浅谈市政常用给水管材的性能及其选择

仇少云，张鸿斌

（1.天津塘沽海洋高新技术开发总公司,天津市 300451；2.天津市市政工程设计研究院，天津市 300457）

0 前言

市政给水工程是市政基础设施的重要组成部分，肩负着向城市居民及工矿企业提供足够的水量、合格的水质、充裕的水压的任务，以保证生活、生产及消防的用水。在市政给水工程中，管道工程投资约占工程总投资的50%～70%，而在管道工程总投资中管材费用约占50%[1]。因此，给水管材的选择对给水管网的水质情况、运行管理及工程投资至关重要。

1 常用给水管材的种类及性能

目前，我国常用的市政给水管材有金属管材和非金属管材两大类[2]，而非金属管材又分为钢筋混凝土管和新型管材。金属管材有给水铸铁管（灰口铸铁管、球墨铸铁管）和钢管；钢筋混凝土管有普通的钢筋混凝土管（RCP）、自应力钢筋混凝土管（SPCP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）和预应力钢筒钢筋混凝土管（PCCP)；新型管材有硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）、聚乙烯管（PE）、玻璃钢夹砂管（RPM）等新型化学管材及钢塑复合管材。

1.1 给水铸铁管

给水铸铁管能承受较大工作压力（0.45～1.00MPa）、耐腐蚀、价格便宜，但是它的缺点是质硬而脆、重量大、施工困难。铸铁管的接头通常有承插式、法兰式和柔性接口三种。给水铸铁管按制造材质不同分为给水灰口铸铁管和给水球墨铸铁管两种。由于同给水灰口铸铁管比较起来给水球墨铸铁管具有强度高、韧性大、密闭性能佳、抗腐蚀能力强、安装施工方便等优点，给水球墨铸铁管已经成为给水灰口铸铁管的替代产品。

球墨铸铁管是选用优质生铁，采用水冷金属型模离心浇注技术，并经退火处理，获得稳定均匀的金相组织，能保持较高的延伸率。此种管材具有较高的抗拉强度和延伸率，具有较好的韧性、耐腐蚀、抗氧化、耐高压等优良性能，施工方便。管材可采用承插口联接、法兰连接、焊接等多种连接方式。球墨铸铁管按接口方式不同分为K型机械式柔性接口管和T型承插式柔性接口管。

1.2 钢管

钢管（SP）是目前大口径埋地管道中运用最为广泛的管材。选择作为输水管道的管材一般要求为成品管，其焊接形式有螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管。钢管的机械强度最好，可以承受高的内外压力，管身的可焊性方便制造各种管件、特别能适应地形复杂及要求较高的管线使用。易腐蚀是其最大缺点，必须对其内、外壁做防腐涂层。

1.3 钢筋混凝土管

钢筋混凝土管有普通的钢筋混凝土管（RCP）、自应力钢筋混凝土管（SPCP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）和预应力钢筒钢筋混凝土管（PCCP)。它们共同的特点是：节省钢材，价格低廉(和金属管材相比)，防腐性能好，不会减少水管的输水能力，能够承受比较高的压力(从0.4～1.2 MPa不等)，具有较好的抗渗性、耐久性。但钢筋混凝土管重量大而质地较脆，装卸和搬运困难。管配件缺乏，日后维修难度大。这些都制约了该类管道的应用。

1.4 硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）

硬聚氯乙烯塑料管（PVC－U）是由硬聚氯乙烯塑料通过一定工艺制成的管道，其化学性能稳定，耐腐蚀性能好，水力性能好，管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢，相对于金属管材，密度小、材质轻，施工安装方便，维护容易。管材不导热，不导电，阻燃。突出应用于高腐蚀性水质的管道输送，质量和经济效果达到最佳。管道主要连接方法有承插式连接、粘结剂粘结。目前该管材积累了较多的使用经验，技术也比较成熟。

1.5 聚乙烯管（PE）

聚乙烯管（PE）根据生产管道的聚乙烯原材料不同，分为PE63级、PE80级、PE100级及PE112级聚乙烯管材，目前给水中应用的主要是PE80级、PE100级，由于PE63级承压较低较少用于给水材料。PE管分为高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，高密度HDPE型管要比中密度MDPE型管刚性增强、拉伸强度提高、剥离强度提高、软化温度提高，但脆性增加、柔韧性下降、抗应力开裂性下降。由于高密度HDPE型管应用较多，通常用高密度HDPE型管代表PE管。

聚乙烯管（PE）具有优良的性能：卫生条件好，PE管无毒，不含重金属添加剂，不结垢，不滋生细菌；柔韧性好，抗冲击强度高，耐强震、扭曲；独特的电熔焊接和热熔对接技术使接口强度高于管材本体，保征了接口的安全可靠。连接方式主要有电热熔、热熔对接焊和热熔承插连接。

1.6 玻璃钢夹砂管（RPM）

玻璃钢夹砂管（RPM）是采用不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、石英砂三种主要原料缠绕或离心浇铸固化而成，其管壁由外表面树脂保护层、内增强层、中间结构层和内衬层组成。玻璃钢夹砂管（RPM）属于新型化学管材，具有强度高、重量轻、耐腐蚀、阻力系数小的特点。连接方式采用双“O”型橡胶密封圈承插连接，属于柔性连接，能够适应一定程度不均匀沉降。

1.7 钢塑复合管材

钢塑复合管是以无缝钢管、焊接钢管或高强度钢丝为基管，内壁涂装高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂或环氧树脂涂料。采用前处理、预热、内涂装、流平、后处理工艺制成的给水镀锌内涂塑复合钢管，是传统镀锌管的升级型产品。钢塑复合管根据管材的结构分类为钢带增强钢塑复合管，无缝钢管增强钢塑复合管，孔网钢带钢塑复合管以及钢丝网骨架钢塑复合管。目前，采用的钢塑复合管材以钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管为主。

钢丝网骨架聚乙烯塑料复合管(PSP)是以高强度钢丝和聚乙烯为原材料，以缠绕成型的高强度钢丝为芯层，以高密度聚乙烯为内、外层，而形成整体管壁的一种新型复合结构壁管材。复合管加入钢丝增强网，不但在管材耐压能力上比PE实壁管有了较大的提高，而且还保留PE实壁管优异的耐腐蚀性、柔韧性、阻力系数小、不结垢等特点。管道连接方式主要有电熔连接和法兰连接。

2 给水管材的选择

市政给水管材的选择应根据输配水系统的布置、管道直径、工作压力、埋深、地质情况及施工和运输条件，结合运行维护管理进行综合比较确定。给水管材的选择应充分考虑给水管网的安全可靠性、经济合理性及节能环保性。

（1）安全可靠性

给水管材的选择应具有良好物理性能，能够承受外部荷载及内部压力；应杜绝二次污染，确保水质符合卫生要求；应具有良好的坑腐蚀性，保证给水管道的使用寿命。

（2）经济合理性

给水管材的选择应在满足使用安全可靠的前提下，应选择水利条件好、阻力系数小；维护运行管理成本低；便于采购、运输、安装及施工；综合造价低的管材。

（3）节能环保性

从可持续发展角度考虑，给水管材选择应在使用安全可靠、经济合理的基础上宜优先选择管材性能好、能耗较小的新型化学管材。

3 结语

在总结分析我国常用的市政给水管材种类以及对其性能分析对比的基础上，提出市政给水管材的选用应综合考虑管道的物理、化学性能，卫生条件，运行可靠性，综合造价等各方面因素，从而实现给水管道运行安全可靠、经济合理，并能引导和促进给水管材的材料及生产工艺的持续改进，实现节能环保和可持续发展。

[1]曲炳良.给水管材性能分析及其选择[J].湖北水利水电职业技术学院,2009,5(2):18-20.

[2]赵文豪.浅谈实用给水管材的现状及前景[J].沿海企业与科技,2005(9):59-61.