城市供水管网接头密封措施研究

黄河锋

摘 要：城市居民的生活、工业的运转都离不开水，因此国家在全国范围都铺设有发达的地下供水管网系统。由于供水系统均采用高压供水，这样就会导致在管件接口处发生漏水现象，据统计我国一年因为管网漏水导致的经济损失高达200亿，因此对供水管网连接防漏问题的研究非常重要。在我国的供水管网中，主要采用了球墨铸铁管与钢管的连接方式，那么如何保证两者连接的密封性？文章将对两者进行分析，给出各自连接建议，并分析二者之间连接的方式，给出两者安全高效密封连接的方法建议。

关键词：管网；漏水；球墨铸铁管；钢管；连接

供水管网的漏失问题一直是供水公司致力于解决的经济损耗问题，同时也是在国家提出保证居民安全健康用水政策前提下亟待解决的问题。根据《2013年城市供水年鉴》的数据显示，我国600多座城市在2012年中供水管线的物理净漏失率高达15.78%，这比国家规定的12%以下的城市管网净漏失率标准高出了33.3%。根据年鉴统计，2012年全国城市居民生活供水系统的总漏失量高达6.0×109m3，根据全国各地供水市场价格1.50元/m3计算，我国因为城市管网供水系统漏失导致的直接经济损失超过60亿元，这项损失统计仅为保守估计，实际损失可能会超过100亿元。如果考虑全国重型企业的工业化用水供水系统漏失，全国因为供水管网漏失损失将会达到惊人的200亿元以上。因此针对供水系统中管件接头连接密封性问题的研究十分必要及重要。

1 球墨铸铁管特性分析

1.1 制造工艺

球墨铸铁管的铸造方式为离心铸造，主要应用了专用设备“离心球墨铸铁机”的高速离心作用，离心所用的铁水为18号以上铸造铁水与球化剂的混合体系。球墨铸铁管又被称为球馆、球铁管和球墨铸管等。

1.2 主要性能

当球墨铸铁管的球化率被控制在180%时，管柱的机械性能得到了很好的改善，具备优良的防腐性能，延展性得到大大提升，密封效果良好，可以进行方便的安装施工。根据国标规定，其最小的抗拉强度为420/Mpa，最小屈服强度为300/Mpa，最小延伸率为7%。在低压管网中可保持较长的使用寿命及安全性，但是不适用于高压管网，在进行高压测试时出现漏水现象。

1.3 连接建议

球墨铸铁接口形式可选用油麻或者“O”形橡胶圈作为嵌缝材料进行嵌缝，现在部分施工操作为了追求更好的密封效果，在嵌缝材料的选择上多数采用了“O”形橡胶圈，因为采用“O”形橡胶圈进行嵌缝可以使缝隙更加细微均匀，并且其具备一定的防水性，在外层密封材料的保护下，使得此种密封组合具备良好的密封性能。接口密封建议选用三元乙丙“O”形橡胶圈配以环氧树脂内外涂层、聚氨酯内外涂层、PE膜涂层等[3]。

2 钢管特性分析

2.1 制造工艺

钢管的种类繁多，针对不同类型钢管的制造工艺各不相同，当前主要采用的供水钢管为不锈钢管或内衬不锈钢复合管。不锈钢管主要分为两大类：无缝管和焊管。无缝钢管根据制造工艺可分为热（冷）轧管、冷拔管和挤压管，焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。内衬不锈钢复合管可以理解为在钢管内壁附加了一层薄壁不锈钢管的复合型双层金属管。

2.2 主要性能

不锈钢管避免光滑，具备耐磨损自保护功能，延展性及韧性俱佳，最值得称道的是它所具备的的良好的耐化学性能、耐酸性能及耐碱性能。由于其密度较低，在同尺寸管线中重量较轻，安装施工简便。

2.3 连接建议

相对于其他管件，不锈钢管的连接方式较多，除了传统连接方式，还有压缩式、压紧式、活接式、推进式、推螺纹式、承插焊接式、活接式法兰连接、焊接式等。以上连接方式可根据不同的施工环境进行合理选择，前提都是保证安装的简易性及可靠性。在接口的密封性施工方面，建议选用硅橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶材质类密封圈或密封垫。

3 管件连接方法探析

3.1 管件连接方式介绍

目前国内的管道连接方式主要有：螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘合连接等。螺纹连接具有结构简单，连接及拆卸方便可靠的优点，但是有些管件材料本身不适合螺纹加工，因此螺纹连接方式尤其材料局限性，并且其密封性不够理想。法兰连接被广泛的应用到在铸铁管、衬胶管、非铁金属管和法兰阀门等的连接上，具有承压能力强、密封性能好的优点。焊接连接一般适用于同材质材料之间的连接，承压能力较差。承插连接分为刚性连接及柔性连接，刚性连接具备密封性能优异的特点，柔性连接具备抗震性能优异的特点。粘合连接仅适用于接口承力不大的情况，并且对连接面的面积及粗糙度都有要求。

3.2 球管与钢管的连接方式探析

在当前城市管网中球墨铸铁管与钢管的结合使用十分普遍，两者的结合能够在复杂地形的管网铺设中凸显出其优势。二者的连接方式主要有以下三种。

3.2.1 K型机械接口

接口配件的规格在DN400以下时适宜选用K型机械接口，当球管规格在DN300以下时我们应该选用机械接口形式。K型机械接口在实际施工中安装迅速，因为采用的是新旧管道的碰接方式，可以快速完成，避免因为长时间停水造成的经济损失。但是K型机械接口的缺点也是显而易见的，当管网内水压过高时，容易造成机械接口的移位而产生漏水现象。因此在进行K型机械接口安装时，要对接口进行紧固处理，保证接口不会产生水利压力导致的移位现象。

3.2.2 油麻膨胀水泥接口（刚性接口）

此方法适用于球管规格为DN300以上情况，连接常规方式为钢制双套。采用该接口方法较耗费劳力，因为是采用了水泥固结连接，因此其柔性极差，当施工位置处开沟槽地基层不稳定及回填沟槽的质量不过关，都会引起大载荷情况下使接口断裂的损坏的事故发生。并且因为接口材料选用了水泥，也要考虑水泥本身的固结时长是否会影响正常的工期。

3.2.3 钢制标准管转换法（柔性接口）

钢制标准管转换法是利用承插原理，在钢管外连接一卷板钢管，同时在该卷板钢管上焊接钢管（该钢管与球管插口外径相同）。该方法最大的优点就是安装快速方便，具备一定抗震能力。

4 总结及建议

文章对供水管网的漏水问题进行了调研，指出了因供水管网接头密封性差原因导致的经济损失是巨大的，必须予以重视，并以此为背景对国内外管件的常规连接方式进行了调研，指出了管件连接的几种方式：螺纹连接、法兰连接、焊接连接、承插连接、粘合连接等。从制造工艺、主要性能两方面对球墨铸铁管及钢管的特性进行了分析，并给出了两种管材的连接方式建议。对国内管件的连接方法进行了探析，针对球管与钢管的连接问题，给出了三种连接方式建议。

文章的主要结论如下：

4.1 球墨铸铁管接口密封建议选用三元乙丙“O”形橡胶圈配以环氧树脂内外涂层、聚氨酯内外涂层、PE膜涂层等。

4.2 钢管接口的密封建议选用硅橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶材质类密封圈或密封垫。

4.3 球墨铸铁管与钢管推荐连接方式：K型机械接口、油麻膨胀水泥接口（刚性接口）、钢制标准管转换接口（柔性接口）。

参考文献

[1]张磊，韩阳，范量.浅析球墨铸铁管在城市管道中的应用及前景[J].山西建筑，2008，14：31-33.

[2]牛冰.谈球墨铸铁管在工程中应用的优势[J].广东建材，2005，11：35-36.

[3]王建德.浅谈球墨铸铁管的性能及施工要求[J].中华民居（下旬刊），2014，02：361.

[4]李亚维.关于球墨铸铁管的安装之我见[J].科技资讯，2008，05：35.