淺論長距離輸水管道選擇

張　鵬

【摘 要】隨著國家經濟的發展,礦產資源開發的力度也越來越大,許多資源豐富卻因干旱缺水而導致無人問津的荒涼之地,逐漸變為熱土,開發的第一步就要解決水的問題,而長距離管道輸水,則是干旱地區引水方式的首選,選用何種管材,則決定著工程的安全性和經濟性。

【關鍵詞】管材 性能 造價 選擇

一、常用管材

輸水管材一般分為金屬管材、非金屬管材和復合管材三大類:常用的金屬管材有普通焊接鋼管和離心球墨鑄鐵管;常用的非金屬管材有各種玻璃鋼管、塑料管和混凝土管;常用的復合管材有鋼塑復合壓力管和各種鋼骨架塑料復合管。下面介紹幾種目前在國內應用廣泛、市場上十分暢銷、大家比較認可的管材。

1.普通焊接鋼管（SP）

耐腐蝕性:管材雖然耐腐蝕性能較強,但內、外壁仍需做防腐處理;衛生特性:內襯水泥砂漿易結垢,對水質有一定影響;水力特性:內襯粗糙系數n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:一般采用現場焊接,密封性能優;安裝性能:管長≤12m,自重較大,接口少但需要焊接,敷設要求低,安裝性能良;力學性能:強度、韌性、抗沖擊等性能優,但剛度較差,承壓較高;抗震性能:管材強度高、韌性好,可承受高壓,抗震性能優;安全程度:不會漏水,不會爆管,安全程度高;使用壽命:估計＜25a。

可見其最大優點是力學和機械性能優越、強度高、承壓大,最大缺點是不耐腐蝕,故必須對內、外壁做防腐涂層,且在計算壁厚時,應考慮2mm厚腐蝕余量。鋼管防腐質量、尤其現場焊縫防腐質量,對安全運行、使用壽命影響較大。

2.離心球墨鑄鐵管（DIP）

耐腐蝕性:管材雖然耐腐蝕性能較強,但內、外壁仍需做防腐處理;衛生特性:內襯水泥砂漿易結垢,對水質有一定影響;水力特性:內襯粗糙系數n=0.012,阻力大、能耗高;密封性能:采用橡膠圈柔性接口,密封性能良;安裝性能:管長≤6m,自重大,接口多但方便,敷設要求較低,安裝性能良;力學性能:強度、剛度、韌性、抗沖擊等性能優,承壓較高;抗震性能:采用柔性接口,管材強度高,韌性較好,但不能彎曲,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度較高;使用壽命:接近50a。

3.夾砂玻璃鋼管（FRPM）

耐腐蝕性:管材本身抗腐蝕,不需要做任何防腐處理;衛生特性:管材環保衛生,內壁不結垢,對水質無影響;水力特性:內壁粗糙系數n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用絲扣活接頭連接,密封性能優;安裝性能:管長≤9m,自重輕,接口較少且方便,敷設要求較高,安裝性能優;力學性能:強度、剛度、韌性等性能優,承壓極高;抗震性能:管材強度高,且有一定柔性,抗震性能優;安全程度:不會漏水,很難爆管,安全程度高;使用壽命:設計50a。

4.塑料合金玻璃鋼復合管

耐腐蝕性:管材本身抗腐蝕,不需要做任何防腐處理;衛生特性:管材環保衛生,內壁不結垢,對水質無影響;水力特性:內壁粗糙系數n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用雙“O”形橡膠圈柔性接口,密封性能良;安裝性能:管長≤12m,自重輕,接口少且方便,敷設要求高,安裝性能良;力學性能:強度、剛度、韌性等性能良,但不耐撞擊,承壓較高;抗震性能:采用柔性接口,管材強度較高,有一定柔性,抗震性能良;安全程度:不易漏水,不易爆管,安全程度較高;使用壽命:設計50a。

5.涂塑復合鋼管（PSP）

耐腐蝕性:基管易腐蝕,但內、外壁涂塑后耐腐蝕性能大幅度提高;衛生特性:內壁涂塑后不結垢,對水質無影響;水力特性:內涂粗糙系數n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用卡箍件柔性連接,密封性能優;安裝性能:管長≤6m,自重較大,接口多但方便,敷設要求低,安裝性能良;力學性能:強度、韌性、抗沖擊等性能優,但剛度較差,承壓較高;抗震性能:采用柔性接口,且管材強度高、韌性好,抗震性能優;安全程度:很難漏水,不會爆管,安全程度高;使用壽命:估計＜50a。

涂塑復合鋼管是以焊接鋼管為中間層,聚乙烯或環氧樹脂為內外層,采用專用熱熔膠,通過擠出成型方法復合而成,實際上是已做好防腐涂層的焊接鋼管。由于防腐質量上乘、涂層光滑,其耐腐蝕性能大幅度提高、水力特性大為改善,幾乎可以與塑料管篦美。

6.鋼骨架聚乙烯塑料復合管（SRPE）

耐腐蝕性:管材本身抗腐蝕,不需要做任何防腐處理;衛生特性:管材環保衛生,內壁不結垢,對水質無影響;水力特性:內壁粗糙系數n=0.009,阻力小、能耗低;密封性能:采用電熱熔連接方式,密封性能優;安裝性能:管長≤12m,材質輕,接口少但需要電熔,安裝性能優;力學性能:韌性、抗沖擊性能優,強度、剛度等性能良,承壓較低;抗震性能:管材強度較高,抗沖擊和不均勻沉降,抗震性能優;安全程度:不會漏水,很難爆管,安全程度高;使用壽命:預期50a。

此管材是以低碳鋼絲繞焊成型的網狀骨架（內側為線形經線、外側為環狀緯線）為增強相、以中密度或高密度聚乙烯熱塑料樹脂為基體,通過擠出成型方法復合而成,其力學、水力、衛生、防腐、密封、安裝、抗震等性能優越,最大缺點是耐溫性能較差。該管材一般采用熱熔連接,根據行業標準CJ/T123-2004,管徑≤600mm、管長≤12m,公稱壓力與管徑相關。

二、性能比較

其上述管材的性能比較來看,塑料合金玻璃鋼復合管、鋼骨架塑料復合管與涂塑復合鋼管的的綜合性能明顯占有優勢,離心球墨鑄鐵管的綜合性能次之,普通焊接鋼管和夾砂玻璃鋼管的綜合性能相對要差一些。

三、造價比較

在管道規格相同前提下,綜合造價鋼骨架塑料復合管＞塑料合金玻璃鋼復合管＞涂塑復合鋼管＞離心球墨鑄鐵管＞普通焊接鋼管＞夾砂玻璃鋼管,最低與最高管材之間綜合造價大約相差50%。

四、選擇原則

1.應根據建設項目的重要程度、輸水距離、敷設根數、管道規格、壓力大小、外部荷載、地質地形、地震烈度、管材性能以及及有無調節設施等綜合分析后確定。

2.在滿足安全耐久、經濟合理、環保衛生、節約電能、接口可靠、施工方便、維護容易的前提下,力爭體現“以塑代鋼、節約鋼材”的精神,盡量不要與國家的產業政策相抵觸。

3.兼顧市場供應、建設工期、運輸距離、施工季節等因素。