供水管網的管材評述簡介：本文綜合評述了供水管網的管材使用情況。

關鍵字：供水管網管材供水企業的根本任務是向用戶提供清潔的飲用水，連續供應有壓力的水，同時降低供水費用。為此，供水管網作為供水系統的重要環節，對于它的硬件有以下五點要求：

（1）封閉性能高

供水管網是承壓的管網，管道只有良好的封閉性，才是連續供水的基本保證。

（2）輸送水質佳

自來水從水廠到用戶，要經過較長的管道，往往需要幾個小時乃至幾天。管網實際上是一個大的反應器，出廠水未完成的化學反應將在管網中繼續進行，并且含氯水與管壁發生新的接觸，產生新的反應，這些反應有生物性的、感官性的以及物理化學性的。因此要求管道內壁既要耐腐蝕性，又不會向水中析出有害物質。

（3）水力條件好

供水管道的內壁不結垢、光滑、管路暢通，才能降低水頭損失，確保服務水頭。

（4）設備控制靈

一個大城市的供水管網，管道總長度少的有數百公里，多的達數千公里，在這樣的大型供水管網中的有成千上萬個專用設備，維持著管網的良好運行。

在管網上的專用設備包括：閥門、消火栓、通氣閥、放空閥、沖洗排水閥、減壓閥、調流閥、水錘消除器、檢修人孔、伸縮器、存渣斗、測流測壓孔等。這些設備的完好是保證管網運行暢通、安全供水、避免污染的前提。

（5）建設投資省

供水管網的建設費用通常占供水系統建設費用的50%-70%，因此如何通過技術經濟分析確定供水管網的建設規模，恰當選用管材及設備是管網合理運行的途徑。2、管材類別2.1金屬管材

（1）鋼管（SP）

鋼管包括：鋼板直縫焊管與鋼板螺旋焊管（適用于大口徑管道）、無縫鋼管（適用于中小口徑管道）、不銹鋼管（適用于中小口徑管道）、鍍鋅鋼管與鋼塑復合管（適用于小口徑管道）。

（2）鑄鐵管（CIP）

（2.1）灰口鑄鐵管（GCIP）

包括離心灰口鑄鐵管、半連續灰口鑄鐵管以及稀土鑄鐵管即蠕墨鑄鐵管（適用于中小口徑管道）。

（2.2）延性鑄鐵管（DCIP）

包括退火球墨鑄鐵管（目前適用于中小口徑管道）、鑄態球墨鑄鐵管（目前適用于中小口徑管道）。

（3）有色金屬等

包括銅管、鋁管（適用于小口徑管道）。

2.2非金屬管材

（1）水泥壓力管

（1.1）石棉水泥管（ACP）現已不推廣使用；

（1.2）自應力管（SSCP）在小城鎮及農村用于中小口徑管道；

（1.3）預應力管（PCP）

包括管芯纏絲預應力管（又稱三階段管）（CTPCP）、振動擠壓預應力管（又稱一階段管）（PVCP）、鋼筒預應力管（PCCP），適用于大中口徑管道。

（2）塑料管

（2.1）熱塑性塑料管

包括硬聚氯乙烯管（UPVC）（適用于中小口徑管道）；高密度聚乙烯管（HDPE）、聚乙烯夾鋁復合管（HAH）、交聯聚乙烯管（PEX）、聚丙烯管（PP）、聚丁烯管（PB）、尼龍管（PA）（適用于小口徑管道）；丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物為基材的工程塑料管（ABS）（適用于水廠投加氯及凈水劑的管道）。

（2.2）熱固性塑料管（GRP）

GRP管又稱玻璃纖維增強樹脂塑料管或玻璃鋼管。玻璃鋼管或加砂的玻璃管又分兩種成型方法，即離心澆鑄成型法（Hobas法）及玻璃纖維纏繞法（Veroc法），GRP管在大口徑管道上有較大的適用前景。3、國內部分城市供水管網的管材使用情況根據1990年對32座城市的調研（這32座城市的綜合供水能力已占全國的44.74%，具有一定的代表性），其情況分析如下：

（1）各種口徑管道在管網中所占的比率，如圖1。（2）各類管材在管網中所占的比率，如圖2。（3）口徑80-400mm配水管道中，各類管材所占比率，如圖3。（4）口徑450-1000mm輸配水干管中，各類管所占比率，如圖4。（5）口徑大于1000mm輸水干管中，各類管材所占比率，如圖5。注：近八年退火球鐵管及鑄態球鐵管均有了較大幅度的推廣使用。4、管材適用性概述4.1鋼管

（1）大口徑鋼管

鋼管通常選用Q235B（A3）鎮靜鋼鋼板制作，它的強度高，管材及管件易加工，管廠建設周期短，特別是地形復雜的地段，一般采用鋼管。但鋼管的剛度小，易變形，襯里及外防腐要求嚴，必要時需作陰極保護，施工過程中組合焊接工作量大，在地下水位較高時，可采用膠圈柔性接口措施克服這一困難，與水泥壓力管相比，造價較高。

（1.1）制管工藝

大口徑鋼管有兩種成形工藝，即直縫焊管與螺旋焊管。

直縫焊管的工藝流程：

剪板——創坡口——鋼板翻面——壓兩頭園弧——卷管（含點焊）——焊內外直縫（自動焊）——管段對接（含點焊）——焊環形口（自動焊）。

螺旋焊管的制作過程分三個階段，即條形鋼板制作，螺旋成形及內焊，螺旋管外焊及管段定長的切割。

（1.2）鋼管制作質量的主要要求

鋼管焊接符合現行的《現場設備工業管道焊接工程施工及驗收規范》（GBJ236-82）的規定。重要管線鋼管焊接等級應達到III級標準。

鋼管焊縫檢驗X-射線探傷應符合GB3323-87標準，超聲波探傷應符合JB1152-81標準。鋼管焊縫探傷數量，在工廠為5%，在現場為10%。

實際檢驗時可任選一種方式，但當選用超聲波探傷時，應對超聲波探傷部位作X射線探傷復檢，復檢長度為規定探傷數量的20%。鋼管出廠前還應逐根作水壓試驗，試壓值為管線試驗壓力的1.25倍。

直縫焊管焊縫外觀應符合相應要求外，管節幾何尺寸允許偏差，應符合表1規定。表1項目允許偏差（mm）周長D≤600±2.0D>600±0.0035DD橢圓度管端0.005D；其其它部位0.01DD端面垂直度0.001D，且且不大于1.5注：橢圓度為同端管口相應垂直的最大直徑與最小直徑之差。

管節拼裝時，縱向焊縫錯開300mm，管徑小于600mm時，間距也應大于100mm。

（1.3）鋼管內襯質量的主要要求

鋼管內襯材料有水泥砂漿或環氧樹脂等。

A、水泥砂漿內襯的質量要求

a、內襯前檢查管道橢圓率不大于管內徑的2%，管內壁無浮銹、雜物、油脂等，管內焊縫高度不大于內襯厚度的1/3。

b、水泥選用525號硅酸鹽水泥，砂為干凈中砂（粒徑0.15～1.2mm），水泥砂漿重量配比在1：1～2內選用，坍落度宜取60～80mm，抗壓強度≥30MPa。

c、內襯厚度及允許公差如表2。表2公稱管徑（mm）襯里厚度（mm）厚度公差（mm）機械噴涂手工涂抹機械噴涂手工涂抹500-7008±2800-1000010±21100-150001214+3

-2+3

-21600-180001416+3

-2+3

-22000-220001517+4

-3+4

-32400-260001618+4

-3+4

-3>26001820+4

-3+4

-3d、水泥砂漿內襯后的內壁粗糙系數n≤0.012。

e、內襯因收縮引起的裂縫，當其寬度≤0.8mm，且軸向長度不大于園周長度和不大于2m時，可不修補，否則應修補。

f、表面缺陷（麻面、砂穴、空窩）面積大于5cm2，深度大于內襯厚度允許公差值，空鼓面積大于400cm2則應修補。

B、環氧樹脂內襯涂的質量要求

a、鋼管內壁噴砂等方式除銹達到GB8923-88的Sa2.5級標準的要求，使管壁呈現金屬本色。

b、作內襯的環氧樹脂應具有衛生部的衛生許可證，且施工過程中對人體無害。

c、襯層總厚度≥400μm。

d、涂層附著強度≥10MPa。

e、表面布氏硬度16.2。

f、表面電阻率2.22×1015(Ω)。

g、涂襯后應抽檢涂層厚度、孔隙、氣泡、機械損傷等，對發現的缺陷及時修補。

h、涂層材料應耐酸、耐堿。

C、鋼管外防腐的質量要求

a、鋼管表面除銹應達到GB8923-88的確Sa2.5級標準，呈現金屬本色，無可見的油脂，污垢，鐵銹等附著物。

b、防腐材料應耐酸、耐堿、耐微生物侵蝕，涂有防腐材料的鋼板在10%硫酸及10%苛性納溶液中，分別浸泡60天，防腐層不脫落，鋼板不生銹。

c、防腐層應在24小時內固化，厚度均勻、密實、不翹、不皺、不空鼓、不漏色、不粘手，外觀完整。

d、防腐層固化后，用小刀劃開舌形切口，無法使涂層分層剝落，底漆與金屬表面粘結良好。

e、防腐層表面硬度好，耐磨性好，鋼絲繩懸吊不產生0.1mm的痕跡。

f、防腐涂層固化后及三個月后，絕緣性能均良好，要求電火花儀檢測的擊穿電壓達10000v，最低不小于6000v，且每平方米面積上只允許二處在6000v以上針孔擊穿。

g、操作方便，對人體及環境無害。

D、鋼管的陰極保護措施

a、埋地鋼管在腐蝕性土壤中采用陰極保護措施。

土壤按實測的土壤電阻率（Ω）值來判別其腐蝕性程度，如表3。

表3腐蝕性程度強中弱非土壤電阻率

（Ω··m）<2020~5050~100>100b、陰極保護措施有犧牲陽極法及外加電流法，應根據具體情況選用與設計計算。（略）

（2）鍍鋅鋼管

在國內目前小口徑管道上，主要使用的是鍍鋅鋼管（白鐵管），但因銹蝕問題，影響水質及使用年限。內襯聚乙烯或聚丙烯的鍍鋅鋼管，通常稱鋼塑復合管，改善了以上缺陷。

鍍鋅鋼管襯塑有兩種方式，一種是內襯涂聚乙烯，另一種是薄鍍鋅鋼管內擠壓聚乙烯管。目前國內均有此兩種方式的產品，前種涂襯層不易粘牢，不易襯勻，容易分層；后一種方式效果較好，管件亦內襯聚乙烯，管道不套絲，采用快速接頭工藝，而且綜合價格類同鍍鋅鋼管，有良好的適用前景。另外，市場上出售的冷鍍鋅鋼管，鍍鋅層薄，管內壁更差，甚至未鍍上，極影響水質，使用3~5年就腐蝕穿孔，不符合供水管道使用，作為偽劣產品，應以禁用。

4.2鑄鐵管

鑄鐵管是供水管網中使用量最多的一種管材。目前世界上每年鑄鐵管的產量約700萬噸，并每年以3%的速度遞增。

（1）國外鑄鐵管生產概況

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，普遍采用了球墨鑄鐵管，現年產量約600萬噸，產品規格為DN50~2900mm，其中美國年產量的150~180萬噸，日本年產量90萬噸，法國年產量60~80萬噸，德國年產量40萬噸，英國年產量20萬噸。法國莫松橋公司、日本久保田公司為世界上規模較大，技術先進的球管生產廠家。

目前球墨鑄鐵管生產技術發展方面，世界上大體有三種模式。如西歐、加拿大等國家采用的水冷金屬型離心鑄管技術生產各類管材；日本則對DN≤300mm管用水冷金屬型離心鑄造技術，而大口徑管用樹脂砂型離心鑄造技術；前蘇聯地區對DN≤300mm管用水冷金屬型離心鑄造技術，大口徑管用半連續鑄造技術。

（2）國內鑄鐵管生產情況

我國目前有鑄管廠200多家，年產量約120多萬噸，這些廠家主要采用半連續鑄造技術生產灰口鑄鐵管，年產量超過10萬噸的生產廠家有鞍鋼鑄管廠、首鋼鑄管廠、廣州鑄管廠、馬鞍山鑄管廠、營口鑄管廠。

我國1985年開始從德國、美國等引進了水冷金屬型離心鑄管技術及設備，上前年產量25~30萬噸。如侯馬風雷機械廠、大連企榮鑄管廠、濟南鑄管廠、黃石鑫寶鑄管廠、馬鞍山鑄管廠、邯鄲新興鑄管廠、本溪北臺球管廠、徐州光大鑄管廠、青島北鋼球管廠等。邯鄲新興鑄管廠還已將引進設備消化、吸收，開發出國產化的設備。目前這些廠家供貨的規格不超過1000mm，石家莊新興鑄管廠采用樹脂砂型離心工藝可生產DN1200~14000mm大口徑離心球鐵管。

國內亦有不少鑄管廠家利用原有設備適當改造，生產出稀土鑄鐵管（蠕墨鑄鐵管）及微延伸率的鑄態球墨鑄鐵管。其中規模較大的有鞍鋼鑄管廠、首鋼鑄管廠、貴陽立新鑄管廠、四川省元通機械廠等。鞍鋼鑄管廠自行設計的樹脂砂型離心球管工藝生產線，已投入了使用。

（3）國內球鐵管發展動態

（3.1）管材行情分析

根據有關資料分析，在2000年前我國需用球鐵管150萬噸/年，而我國現有鑄鐵管年產量約120萬噸，主要是連鑄或離心灰鑄管，有15家從國外引進了球鐵管的生產設備，而今年實際產量僅25~30萬噸。相對而言，近十年來國內球鐵管的產品有了迅速的發展，一方面部分球鐵管廠家從國外引進了整套的球鐵管鑄造的設備及技術，強化了原材料的檢驗，采用直讀光譜儀快速分析鐵水的球化率，并用計算機進行生產過程的質量控制；再方面消化、吸收國外技術使球鐵管生產線設備國產化；另一方面有些鑄管廠堅持自務更生不斷革新改造，建立了一套鑄態球鐵管的生產工藝。從而使我國球鐵管鑄造水平趕上了世界九十年代的先進水平。當然問題是存在的，除少數幾個廠家外大部分效益不佳，從這些廠家本身而言，利用引進設備增大了成本，有些管廠投產不久，職工素質及管理水平還有相當差距，而球鐵管生產，科技含量較高，有先進的硬件，沒有過硬的軟件，是經營不好的，有些廠家成品合格率達不到90%，企業處于虧損經營狀態，因此球鐵管的生產與使用，還有一個扶植與推廣的過程。

（3.2）球鐵管廠質量控制中幾個有待商討的問題

A、管接口檢驗問題

各球鐵管廠對每根管材均作水壓試驗，但柔性接口狀況無檢驗手段。承口內有鐵瘤，插口端失園均無法檢出與糾正，作為用管的大戶，我們對此表示擔憂，建議水壓檢驗設備改造，接口參加檢驗，要求接口在試驗壓力下無滴水現象。需要強調的是，水泥壓力管在水壓試驗時，接口要參加檢驗。

B、管材、管件的補焊問題

有些廠明確補焊的措施，有些廠口頭表示不補焊，而實際上又存在補焊的情況。作為用戶，原則上不同意管材、管件進行補焊；國外相關標準提及，若管材、管件進行了補焊，并通過了相應復核性檢驗，建議向用戶說明原因，向愿意接受的用戶出售。

（3.3）退火球鐵管與鑄態球鐵管的差異

根據ISO2531-91國際標準的要求，球鐵管力學性能的指標為：抗拉強度≥420MPa；屈服點強度≥300MPa；延伸率≥10%；布氏硬度≤230。球鐵管的化學成份的控制指標為：碳3.6～3.75%；硅1.8～2.1%；錳≤0.4%；磷≤0.08%；硫≤0.02%；鎂0.03～0.05%；稀土元素0.01～0.03%。球鐵管按GB9441-88標準進行金相檢驗，要求球化等級以二級為主；球化率大于80%；石墨大小為6～7級（在400倍視場下，球徑為1.5～4mm），石墨球數達600～800個/mm2；滲碳體≤1%；小口徑管鐵素體≥90%，大口徑管為85%左右（珠光體控制在8～12%內）。

以上數據基本是退火球鐵管的控制范圍，但鑄態球鐵管亦應符合上述要求，主要差距在延伸率偏小，僅3~5%，鑄態球鐵管的表面硬度偏大，存在由滲碳體構成的過冷墨層，質脆，影響抗拉強度，且鋸削加工較難。而國外對大口徑球鐵管的延伸率亦控制在7%左右。因此對球鐵管延伸率引起了爭議，有些鑄管廠提出延伸率不宜過高，他們提出，自行開發的樹脂砂型離心鑄態球鐵管工藝及熱模法離心鑄態球鐵管工藝，可使延伸率達5%，加上退火工序后可達10%以上。

綜上所述，作為供水用管材應以退火球鐵管為主林管材，對于中小口徑球鐵管延伸率控制在10～15%內；大口徑球鐵管延伸率控制在5～10%內為好。

（3.4）消化、吸收國外技術，完善我國退火球鐵管的制管工藝

近年河北新興鑄管有限公司等單位成功地國產化了水冷金屬型離心球鐵管生產線，鞍鋼鑄管廠等單位亦成功開發了樹脂砂型離心鑄態球鐵管及熱模法離心鑄態球鐵管生產線，這些標志著我國的球鐵管生產水平已經開始走向世界先進行列。

當然這些生產線還有待完善，譬如有些廠在質量控制上尚不完善；有些廠產品合格率還偏低；有些廠在水泥砂漿內襯上還存在諸多問題（不光滑、浮灰重、厚度偏差大等），使現有設備尚不能充分發揮作用。加之這些骨干球鐵管廠分布在東北、華北、華中地區，而華南、西南、西北地區還沒有相應的球鐵管廠，我們希望通過引進或現有廠家的擴展方式，在這些地區亦興建相應的球鐵管生產基地。

3.5鑄態球鐵管的使用前景

在國內現有近200家連鑄管廠，他們生產的連鑄灰鑄管，強度和韌性較低，承受不了較高的外載荷，因此在供水管網中爆管、泄漏事故屢屢發生，但這些管廠勢必在市場經濟的競爭中自然淘汰，建議國家通過相應法規進行導向，加速淘汰。但其中管理水平較好的管廠，通過工裝設備和工藝的改善，可較容易地改造為鑄態連鑄球鐵管廠，將剛性接口改為柔性接口，加之水泥砂漿襯里。由于前述原因，希望注意管壁厚度不要過多的減薄，仍然有廣闊的市場需求，為了推廣退火球鐵管，對鑄態球鐵管一刀切看來是行不通的，而對剛性接口的連鑄灰鑄管，供水企業不再采購又是必須強調的。

（3.6）球鐵管管件的配套問題

當前國內退火球鐵管生產已接近國外九十年代的水平，但球鐵管管件的生產差距較大。有些球管廠擁有九十年代國外生產球鐵管的設備，但管件生產還處于五十年代國內的水平，反差明顯。

據悉，赤峰管道鑄造有限公司建立了一條比較完整的EPC（消失模鑄造法）球鐵管件生產線，它使球鐵管件生產達到國際先進水平（唯管件規格偏小，價格較高）。當然，只有管件的質量懷管材質量相近，球鐵管的普及應用才能達到實際效果。

（3.7）橡膠圈的生產規范化問題

橡膠圈的質量關系到球鐵管管道的使用壽命，但鑄管廠家中，橡膠圈有的自行設立車間獨自生產，有的廠家由外協橡膠廠供貨；有的用天然橡膠，有的用合成橡膠，各自選用的制造標準不一，是滯符合衛生要求無嚴密的審定手續，建議國家應制定相應標準或規定，生產的橡膠圈，應歸口一質控部門認可或指定少數專業廠供貨。

（3.8）完善相應的標準

退火球鐵管管材及管件的國家標準是有的，但未覆蓋所有規格的產品；鑄態球鐵管及管件還沒有相應的國家標準；球鐵管管道的設計規范及施工驗收規范還沒有出臺等。這些標準及規范的制定與完善，是推廣使用新管材的前提。譬如球鐵管的管壁較薄，根據國外使用的經驗，在腐蝕性土壤中埋設，容易腐蝕穿孔，因而管外壁必須噴鋅后作瀝青涂層才能達到灰鑄鐵管的使用年限，國內同行對此還未引起重視。另外大口徑球鐵管在較大復土條件下，必須通過結構計算，采取相應措施，才能確保球鐵管管道的安全運行。

4.3水泥壓力管

（1）石棉水泥管

我國在六十年代，部分城市使用過，目前幾乎沒有使用。

（2）自應力管

自應力管是用自應力砼并配置一定數量的鋼筋制成的。制管用的自應力水泥是用425號或525號普通硅酸鹽水泥、325號或425號礬土水泥和二水石膏，按適當比例加工制成，所用鋼筋為低碳冷撥鋼絲或鋼絲網。

國內生產的自應力管規格在100～600mm之間，由于工藝簡單，制管成本較低，有100多個生產廠家，年產量近1000km，但由于容易出現二次膨脹及橫向斷裂，目前主要用于小城鎮及農村供水系統中。

（3）預應力管

預應力管包括一階段管、三階段管、鋼筒預應力管。

(3.1)一階段管

一階段管的制管過程是先把作為環向預應力鋼絲的鋼筋骨架放到裝配好的管模中，布置上縱向鋼筋，用電熱法或機械法使縱向鋼筋獲得預應力，然后澆注砼，此后向特制的橡膠內膜中注水升壓，使膠模膨脹，砼、外模和鋼筋一道膨脹變形，把砼中水份排擠掉。環向鋼筋獲得了預應力，并立即進行蒸汽養護，待砼凝固后將內模中的水壓泄放，脫外模即成產品。

此種工藝由瑞典“遜他布”公司于1952年試制成功，所以在國外稱“遜他布管”，我國于1968年研制成功，以西安紅旗水泥制品廠，北京水泥制品廠及株州水泥制品廠等單位生產，最大口徑達2m，其中株州水泥制品廠還從瑞典引進了制管技術及設備。

此種工藝的特點是強度及抗滲性較好，管壁較薄，但外模合縫處容易漏漿，修補率高，承口要磨削加工。

（3.2）三階段管

三階段管是指一根管材分三個階段制成，先做成一個帶縱向預應力鋼絲的砼管芯，管芯外纏環向預應力鋼絲，然后作水泥砂漿保護層。

管芯成形工藝又分離心法與懸輥法。國內以遼陽水泥制品廠、四川雙流水泥制品廠等單位制造，遼陽廠還從澳大利亞引進了懸輥法制管技術及設備。

此種工藝建廠費用低，宜于流動性生產，唯抗滲性能差，修補率高，管體笨重。

（3.3）鋼筒預應力管

鋼筒預應力管是管芯中間夾有一層1.5mm左右的薄鋼筒，然后在環向施加一層或二層預應力鋼絲。這一技術是法國Bonna公司最先研制的，到四十年代歐、美競相開發，目前，美、法各國的年產量達數十萬公里，其中美國發展最快，Ameron、Price公司產品處于世界領先水平。它可分兩種類型：內襯式管及埋置式管。

內襯式（LinedCylinderType)和埋置式（EmbeddedCylinderType)的區別，前者的應力鋼絲直接纏繞在鋼筒上，后者則纏繞在鋼筒外的混凝土層上；前者采用離心工藝成型，口徑偏小（DN≤1200mm),后者采用立式振動工藝成型，口徑偏大（DN>1200mm)。鋼筒預期應力管抗滲壓力可達到2.0～40MPa，工作壓力通常為1.5～3.0MPa，可達5.0MPa，管徑范圍是DN400～4000mm，最大可達DN7600mm。世界上主要制造鋼筒預應力管的廠家有美國“Ameron”公司（DN1200～4000mm)，美國的“PriceBrather”公司（DN600～4000mm)，法國的“Bonna”公司（DN600～4000mm)，法國的“Bonna”公司（DN600～2500mm），德國的“Dyckerhoff-Widmann”公司（DN600～2500mm）。

世界上使用鋼管預應力管最多的國家是美國和加拿大，目前世界上規模最大的鋼筒預期應力管工程在利比亞，全長1900km，直徑4m，工壓2.8MPa，現工程已全部完工。

國內是九十年代引進這一制管工藝，現形成批量生產鋼筒預期應力管的工廠有三家，即深圳太陽管道公司、無錫華毅管道有限公司及山東興汶電力管道工程公司。

深圳太陽管道有限公司，始建于1992年，1995年正式建成投產。該公司技術來源系全套引進美國PriceBrothers公司（PB公司）技術，所有生產設備也全來自于PB公司。其中主要設備有薄鋼板直縫焊卷筒設備，鋼筒水壓檢驗設備，管芯振動成型蒸養設備，砼攪拌、提升設備，預應力鋼絲纏繞設備，砂漿噴涂設備，承、插口環成型、高頻對焊設備。

該公司能制造DN900～DN4000等一系列管道，單根管材長度為6m，工作壓力0.2～2.5MPa，年生產能力達38km，目前制造的最大管徑達DN2600。

該公司生產標準采用美國AWWAC301標準，具有較完善的質保體系和先進的試驗檢測手段，以確保產品質量。該公司對原料質量要求嚴格，譬如水泥必須是標號525號的硅酸鹽水泥，不得摻和礦渣，鋁酸三鈣（C3A）含量不得超過8%；薄鋼板不用冷軋制品；預應力鋼絲的極限應力不得小于1740MPa，并對鋼絲抽樣作抗扭試驗，要求鋼絲達到斷裂前最少扭轉圈數不少于8圈；薄鋼板卷焊前要砂磨掉表面氧化層，并采用埋弧焊；薄鋼筒成形后要作水壓檢驗；纏繞環向鋼絲過程中，噴水泥凈漿，增長摩阻力及提高耐磨性，并用計算機及液壓控制系統確保環向鋼絲附加預應力的均勻性及環向鋼絲間距的準確性；預應力鋼絲斷頭間不用捆扎連接，而是鉚固連接；承插口鋼圈采用整體模具擠壓，高頻對焊工藝成型；采用高速水泥砂漿噴槍確保外保護層的質量；承插口鋼圈工作面以噴鋅加涂專用防銹漆來保證防腐質量；管體插口密封凹槽的尺寸要使逗管后“O”型膠圈經壓縮的面積，占滿凹槽的全部空間；現場管道逗接后，內外間隙用特殊模具確保水泥砂漿滿灌，提高承插口金屬表面的防腐效果。

經現場檢查產品質量，發現在現場堆放的管材中，縱向裂紋沒有，模向裂紋修補較少，承插口端面修補是存在的，承插口環銹蝕情況是普遍的，一般在管材出廠前，補刷一道防銹漆。

該公司現能將大部分設備利用該公司引進的圖紙進行國產化。唯自動焊機、風動振動頭、計算機預應力控制系統需要引進。

該公司能生產彎管、T型管、Y型管、變徑管等多種管件，其制作過程大致為：先切割焊接鋼板異形卷管，其承插口工作面焊制特制的承插口環，然后在鋼板管件內外作鋼絲網，噴抹水泥砂漿保護層，蒸養后適當修整即可。

該公司產品除用于城市供水管網外，還用于引水工程、排水工程及核電站中。該公司的最大用戶為東莞市建委，在工地現場考察中了解到，DN2200mm管線均作了200mm厚的砂墊層；接頭內外間隙偏差不到10mm，承插口內外間隙均作了水泥砂漿滿灌處理，據介紹有7km、DN2200鋼筒預應力管及部分鋼管于97年11月正式通水，沒有發現問題。

無錫華毅管道有限公司地1994年建成，可DN1400～DN3000的鋼筒預應力管，單根管長5m。年制造大口徑管材能力達24km，現已制造DN1400～DN2400管35.255km。該公司有重點地引進了美國Ameron公司的技術及設備。主要設備：螺旋制筒設備，鋼筒水壓檢驗設備，管芯立式振動成型及蒸養設備，立式差速纏繞預應力鋼絲的設備，立式輥射噴漿設備，承接口環成型設備（采用分層手工對接焊）。工藝流程如圖6所示。承插口環制作↓鋼筒焊機———————→→制作鋼筒↓試壓機———————→→水壓試驗←————————————┒│

┠

↓———————→→電焊修補管芯成型↓管芯養護↓脫模←————————————┒│

┠

↓———————→→表面修正繞絲機———————→→繞絲←————————————┛↓輥射機———————→→保護層制作│

┠

↓—————————

————┒

↓成品檢驗←————————外觀修補↓成品堆放

圖6鋼筒預應力管制作流程圖

該公司對DN≥2000mm的鋼筒預應力管均采用雙膠圈密封，并逗接后在管體內試壓檢驗其密封性，以便函發現問題及早返工。該公司沒有砼攪拌設施，系由相鄰的無錫市水泥制品廠提供商品砼。

該公司的場地較小，管材均立式堆放，承插口環銹蝕問題是存在的，端面修補較好，管材內側環向裂縫較多。

據無錫市自來水公司介紹，已安裝通水兩年DN1800管3Km，試壓1MPa合格，使用未出現問題；DN2000管已安裝6Km，其中1Km已試壓，無問題；DN2200管已安裝1Km。總的來說，鋼筒預應務管安裝速度是快的，一天安裝DN2200管22根，即110m，比原先的一階段預應力管接口密封性好。

山東興汶電力管道工程公司是1957年成立的老企業，于1989年國內首家從美國Ameron公司引進關鍵設備及技術，可制造內襯式及埋置式兩種工藝的多種規格的產品，一條DN600～1200內襯式管生產線，年產量30Km；一條DN1400～3400埋置式管生產線，年產量15Km。

華毅公司所選用的設備緊湊，占地少、工藝更為合理，具有以下優點：

（1）螺旋制筒機比直縫焊制筒設備占地少一半，工序也簡單，焊接質量更可靠。

（2）該公司對管芯振動成型的關鍵設備風動振動頭已國產化。

（3）對管芯蒸養采用帆布罩體，結構小巧。

（4）對管芯纏絲、噴砂漿保護層均采用露天立式工藝，不用廠房，占地小。

（5）對承插口環成型后人工分層對焊、砂磨工藝，省電易行。

該公司已消化、吸收了引進技術，現成套設備均能國產化。

4.4塑料管

（1）熱塑性塑料管

（1.1）硬聚氯乙烯管（UPVC）：這種管材在四十年代由歐州、美國、日本等國相繼開發、推廣，在DN≤200mm供水管道中占了重要市場。我國在六十年代開始使用，1983年沈陽塑料廠從奧地利引進了生產設備及技術以來，國內已有幾十個廠家建立了生產線，年生產能力達50多萬噸，年產量10萬噸左右，現正在城鎮及農村中推廣使用。

為了解決硬聚氯乙烯管脆性的缺點，國內外均已開發了耐沖擊型的管材。

硬聚氯乙烯管的接口方式可粘接亦可膠圈柔性接口，粘接務必專業性較強的安裝隊伍施工，才可能保證質量，柔性接口適應性好，安裝簡便。近年上海、青島、武漢等城市對于埋地的DN≤50mm的供水管道，均使用或正在試用膠圈柔性連接的硬聚氯乙烯管，而不再使用鍍鋅鋼管。江蘇省江陰市大偉塑料制品廠針對用戶的要求，正積極開發DN≤200mm硬聚氯乙烯柔性管件系列，為在建筑小區內更好地推廣使用硬聚氯乙烯管創造了條件。

（1.2）高密度聚乙烯管（HDPE）：這種管材可采用電熔、熱熔焊、膠圈柔性連接，它的優點是無毒、耐腐蝕、張力大、不干裂，小口徑可繞在卷盤上，安裝迅速，接口量少；缺點是剛度上、抗老化性能差、埋于地下易受老鼠咬破。

近年國外高密度聚乙烯管用量增長速度較快，主要是用于供水管接至住宅的小口徑進水管道上。國內上前有DN≤200mm的系列產品，通常能制造硬聚氯乙烯管的工廠均可制造，唯原料暫時還是進口，在戶管線上的使用，估計有逐年增大的趨向。

（1.3）交聯聚乙烯管（PEX）：在普通聚乙烯原料中加入硅烷接枝料，使其由線性分子結構改性成三維交聯網狀結構，它具有耐溫（-70℃～110℃)、耐壓、穩定性和持久性好，而且無毒、無味，一般采用機械連接，是室內冷熱水小品徑推薦的管材。

（1.4）聚乙烯夾鋁復合管（HAH）：這種復合管材的結構是在薄鋁管與內、外層高密度聚乙烯管之間，含高分子膠合層，它既保持了聚乙烯管和鋁管的優點，又避免了各自的缺點。可彎曲（彎曲半徑=5D），耐溫差強（+110℃至-100℃）、耐高壓（1.0MPa以上）。它用銅管件機械擠壓連接，通常產品規格DN≤25mm，它是建設部近年在室內冷熱水供水管道上推薦使用的一種新型管材。

（1.5）聚丙烯管（PP）：這種管材無毒、耐熱、耐寒、耐老化、有較高強度、價格比鍍鋅鋼管便宜一半，但易龜裂，小口徑聚丙烯管在農村供水管道上有所使用。

（1.6）聚丁烯管（PB）：聚丁烯是一種高分子惰性聚合物，聚丁烯管具有耐高溫、耐寒凍的特點，化學穩定性好，可塑性強，無味、無毒，有多種連接方式（熱粘接式接頭焊接、熱螺旋式現場焊接、機械夾緊式連接），是理想的小口徑供水管道新型管材，已被歐共體、美洲、亞洲的部分國家廣泛采用，國內現已有產品，但原料必須進口。

（2）熱固性塑料管

熱固性塑料管（GRP）通常是指玻纖維增強樹脂塑料管，又稱玻璃鋼管。

（2.1）制造工藝

這種管材有兩類制造工藝：

離心澆注成型法（Hobas法）

纖維纏繞法（Veroc法）

纖維纏繞法分連續纏繞法與往復纏繞法。

為了提高管材的剛度，以上三類制管工藝均可在制管過程中加砂。

我國八十年代開始研制，九十年代又從意大利、美國、日本等國家引進設備和技術，形成了近五十條生產線，主要的近十家。

A、離心澆注工藝——在制管過程中，切短的玻璃纖維增強材料和砂，喂入固定在軸承上的鋼模中，鋼模由電動機驅動，隨著鋼模的高速轉動，在鋼模一端注入含催化劑的樹脂，使其浸漬增強材料，在離心力作用下，樹脂轉換出纖維及填料內的空氣，從而制造出無孔隙的致密的復合材料。由于離心力作用，管內壁形成一個平滑、光潔的富有樹脂的內表面層，管材在較高溫度下固化。北京北辰現代管道有限公司及浙江東方集團管道公司均引進Hobas的設備與技術，形成了由計算機控制的半自動化生產線，制造離心法的加砂玻璃鋼管。

管材外模在離心旋轉的條件下，喂料機由計算機控制往復輸送數十次不同的原材料。其管壁按功能可簡化分為內襯、增強、結構、增強、外保護五層。各層的材料及作用如表4。表4名稱材料作用外保護層

增強層

結結構層

內襯層層玻纖、樹脂、砂

玻玻纖、樹脂

玻玻纖、樹脂、砂砂

樹脂耐腐、耐紫外線

使使管壁具有承承受軸向、環環向的內、外外壓強度

使管管壁具有承受受變形強度

耐耐腐、水力特特性好這種管材內外壁光滑、管壁致密性好、由于外形尺寸規范，一旦破管有利于用卡箍法進行維修。這種管材不帶承口，南非用雙承柔性套管連接，這比承插管材多了一倍的接口數，而增大了故障概率。套管是采用二重水密封唇的三元乙丙橡膠與纏繞玻璃鋼為一體的結構，通常套管與管材在廠內首先組合好，但放在堆場上日曬雨淋，套管的玻璃鋼外殼與橡膠內襯線膨脹系數不一，容易脫層變形。

B、連續纏繞工藝——在芯模上，用長纖維玻璃絲，以一定的斜角徑向連續纏澆，在管芯樹脂中要摻和一定比例的短纖維和砂，這樣的制管工藝原系丹麥的專利，可生產任意長的管段，它的承水壓能力一般在1.6MPa以下，管徑在300-3000mm間，國內也有這方面的制管廠家，如河南省安陽復合材料廠從意大利引進了設備，吉林省長春復合材料廠從美國引進了相關技術及設備。

C、往復纏繞工藝——在芯模上，用長纖維玻璃絲以一定的斜角，經徑向交叉纏繞，對于有高剛度要求的管材可以加砂。但承受內壓較高的管材一般不加砂。國內現引進這種制管工藝的廠家較多，如河北省中意玻璃鋼有限公司、江蘇省連云港市復合材料廠、四川省自貢市中嘉玻璃鋼有限公司等。

其管壁壘結構如表5。

表5名稱原材料樹脂含量%纖維含量%作用內襯層內表層防腐樹脂90-955-10致密的富樹脂層、防防滲、防腐、厚厚度2-3mmm次內層短切纖維

結構樹脂脂7030結構層纏繞纖維

結構樹脂脂24-3268-76高強度的結構層外表層含紫外線吸

收劑的的樹脂100形成防老化的外保保護層近幾年國內有些廠家能自制設備，用往復纏繞工藝制造玻璃鋼管。

（2.2）管材評價

A、三種工藝比較，往復纏繞工藝承受內水壓能力較高，接口數較少，連續纏繞工藝建廠投資較少；離心澆注工藝抗滲性好，制管成本較低，管材有利維修。

B、玻璃鋼管可以根據不同的使用條件進行結構設計與制造，選用不同的樹脂與纖維等將影響它的質量與價格。一般結構層所用樹脂為鄰苯性不飽和聚酯樹脂或改性鄰苯性不飽和聚酯樹脂；內表防滲透層，一般使用間苯性不飽和聚酯樹脂，產品質量要求較高時，內防滲透層也有用乙烯基酯樹脂，而這些樹脂的價差是很大的。

C、玻璃鋼管與其它塑料管一樣，均存在應變腐蝕問題，通常以時而蠕變系數來表示。蠕變的定義是管道的強度等性能，隨使用時間的延長而下降，因而在保證管材一定使用壽命的條件下，確定管材制造的性能指標。塑料管材的需變與可用材料的本身性能有關，也和管壁結構有關，玻璃鋼管剛度的蠕變系數，對無壓管為0.4，承壓管為0.5。

D、玻璃鋼管無論采用何種工藝，制管過程中的質量控制手段和檢測手段的完善都是至著重要的，否則難以保證質量。

E、管材始終存在廢舊料的再生回收、焚燒處置的問題，熱塑性塑料管及熱固性塑料管的最終焚燒處置大多靈敏對環境造成不同程度的危害。目前只有聚丁烯這類管材的舊廢料可同生活垃圾一起焚燒轉變為熱能，由于它的分子結構不含鹵化物，燃燒的產物不產生腐蝕性及有毒的物質，不對環境造成危害。

F、輸水用的玻璃鋼管，它的內襯層應耐磨、有韌性、表面光潔、厚度適當、樹脂固化效果好，不允許存在裂紋。否則影響其抗滲透性，結構層的纖維有可能游離至水中，影響輸水的衛生條件。一般而言，大口徑玻璃鋼管在源水引用管道上，國內外使用較多。而在供水管網中使用較少。5、管材的接口（1）焊接、粘接的管道，應考慮熱漲冷縮的對策措施，適當距離安裝柔性接口伸縮器或U形彎管。

（2）目前各類管材中采用膠圈柔性接口時，基本上均采取推入式滑動逗管方式，故逗管的插口工作面應涂潤滑劑，潤滑劑的選擇應對膠圈及水質無害。逗管后的內間隙不宜過大，膠圈滑不到工作面，出現局部沉降時容易滲漏水；內間隙沒有也是不行的，接口的柔性受到削弱。

（3）柔性接口的膠圈務必按標準定點供貨。對于鑄鐵管而言，楔型膠圈符合國際標準（ISO2531），但對承口鑄造尺寸要求較嚴；國內推行的梯唇型膠圈，用膠量較大，承口內側鑄造成形容易。

（4）柔性接口逗管要求管子放平，中線對齊，一次逗進。若頂管施力過大則應退出，查找原因后返工。強行逗管、膠圈卷曲，難以退出。

（5）管材、管件的接口不推薦剛性接口，就是搶爆修復中，力求安裝柔性快速搶修接頭，這樣減少停水時間，又可提高管道的安全性。

（6）剛度較差的管材，在逗管前插口端應有支撐設施，保持圓度。

（7）大口徑管件的柔性接口，力求有止鎖裝置等具體措施，減少支墩尺寸。

（8）閥門在管道上連接，應有可拆裝的活動部件。對于DN≤300mm的可使用活法蘭（單盤連接器），否則用可固位的伸縮器。6、管材的選擇6.1管材水力條件的比較

為了便于比較，每一類管材為水泥壓力管、襯水泥砂漿防腐的金屬管；第二類管材為熱固性塑料管及熱塑性塑料管，第一類管材的管壁粗糙系數n1=0.013；第二類管材的n2=0.009。

通過水力學中的達西公式（1）與曼寧公式（2）的關系，可求得以下的比較：（1）（2）式中：Q——流量；

A——管道的過水斷面積對于圓管Ａ=(π·D2)/4

C——謝才阻力系數；

i——水力坡度；

n——管道的粗糙系數；

R——水力半徑，對于園管R=D/4。

將（2）式代入（1）式得：

因此，對各類管材評述時，應考慮以上因素。

6.2管材綜合性能比較

（1）大、中口徑的管材

現將可作大、中口徑的管材中，鋼管、球墨鑄鐵管、鑄態球墨鑄鐵管、半連續灰口鑄鐵管、玻璃鋼管的性能比較，如表6。表6項目鋼管退火球管鑄態球管半連鑄管玻璃鋼管抗拉強度(MPaa)≥42≥42≥40≥14≥32延伸率(％)24≥1050

硬度(HB))140〈230〈230〈21040彈性模量(1033MPa)214150～170

100～12015.2屈服極限(MPaa)≥30≥30

10～17

腐蝕性差較良較良良優使用年限(年)25～505050>50>50（2）常用塑料管的綜合性能比較（小口徑管）

硬聚氯乙烯管、聚乙烯管、聚丙烯管、ABS工程塑料管的性能比較，如表7。

表7項目硬聚氯乙烯管聚乙烯管聚丙烯管ABS管密度（kg/cmm3)1.35～1.4460.92～0.9960.91.02～1.008抗拉強度(MPaa)48～5018～2030～3942～60彎曲強度(MPPa)86～1007042～5670～85彈性模量(1033MPa)3.20.91.32.4硬度（R)12060～70(邵)95～105105～115熱膨脹性(10--5/℃)710119工作溫度(℃))-5～60-20～600～60-30～806.3管材的重量比較

（1）大口徑管道表8（kg/m）管徑

（mm）鋼管三階

段管一階

段管鋼筒預

應力管玻璃

鋼管12002961050914102016014004141469119814602151600552197215221940275180071024021968230034520007882973247127004252200977337633406252400106538407052600128249884520（2）中大口徑管道表9（kg/m）管徑

（mm）鋼管灰口

鑄管球鐵管自應

力管三階

段管一階

段管鋼筒預

應力管玻璃

鋼管400791468017523619921500992071122682932443060014827714735437831734047800197444232544457580761000247653336767667840112（3）中小口徑管道表10（kg/m）管徑

（mm）鋼管灰口

鑄管球鐵管自應

力管聚氯乙

烯管聚乙

烯管聚丙

烯管100152416302.653.132.20150223824385.506.634.61200305532608.5510.307.2030044965415721.0025.60（4）小口徑管道表11（kg/m）管徑（mm）鍍鋅管聚氯乙烯管聚乙烯管252.910.180.17323.770.270.28506.160.560.67657.880.861.056.4管材的價格比較

（1）大口徑管道

表12（元/m）管徑

（mm）鋼管三階

段管一階

段管鋼筒預

應力管玻璃鋼管纏繞法離心法12001742795671100028442369140023041030916150039243120160029501395123920005130401418003667192925006480495020004075213930007920601022004919350095047203240053624000114848546260063274500（2）中大口徑管道表13（元/m）管徑

（mm）鋼管灰口鑄球鐵管自

力三

段一階

段鋼筒預

應力管玻璃鋼管纏繞法離心法40050335036016018543150058349750421759060087166562232027630089793680011601066104442038750014061334100014541567151259048970019441800（3）中小口徑管道表14（元/m）管徑

（mm）鋼管灰口

鑄管球鐵管自應

力管聚氯乙

烯管聚乙

烯管聚丙

烯管10010858723241191501589110854668660200215132144651031346130031523024398252333（4）小口徑管道86表15（元/m）管徑（mm）冷鍍

鋅管熱鍍

鋅管聚氯

乙烯管聚乙

烯管2513.1016.002.522.383216.9720.743.783.925027.7233.887.849.386535.4643.3410.3213.65注：鋼管價格包括內襯、外防腐及陰極保護費用；管材單價有些尚未查詢到。

6.5管材的工程造價比較

（1）大口徑管道表16（萬元/km）管徑

（mm）鋼管三階

段管一階

段管鋼筒預

應力管玻璃鋼管纏繞法離心法1200293.95158.14138.79190.12467.94459.841400396.50199.22181.43272.54651.26622.311600522.39272.66248.33367.04855.06814.891800648.69360.29449.361069.891014.812000875.50396.26532.311322.881254.12220