提要：本文阐述了供水管网的功能要求；扼要叙述了管材的类别及适用范围；具体讲述了各类管材的特点及质量情况；并对各类管材从水力条件、物理性能、价格、工程造价等方面进行了比较，提出了推荐性建议。

关键词：供水管网；适用范围；特点质量；建议。

随着邹平县经济的迅猛发展，各行业对供水的需求越来越高，近年来通过实际运行及对各种管材的应用，总结了几点经验和大家一起探讨。

一、供水管网的功能要求
供水企业的根本任务是向用户提供清洁用水，连续供应有压力的水，同时降低供水费用。

为此，供水管网作为供水系统的重要环节，对于它的硬件有以下五点要求：
(一)、封闭性能高
供水管网是承压的管网，管道只有良好的封闭性，才是连续供水的基本保证。

(二)、输送水质佳
自水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天。

管网实际上是一个大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，有可能产生新的反应，这些反应有生物性的、感官性的以及物理化学性的。

因此要求管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。

(三)、水力条件好
供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失，确保服务水头。

(四)、设备控制灵
一个城市的供水管网，管道总长度少的有数十公里，多的达数百公里，在这样的大型供水管网中有成千上万个专用设备，维持着管网的良好运行。

在管网上的专用设备包括：阀门、消火栓、通气阀、放空阀、冲洗排水阀、减压阀、调流阀、水锤消除器、检修人孔、伸缩器、存渣斗、测流测压装置等。

这些设备的完好是保证管网运行畅通、避免污染的前提。

(五)、建设投资及运行费用低
供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50％～70％，因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模，恰当选用管材及设备是管网合理运行的保证。

二、管材类别
(一)、金属管材
1、钢管(SP)
钢管主要有适用于大口径管道的钢板螺旋焊管、适用于中小口径管道的无缝钢管。

2、铸铁管(CIP)
主要为球墨铸铁管。

（二）、非金属管材
1、水泥压力管
(1)、自应力管(SSCP)在小城镇及农村用于中小口径管道；
(2)、预应力管(PCP)
包括管芯缠丝预应力管(又称三阶段管)(CTPCP)、振动挤压预应力管(又称一阶段管)(PVCP)、预应力钢筒砼管(PCCP)，适用于大中口径管道。

其中预应力钢筒砼管是前者的新一代产品。

2、塑料管
(1)、热塑性塑料管
包括硬聚氯乙烯管(UPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)(适用于中小口径管道)。

(2)、热固性塑料管(GRP)
GRP管又称玻璃纤维增强树脂塑料管或玻璃钢管。

玻璃钢管或加砂的玻璃钢管又分两种成型方法，即离心浇铸成型法(Hobas法)及玻璃纤维缠绕法(Veroc 法)，GRP管在大口径工业用水管道上、排污管道及源水管道上有较大的适用前景。

三、管材适用性概述
（一）、钢管
钢管通常选用Q235B(A3)镇静钢钢板制作，它的强度高，管材及管件易加工，管厂建设周期短，特别是地形复杂的地段，一般采用钢管。

但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，在地下水位较高时，可采用胶圈柔性接口措施克服这一困难，与水泥压力管相比，造价较高。

（二）、铸铁管
铸铁管是供水管网中使用量最多的一种管材。

1、管材分析
球墨铸铁管是供水管网的主要管材
（1）、球墨铸铁管内衬了水泥砂浆，管内输水符合卫生要求；若输送水的水质不稳定，则砂浆内表面应刷涂卫生级树脂保护，从而并不比非金属管材差。

球墨铸铁管可承受内水压力超过2.0Mpa以上，它比非金属管材强。

球墨铸铁管系柔性接口，折装方便、承受局部沉陷的能力好，特别在有地下水或管内有少量余水的状况下维修容易，它比非金属管材维修难度小。

球墨铸铁管通常有50～100年的使用寿命，比化学管材及钢管使用寿命长。

以上所述，球墨铸铁管是城市供水管网的主要管材，在国外DN50～2900mm 之间均有球墨铸铁管的产品，在国内DN100～2200mm之间也有球墨铸铁管的产品，但并不说明城市供水管网要使用单一管材，其理由如下：
（2）、DN≥1400mm及DN≤200mm的球墨铸铁管，铸造难度大、相对价格高。

（3）、大口径球墨铸铁管的管件，铸造难度大、相对价格高。

（4）、大口径球墨铸铁管管壁簿，承、插口端容易变形，影响管道敷设。

综上所述，在国内各城市供水管网中，球墨铸铁管目前宜适用于DN300～1200mm之内。

（三）、水泥压力管
1、自应力管
自应力管是用自应力砼并配置一定数量的钢筋制成的。

制管用的自应力水泥是用425号或525号普通硅酸盐水泥、325或425号矾土水泥和二水石膏，按适当比例加工制成，所有钢筋为低碳冷拨钢丝或钢丝网。

国内生产的自应力管规格主要在100～600mm之间，由于工艺简单，制管成本较低，有100多个生产厂家，年产量近1000km，但由于容易出现二次膨胀及横向断裂，目前主要用于小城镇及农村供水系统中。

2、预应力管
预应力管包括一阶段管、三阶段管、预应力钢筒砼管。

管道铺设的主要问题：
（1）、管沟基础是重要条件
此类管材是半柔性接口，它要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂夹石过渡层，使管道敷设过程中较少产生局部应力集中。

因此在敷设此类管材时，不重视管基处理是不好的，当然其它管材敷设中，管基处理同样也不可忽视。

（2）、管材不应闲置过久
购置的管材应力求尽早敷设，闲置于堆场数月时，应定期用水喷洒，不使砂浆与砼干裂；闲置过久又未喷水养护，管材质量会受严重影响，甚至报废。

复合式钢板、砼管件运至工地以及安装过程中，均应用湿麻袋遮盖保护，定期洒水养护。

（3）、主管道水平向引出分支短管时，应配法兰盘，以便与分支管的平承柔性接口组合，通过柔性接口，使分支管道局部沉降时不使主管分支开孔部位承受过大的弯矩应力与剪切应力。

对于较大的分支管，主管分支口部位的背向应作挡墩。

（四）、塑料管
1、热塑性塑料管
市场上的热塑性塑料管大体上分两大类别，也就是单一材质的塑料管及金属、塑料复合的管材。

（1）单一材质的塑料管
（1.1）聚氯乙烯管(PVC)
在给排水管道上主要使用的是不增塑的硬聚氯乙烯管(UPVC)，通常用于冷水管道上。

另外，氯化聚乙烯管(CPVC)是通过氯乙烯树脂加工而得的一种耐热性好的塑料管，具有较好的耐热、耐老化、耐化学腐蚀性能，它特别适用于输送热水、污水、废液等介质。

UPVC管材通常可用粘接剂粘接，也可用胶圈柔性连接。

这种管材是国内推广使用最早的、目前使用量最大的塑料管材。

不少自来水公司已经把此类管材用于DN≤200mm的配水管道上，替代传统的灰铸铁管及镀锌钢管，但管材、管件连接基本上均采用胶圈柔性连接方式，该管材在de16-710mm之内均有产品，在实践中发现此类管材较脆，在不均匀受力条件下容易爆管。

（1.2）聚乙烯管(PE)
PE管材以密度区分，有低密度聚乙烯管(LDPE)、中密度聚乙烯管(MPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)。

LDPE管材的柔性、伸长率、耐冲击性能较好，耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好，主要用于农田排灌。

HDPE管具有较高的强度及刚度，MDPE管还具有良好的柔性和抗蠕变性能，后两种管材，特别是HDPE管广泛用于城市燃气及供水管道上。

新修订的给水用PE管产品国标中，采用高密度聚乙烯管，管材分PE63、PE80、PE100三个级别，它们在20℃下，在50年后还能保持最小强度达6.3MPa、8.0MPa、10.0Mpa，对于允许最大设计应力分别为5MPa、6.3MPa、8MPa。

目前国内产品的规格在de16～315mm之间，最大可达de630mm。

3、热固性塑料管
热固性塑料管(GRP)通常是指玻纤维增强树脂塑料管，又称玻璃钢管。

近几年国内有些厂家能自制设备，用往复缠绕工艺制造玻璃钢管。

一般而言，大口径玻璃钢管在源水引用管道上，国内外使用较多。

而在供水管网中使用较少。

四、管材的选择
管材选择的推荐性意见
管材选择的综合评价应进行技术经济分析，并从下五个方面评定：
(1)管材性能可靠，能承受要求的内压和外荷载；
(2)管材来源有保证，管件配套方便，运输费用低或管厂建厂周期短；
(3)施工机具及安装容易；
(4)使用年限长，维修工作量少；
(5)输水能力能长期保持相同条件下，工程及运行费用低。