1、離心球墨鑄鐵管離心球墨鑄鐵管(下稱球鐵管)具有鐵的本質，鋼的性能，高強度、高延伸、耐腐蝕，是城市供水和低壓供氣的首選管材。球鐵管是供水管網中使用量最多的一種管材，球鐵管自20世紀40年代發明至今近60年歷史。國外從二十世紀六十年代以來就得到迅速的發展，目前世界的球鐵管產量約800萬t，其中歐洲160萬噸，北美250萬噸，南美25萬噸，中東20萬噸，澳洲10萬噸，亞洲330萬噸。一、國內外生產概況：國外生產概況：國外工業發達國家從六十年代開始逐漸淘汰了普通灰口鑄鐵管，普遍采用了球鐵管，法國莫松橋公司、日本久保田公司為世界上規模較大，技術先進的球鐵管生產廠家。目前國外球鐵管鑄造技術主要是采用的水冷

2、金屬型離心鑄管技術；對大口徑管用熱膜法或樹脂砂襯離心鑄造技術。國內生產概況：據不完全統計，原有鑄鐵管生產廠家達200多家，絕大多數廠家是用連續鑄造工藝。1983年，邢臺鋼鐵廠首先引進了熱模離心鑄管工藝。1998年，新興鑄管集團公司利用自主技術開發的特大型熱模離心球墨鑄鐵管生產技術，生產出了長8000mm，直徑為2000mm的球墨鑄鐵管，應用于太原引黃工程。近10多年來，我國鑄鐵管廠家進行了技術改造，鑄造方法由連續鑄造轉向離心鑄造，連續鑄造工藝已基本被淘汰。尤其是進入90年代，我國離心球墨鑄鐵管進入高速發展階段，目前我國已經明令淘汰灰鑄鐵管，給離心球墨鑄鐵管帶來良好的發展機遇，至2007年國內生

3、產廠家約30余家，110多臺離心機，口徑DN802200mm，產能約300萬噸。2006年離心球墨鑄鐵管和球鐵管件的出口量已達43.48萬t，使我國球鐵管鑄造技術，已趕上及達到國際先進水平。二、優良的性能球鐵管具有鐵的本質，鋼的性能，高強度、高延伸、耐腐蝕，是當今世界安全可靠用于輸水供氣的最佳選擇。國內有關部門對1988年至1990年間30個主要城市供水管材發生的爆管、斷管、泄漏等事故進行了統計，統計結果表明：平均事故率球鐵管0.14次/Km，灰鑄鐵管0.55次/Km，鋼管0.5次/Km。預應力管0.54次/Km，石棉水泥管1.72次/Km，塑料管4.68次/Km。球鐵管平均事故率最低，是灰鑄

4、鐵管和鋼管平均事故率的1/4，是塑料管平均事故率的1/33。表1 19881990年間30個城市使用幾種管材發生事故的情況名稱總長度(km)發生事故(次)平均事故率(次/km)總次數爆管折管口漏其它球墨鑄鐵管163.1424-1950.14灰口鑄鐵管22054.471220911572234468941290.55鋼管775.504572357812960.59預應力砼管2587.321394108599093180.54石棉水泥管98.70172289819251.72塑料管318.7114948492103111244.681、優異的綜合力學性能a）球鐵管最小試驗壓力、延伸率和爆破水壓表2

5、 球鐵管最小試驗壓力和延伸率規格試驗壓力/MPa延伸率/%規格試驗壓力/MPa延伸率/%803005.010110020002.573506004.010220026001.8770010003.210表3 不同管徑的爆破水壓DNK9管最小壁厚 (mm)P1(bar)P2(bar)804.84112401004.83411921504.82371382004.91851093005.6144924006.4125865007.2114826008.0106797008.8100778009.6957590010.49274100011.29074120012.88672140014.48371

6、160016.08171180017.67970200019.27870注：P1-最小壁厚爆破水壓，抗拉強度420MPaP2-最小壁厚減2mm爆破水壓，抗拉強度420MPab）離心球墨鑄鐵管和鋼管比較。表4 力學性能比較項目離心球墨鑄鐵管鋼管抗拉強度/Pa4.2×1084.0207×108水壓試驗/Pa3.9227×1083.9227×108伸長率/%1024耐腐蝕性能好差比較可知，離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優于鋼管，實踐應用證明，離心球墨鑄鐵管使用壽命基于不同的使用條件可達50100年，是鋼管的35倍。表5 球鐵管、鋼管的總體特點對比管材優點缺點球鐵管

7、1、耐內壓強度高且能耐腐蝕；2、富有強韌性，耐沖擊強度大；3、機械接頭的可撓性與伸縮性；4、接頭施工方便；5、對于正常條件的土壤，無需再作專業的砂土管基，并且可使用掘出的土壤回填；6、霎頭種類多。1、彎頭、三通處需打水泥固定臺防護。鋼管1、耐內壓強度高；2、富延展性，耐振動及沖擊；3、接頭可焊成一體，無須防止脫離。1、容易腐蝕；2、接頭焊接、敷設防銹層費時，費用較高，涌水地帶施工困難；3、為抵抗溫度變化，需設置可撓管；4、大口徑管容易鹿茸平；5、由于接頭鋼性，克服變形需使用沙子鋪底，且要求用細沙回填并夯實。鋼管在安裝施工時采用現場焊接，為剛性聯接。這種聯接方式使本來就很棘手的防腐技術更增加了難

8、度，防腐質量難以保證。同時鋼管焊接后形成一條很長的導電體，在城鎮地下雜散電流和泄漏電流作用下，使鋼管產生電腐蝕現象，加劇了對鋼管的腐蝕速度。這就是鋼管埋于地下壽命只有1525年的主要原因。如果將鋼管埋于腐蝕性強的土壤中，其壽命會更低。c）離心球墨鑄鐵管與塑料管部分性能對比表6 球鐵管與塑料管的部分性能對比管子公稱內徑mm100200300400500600700800壁厚mm球鐵管8.19.09.910.811.7塑料管6.312.820.125.531.740.245.351.0重量kg/m球鐵管15.832.353.880.3111.5147.0187.1232.0塑料管

9、2.088.2221.234.052.584.4107.0136.0使用壓力MPa球鐵管5.05.05.04.04.04.03.23.2塑料管0.68壓力穩定性球鐵管使用壓力基本與年限及常規介質溫度無關塑料管隨年限與介質溫度提高，使用壓力明顯下降熱膨脹系數球鐵管11.5×10-6·K-1塑料管標準要求12.53×10-4·K-1，國外0.62.0×10-4·K-1管線必須考慮溫度補償塑料管的允許使用的壓力是隨著使用年限的增長和介質溫度的提高而降低。塑料管線被鼠類啃咬釀成事故的現象也是時有發生的。而這些缺陷對于離心球墨鑄鐵管材來說是不存

10、在的。d）離心球墨鑄鐵管與PCCP管對比表7 球鐵管與PCCP管的比較管子種類球墨鑄鐵管PCCP管備注承壓能力10.60.7單位重量13以DN1200為例，前者為420.1Kg/m，后者為1229 Kg/m運輸中損傷01015%柔性接頭轉角350最大1.50對地基要求低要求砂基或混凝土基，且平整PCCP管不適合于復雜地形注：以球墨鑄鐵管為基準進行對比水泥管價廉、耐腐蝕，過去曾用于輸水，近期主要用于污水的輸送上。但與球墨鑄鐵管相比，它仍有很多不足之處e）管材的管體強度對比表8 不同種管材的壁厚編號管子種類管子壁厚（mm）水泥砂漿厚度（mm）1球鐵管8.52球鐵管7.03水泥砂漿內襯球鐵管8.56

11、.04水泥砂漿內襯球鐵管7.06.05高級鑄鐵管11.56鋼管6.0圖1 管體強度2、抗震防凍性能優異球鐵管具有較高的承壓能力和一定的延伸率，又采用柔性接口，橡膠圈密封柔性接口的特點是軸向偏移角為3°5°，對于DN40DN300，不小于3°30；對于DN350DN600，不小于2°30；對于DN700DN2600，不小于1°30，T型柔性接口是滑入式接口的型式之一，該接口具有比剛性連接的管材更適應于管基局部不均勻沉降的特點，具有良好的密封性、延伸性，根據管徑的不同，管子偏轉角可達到14度，能吸收因地基沉降而產生的應力，避免管道破裂，接口的設計允

12、許一定拔出量，可以補償管線的熱脹冷縮，因此管線具有柔性結構，輸水供氣的安全可靠性大大提高，并且具有較強的抗震和防基礎下陷的能力，以及防止雨凍的現象。球墨鑄鐵管的接口類型較多，如果設計一條管線，可根椐地質報告提供的情況, 在管基土壤抗垂直承載力特差的局部地段，且置換也達不到設計要求時,在該地段設計時，可考慮選用一部分抗地基變動能力較強的自錨柔性滑入式接口的球管，這種接口的球管功能是使管線形成一種鏈式構造，從而在地基不良，發生大地震地情況下也能安全使用。表9 不同管徑的允許拔出量規格拔出量/mm規格拔出量/mm80186001910021700341502780039200259004925028

13、10005330028110061350281200704002114008245031150086500241600921979年6月12日宮城大地震后，日本自來水協會報告中的各種管材發生事故統計數據，表明球墨鑄鐵管損耗率最低(見表15)。表10 地震對各種管材損耗率統計表 管材球墨鑄鐵管鋼管灰口鑄鐵管PVC管每公里管道損耗率0.073、耐腐蝕性能好，使用壽命長球鐵管的耐腐蝕性主要取決于兩個方面：一是其金相組織中的球狀石墨質點形成一個惰性保護層，成為一個阻止進一步向內腐蝕的屏障，從而大大減緩了化學腐蝕的速度：二是接口的密封采用橡膠圈密封，它又起到了管與管之間絕緣體的作

14、用，防止了長電流的形成，使電腐蝕現象大大減弱。由于抗腐蝕能力的提高，也使球鐵管的使用壽命延長至50100年。1）球墨鑄鐵管本體在海水中的耐腐蝕性：浸入海水并進行機械攪拌，鋼管的腐蝕速度是球墨鑄鐵管的2倍，球墨鑄鐵管隨著時間的延長腐蝕速度降低，而鋼管不存在這種情況。表11 幾種管材的海水腐蝕比較管子種類不同浸入時間腐蝕量毫克平方分米天毫米年進入時間90天180天360天90天180天360天球墨鑄鐵管24.0220.0810.066灰鑄鐵管24.916.414.50.1270.0830.073鋼管30.220.727.30.1400.0970.130離心球墨鑄鐵管比其他材質

15、的鑄管，具有更好的耐腐蝕性能。2）球墨鑄鐵管本體大氣腐蝕試驗：ASTM（美國材料與試驗協會）在農村、海岸和工業等不同地區進行的球鐵和鋼的大氣腐蝕試驗也呈現出相似的規律。 表12 不同管材在不同地區的大氣腐蝕比較 試驗地區農村地區（微克平方分米天）海岸地區（微克平方分米天）工業地區（微克平方分米天）試驗地點StateCollegePointKeyesCalifKureBeackN.CNewyorkN.JE.Chicagolnd試樣種類狀態1年3年1年3年1年3年1年3年1年3年鐵素體球鐵鑄態9.01.04.82.2鐵素體球鐵加工2.2

16、9.05.08.81.013.51.7珠光體球鐵鑄態6.21.411.32.07.014.32.3珠光體球鐵加工5.08.23.07.0低碳鋼軋制9.73.024.421.73.414.73.83）球墨鑄鐵管防腐措施：管道埋設在土壤中首先受到土壤物理化學性質的影響，土壤的物理化學性質包括土壤性質、土壤類別、比電阻、含水量、PH值、植物根系、雜散電流及干擾電流和微生物繁殖情況等。從防腐機理上可將防腐涂層分為積極性防腐涂層和被動性防腐涂層。積極性防腐涂層防腐原理可分兩種：其一，改變其保護表面的電極電位，如水泥砂漿涂層可

17、升高金屬表面電極電位使其鈍化而不易被腐蝕；其二，降低涂層的電位使其低于管子金屬表面，達到保護金屬表面的目的（犧牲陽極）；被動防腐是將金屬與其腐蝕環境隔絕，防腐效果取決于防護材料的電絕緣性能和水密性。球鐵管在在產品出廠時，已經做好了防腐涂層，傳統的防腐工藝包括球鐵管外表面噴金屬鋅和涂瀝青。噴鋅加瀝青防護層具有兩個相輔相成的防腐機理。其一，鋅層的均勻腐蝕在鑄管表面形成穩定的鋅鹽保護層，即使在金屬鋅完全消耗后，鋅鹽保護層也能為管子表面提供長時間的有效防護；其二，鋅與鐵之間的電化學反應產生的電流作用使破損涂層產生自我修復機能。在施工時，不必再做額外的防腐，可以直接安裝。 另外，可根據用戶的不同要求，提

18、供不同內外涂層如外涂層：鋅環氧防腐漆外涂層、聚乙烯套、聚乙烯覆膜管、聚氨酯涂層、鋅鋁粉瀝青漆、鋅冷纏帶、鋅鋁合金環氧樹脂涂層、預裝隔熱層等；內涂層：水泥砂漿內襯、水泥砂漿內襯封面涂層、聚氨酯內襯、環氧樹脂內襯、環氧陶瓷內襯等。4、施工簡便、綜合工程造價經濟鋼管可有整個系列尺寸范圍的產品，在性能上無疑是球墨鑄鐵管的競爭對手。它已被廣泛采用于供水業中，有的單獨使用，有的和其它管材配合使用。但鋼管供水線的綜合成本限制了它的應用。表3是日本久保田公司試驗DN1000以下的球鐵管與鋼管的對比的結果。表13 球墨鐵管與焊接鋼管對比試驗結果材質材料費施工費維修費漏水率/公里·年球鐵管1005060

19、0100.01鋼管901001000.3表14 國內某工程不同方案造價(元米)比較方案灰口鑄鐵管DN300SDRII聚乙烯管315×28.6鋼管325×8K9級球鐵管DN300項目管材費254.45463.80218.89275.52管件費12.72230.1910.9413.77安裝費17.4031.4011.4031.40防腐費127.42合計284.52518.40388.65303.69使用壓力，MPa0.4使用壽命，年30502050鋼管安裝時采用焊接。這種連接方式，也使本還是問題的防腐技術增加了難度。天津1983年引灤工程使用兩條鋼管供水線，由

20、于沒采用昂貴的陰極保護，而只使用“三油二布”石油瀝青防腐，現由于沿線地理環境惡化（水質的PH值在5.56.0，土壤比電阻410·M及細菌腐蝕），以及難于維修等原因，防腐層已老化，無防腐作用可言，管壁平均減薄0.5mm,在焊縫周圍有達直徑15mm的深坑，坑深大于7mm，即年腐蝕0.4mm。原管壁厚1820mm，若再不采取額外措施，其壽命為25年。5、接口型式球鐵管接口型式種類很多，接口為整體鑄造，可滿足不同的需要，每種接口在應用之前，必須經過嚴格的型式試驗：表15 不同管徑的接頭安全性標準規格DN80DN200DN400DN800DN1600PFA（bar）8562423227PMA（

21、bar）10274513832PEA（bar）107100564337偏轉角3o 303o 302o 301o 301o 30注：PFA PMA PEA表16 球鐵管接頭安全性型式試驗方法試驗項目試驗要求試驗條件1.正內靜水壓力試驗壓力：（1.5PFA+5）bar保壓時間：2h無可見滲漏接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應力接口最大尺寸公差最大偏轉角2.負內壓試驗壓力：0.9 bar保壓時間：2 h試驗期間最大壓力變化：0.09 bar接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應力接口最大尺寸公差最大偏轉角3.正外靜水壓力試驗壓力：2 bar保壓時間：2h無可見滲漏接口最大尺寸公差直線排列接口施加

22、剪切應力4.循環內壓24000次循環試驗壓力：PMA(PMA+5) bar之間無可見滲漏接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應力注：PFA-允許工作壓力。部件在持續運行中能承受的最大靜水壓力水壓。PMA-最大允許工作壓力。部件在運行中能經常承受的最大壓力，包括沖擊壓。PEA-最大允許現場試驗壓力。為保證管線的完整和密封性，新安裝的部件在相對短的時間內能承受的最大試驗靜水壓力。目前常用的接口T型接口柔性滑入式接口、柔性機械式K型接口、自錨式防滑脫接口、U型接口、頂管等圖2 柔性滑入式接口 圖3 機械柔性接口圖4 自錨式防滑脫接口 圖5 U型接口圖6 TD型頂管三、當前城鎮供水管網組成狀況當前城市

23、供水管網組成狀況，預示著球鐵管的發展前景，我國城市供水管網中，鑄鐵管占80以上，近幾年逐漸淘汰了灰鑄鐵管，大量使用球鐵管。我國臺北市至1996年敷設3412km管道中，球鐵管占84.82。日本東京市城市供水管網中，球鐵管約占90。美國近幾年內，年安裝供水管道23萬km，球鐵管占47.7。有關部門在2002年對全國592個城市供水使用管材進行了統計，球鐵管占10.05%，灰鑄鐵管占41.70%，鋼管占14.96%，預應力管占9.50%，石棉水泥管占0.83%，塑料管占8.80%。統計情況說明：10年來，雖然使用球鐵管的增長速度很快，正經歷著由球鐵鑄管代替灰鑄鐵管的轉變，但是球鐵管在實際使用中，所

24、占比重仍然偏低。與中國臺灣、美國、英國、法國、德國、日本相比，還有很大的市場發展空間。國內有關部門對1993年至2003年全國30個主要城市供水管材實際使用情況進行了統計。1993年全國30個主要城市共鋪設球鐵鑄管163Km，2003年30個城市共鋪設球鐵鑄管4595Km，增長了28.2倍，而灰鐵管只增長了2.8倍，塑料管增長了16.6倍。統計結果說明，球鐵鑄管正逐步成為城市供水和低壓供氣的首選管材。表17 日本鑄鐵管比例變化情況年 份1965197019751980灰鐵管（噸）193535260060773013730球鐵管（噸）29935502408521453752701球管比例（%）1

25、3.465.998.598.2在建設部城市供水行業2000年技術進步發展規劃中DN300DN1000mm，球墨鑄鐵管是理想的管材，確定這個規格段的球鐵鑄管作為今后城市供水管網的主要管材。在建設部城市供水行業2010年技術進步發展規劃及2020年遠景目標也指定球墨鑄鐵管是未來供水行業的主導管材。球墨鑄鐵管以其優良的機械性能、安裝簡易密封完美的接頭方式以及適用廣泛的防腐措施，越來越得到市場的認同。四、球鐵管在自然災害中的優異表現2008年初湖南發生凍雨自然災害期間，長沙水司進行了各種管道損壞搶修3001處，統計結果表明3001處中球墨鑄鐵管無一處，充分顯示了球墨鑄鐵管柔性接口熱脹冷縮性適應能力。據經濟參考報平時工夫到災時損失小，南昌“大災無大礙”報道，高