供水管网的管材综述

绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子；后者系指在钢筒内、外侧成型砼层后，在管芯砼外表面上缠绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子。前者采用离心工艺成型，口径偏小（DN≤1200mm），后者采用立式振动工艺成型，口径偏大（DN≥1200mm）。此种管材抗渗压力很高，工作压力通常为1.5～3.0MPa，可达5.0MPa.此种管材的 管径范围是DN400～4000mm，最大可达DN7600mm.在行业标准中，产品型号以代号PCCPL表示内衬式结构；以代号PCCPE表示埋置式结构。管子压力级别以静水压力将产品分为九级（0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0Mpa），以大写罗马字母表示。管子的产品标记以管子代号、公称内径、压力等级、行业标准号组成，如公称内径1600mm、静水压力为1.0Mpa、埋置式预应力钢筒砼管，则标记为 PCCPE 1600 Ⅳ JC 625 .埋置式PCCP生产线的关键设备有螺旋制筒设备、钢筒水压检验设备、管芯立式振动成型及蒸养设备、立式差速缠绕预应力钢丝的设备、立式辊射喷浆设备、承插口环成型设备（采用分层手工对接焊）、薄钢板埋弧焊设备。以上设备现国内均能自制，多数厂家仅焊接设备外购。

　　内衬式PCCP生产线，除山东电力管道工程公司有进口的螺旋制筒设备外，均采用平板直缝焊接卷筒设备，其它设备有钢筒卧式水压检验设备、管芯卧式离心成型设备、蒸养设备、卧式差速缠绕预应力钢丝的设备、卧式辊射喷浆设备、承插口环成型设备（采用分层手工对接焊）、薄钢板埋弧焊设备。

　　以上两条生产线的设备，主要是仿制美国“Ameron”公司的工艺。致于美国的“Price Brather”公司的工艺，采用平板直缝焊接卷筒设备，管芯成型、缠绕预应力钢丝、辊射喷浆等均采用卧式设备，承插口环成型采用了高频对接焊设备。

　　（3.2）预应力钢筒砼管的特点

　　A.此类管材由于管芯中嵌入了一层薄壁钢筒，实质上是一种钢板与预应力砼的复合管材，它比一阶段、三阶段预应力管具有较好的抗渗性。

　　B.此类管材由于承插端的工作面是定型钢制口环，几何尺寸误差小，承插工作面间隙仅1-2mm，O型胶圈占满凹型槽内，密封性能良好，在内水压力下，胶圈无法冲脱，往往滴水不漏，从而改善了一阶段、三阶段管胶圈安装不到位则容易冲脱、承插口容易滴水的问题。

　　此类大口径管材的承插口，可设计成双胶圈，在逗管后可在承插口双胶圈之间的小孔处，用小型人工试压的方法检验接口的密封性，有利及早发现问题，及时进行返工。致于接口试压后，管道可免作水压检验的问题，在一些水司目前还有保留看法。

　　C.此类管材的承插接口是半柔性接口，尽管承插钢制口环作了卫生级的环氧树脂刷涂，通常为1道底漆、2～3道面漆，刷涂总厚度≥0.4mm.若是采用非卫生级的带锈防锈漆是欠妥的。

　　建议在钢制口环与钢筒焊接成型后，就在口环工作面除锈，刷涂底漆，而在管材成型后再补刷底漆、刷面漆，效果较好。刷涂环氧树脂的防腐效果与钢板端面除锈的效果关系密切，防腐作业往往在管材最后一道工序完成，除锈方式受多方面的限制，毕竟会影响效果。管材承插逗接后，在接口内外间隙处要用水泥砂浆灌注封口，钢板则在高碱度的钝化区内，从而不易发生腐蚀。

　　但半柔性接口承担不均匀沉降引起接口处的应力集中，将比柔性接口较大，故管道基础及管胸腔的回填，比一阶段、三阶段预应力管要求较严，通常在较硬的沟底应作砂垫层。如同一阶段、三阶段预应力管在逗管前，沟底是要挖接头坑的。

　　D.此类管材承内水压力高、埋土深度大，由于管材是复合管材，承受内水压力可达2-3Mpa，最高可达5Mpa，由于预应力钢丝可多层重叠，故可适应埋土的较大深度。

　　E.此类管材可适应腐蚀性土壤的恶劣环境，在一般性土壤中敷设，由于砼、砂桨使钢筒四周受高碱性环境保护，钢材处于钝化状态，可以减缓腐蚀。若埋设在腐蚀性强的土壤中，通常管外壁应作防腐处理，必要时将管体之间的钢筒端面用导线连接在一起，采取牺牲阳极的阴极保护措施进行更好的保护，此类管材采用阴极保护方法比一阶段、三阶段预应力管更容易实施，这也是此类管材的一个优点。

　　F.此类管材的管件配套齐全、简便、可靠。在推广使用一阶段、三阶段预应力管时，成都水司已成熟地采用相应的专用管件，引接分支管一律使用套管三通后开孔措施，从而使预应力管可用于配水管线上，而不依赖大量金属配套管材转换，既方便、可靠，又节省造价，这一经验在预应力钢筒砼管道上可以同样适用。由于此类管材具有钢板口环及钢筒，使推广复合转换管件的接口性能可靠，若在工厂里管材开孔接分支时，只要在钢筒上作加强处理，可免用套管三通，节省费用，这对此类管材的推广使用将是重要的因素。

　　G.此类管材虽属非金属管材，但它是复合管材，埋于土中容易巡管定位。

　　（3.3）预应力钢筒砼管使用中的注意事项尽管在前面述及了此类管材的特点，使用它的工程造价虽比三阶段预应力管高，但它的综合质量比后者强得多；它的工程造价比钢管低，它的敷设速度、防腐性能等方面比后者好，它是大口径输水管材中比较理想的管材。在选用此类管材时希能关注以下问题：

　　A.采购须知采购合同中明确以下技术参数及要求：管径、管材长度、工压、覆土深度、地面荷载、土壤类别、土壤腐蚀性、密封胶圈具体要求（单条或双条）、运输中的护管措施（包括二次搬运）、到货日期、数量、价格、验管细则等。

　　B.验管质控要点在管材运至目的地时应进行以下质检：管径、管材长度、工压、标记、制管日期、管内外表面质量（应包括平整度，无残缺、裂缝、空鼓、剥落、浮渣、露石，承插口金属面防腐良好及光洁、无脏物）、砼与钢筒之间无裂隙现象。

　　此类管材的空鼓问题是至关重要的，若钢筒与砼之间出现空鼓或裂隙，将会使接触钢筒面砼中的碱析出，最终导致钢筒锈蚀，管材报废。尤其是离心成型的的管材，更应加强这方面的管理与检查。

　　砼与水泥砂浆表面出现裂缝是常见的，若管子内表面出现的纵向裂缝宽度小于0.1mm，裂缝轴向长度小于150mm；螺旋状和环状裂缝宽度小于0.25mm；距管端300mm以内的环向裂缝宽度小于0.4mm时通常是容许的。若管子外表面裂缝宽度小于0.8mm，裂缝轴向长度小于管子周长且小于2m时是允许的。它在管道覆土及通水后会自行愈合，否则应修补 ；若管子内表面出现的纵向裂缝宽度大于0.5mm时，该管应报废。

　　C.管材苯重不是管道安装的重大障碍此类管材的重量类同三阶段预应力管，比其它管材重，在山区人工安装时是困难的，但在平原地区采用机械化安装时，问题就不那么严重，这是由于大口径管道安装都得用起重机械的。

　　D.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。

　　E.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。

　　F.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。

　　G.此类管材类同一阶段、三阶段预应力管，在敷设中每根管材可弧形借转一定角度，DN600～1000mm时允许相对转角1.5°；DN1200～2000mm时允许相对转角1.0°；DN2200～3000mm时允许相对转角0.5°。借转时，亦是轴向逗管，然后借转。借转角度过大，使承插口环相碰，在受力状况下容易产生应力腐蚀，管道损坏。

　　3.4 塑料管3.4.1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。�バ滦薅┑母�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.��

　　（1.3）交联聚乙烯管（PEX）交联聚乙烯是通过化学或物理方法，使普通聚乙烯的线性分子结构改性成三维交联网状结构，从而具有优良的温度适应性（-70～110℃）、耐压性（爆破压力6MPa）、稳定性和持久性、而且具有无毒、不滋生细菌等优点。但交联聚乙烯管内存水较久，略带异味。��

　　交联聚乙烯的关键指标是交联度。德国工业标准16892规定必须大于65%.�ソ涣�聚乙烯管的制造通常有化学交联和物理交联两种方法。其中化学交联又分一步法和二步法两种。一步法是在聚乙烯原料中加入催化剂（硅烷、过氧化物）、抗氧剂，在挤出机挤出过程中交联，制造出交联聚乙烯管；二步法是先制造出交联聚乙烯A、B料，然后挤出交联聚乙烯管。物理交联方法，是聚乙烯原料通过传统方法制造成管材，然后通过电子加速器发出电子射线或钴60-γ射线照射聚乙烯管，激发聚乙烯分子链发生改变，产生交联反应，制造出交联聚乙烯管。�フ庵饕�用于室内热水管道和地面辐射采暖管道上。国内PEX管的供货规格在de10-32mm之间，少量达de63mm，交联聚乙烯原料需进口。连接管件一般采用夹紧式铜制接头或卡环式铜制接头，也有用ABS管件、聚甲醛管件、超高分子聚乙烯管件。��

　　（1.4） 改性聚丙烯管��

　　聚丙烯管（PP）虽然无毒，价廉，但抗冲击强度差，作为供水管材不理想，通过共聚合的方式使聚丙烯改性，提高了管材的抗冲击强度等性能。改性聚丙烯管有三种，即均聚共聚聚丙烯管（PP-H）、嵌段共聚聚丙烯管（PP-B）、无规共聚聚丙烯管（PP-R）。此类管材柔软、易于安装、密封性好、耐腐蚀。管件的连接采用熔接方式。PP-R管是第三代改性聚丙烯管，是用无规共聚法使PE在PP分子链中随机地均匀聚合，比其PP-B具有较好抗冲击性能、耐温度变化性能和抗蠕变性能。主要用于室内冷热水管道及地面辐射采暖系统。目前国内产品规格在de20～63mm之间。

　　（1.5）ABS管��

　　ABS管是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚物组成的热塑性塑料，具有质优耐用的特性。其中丙烯腈具有耐热性、抗老性、耐化学性；丁二烯具有耐撞击性、高坚韧性、低温特性不变的性能；苯乙烯具有施工容易及管面光滑之特性。管件连接采用冷胶溶接法，一般用于室内热水管道及水处理加药管道等方面。��

　　（1.6） 聚丁烯管（PB）聚丁烯管是一种高分子惰性聚合物，它具有很高的耐温性（可在-20℃～95℃之间安全使用）、持久性、化学稳定性、可塑性、具有独特的抗蠕变性能，无味、无毒的绿色环保材料，这种管材原料需要进口，据悉世界上能生产PB树脂的也只有两家公司。��PB管与管件的连接方式有三种方式，即铜接头夹紧式连接、热熔式插接、电熔合连接，主要用于室内冷热水及采暖供热管道上。

　　据相关资料报导，于70年代PB管广泛使用的美国，近十年管道出现了一系列快速开裂的爆破事故，这种事故是管材本身原因还是聚甲醛制造的管件质量问题尚无结论，据称美国已禁止推广使用此类管材，这应引起我们的注意。

　　（2）复合式管材��

　　（2.1） 铝塑复合管（PAP）铝塑复合管是通过挤出成型工艺而制造出的新型复合管材，它由聚乙烯层（或交联聚乙烯）——胶粘剂层——铝层——胶粘剂层—聚乙烯层（或交联聚乙烯）五层结构构成。其中铝层分搭接焊、对接焊成型工艺。

　　管件连接主要是夹紧式铜接头，用于室内冷热水管道及地面辐射采暖系统上，目前市场上供货的规格在de14～32mm之间。由于铜接头价格贵，还缩小过水断面，通常在室内安装时利用管材的柔软性，各用水端直接从主管分配器连接，减少接头数量及维修概率。

　　（2.2）铝衬塑管铝衬塑管材是指铝合金管材内衬聚乙烯管或聚丙烯管，它是一种双层结构的铝塑复合产品，目前市场上的规格在de10～65mm之间，主要适用于室内冷水管道。

　　与管材配套的管件也是双层结构的铝衬塑复合管件，它是一种采用胶圈密封的快装管件，这种管件由管件主体、密封卡套、锁紧环、锁紧螺母四部分组成。

　　管材及配套管件外形美观，对于室内明设的供水主管、支管均可选用，管道拆装方便，输送

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