國內給水管材現狀及發展（一）

    摘要： 作者試圖將我國室內外給水管材的生產、使用的現狀做系統總結，并緊密結合國內室內外給水管材的實際預測其 發展方向，努力振興我國自己的給水管材(生產、應用科學)事業

   關鍵詞： 室內給水管材 室外給水管材 金屬管材 非金屬管材

   目前我國經濟高速發展，各種產品比較豐富，生活水 平不斷提高。但是，人類基本的日常生活用水問題還時不時 困擾我們，尤其是影響室內外給水水質重要因素之一的管材 問題。一方面是給水管材品種非常繁多，需要通過試用驗證產 品的性能，確定統一的使用、選用和施工要求等；另一方面 設計技術人員如何選擇適合施工單位有效施工，并切合建設單 位經濟與發展實際水平的給水管材，這都需要我們系統地熟 悉掌握其特性與適用要求，作出科學合理地選擇。截止現在， 我們尚難于找到一個完整的、系統歸類的模式。本文試圖在 這些方面進行一些有益地探索。

   一、給水管材的過去

   同我國建筑給水排水專業的發展一樣，我國給水管材也經 歷了品種單一、衛生標準低、緩慢發展的過去與品種多樣、衛 生標準提高快、更新發展迅速的現在。沿用了近三十多年的 不鍍鋅鋼管(黑鐵管)，包括曾經被視作提高建筑標準檔次象征 之一的鍍鋅鋼管，現在已經被多數省份部分(冷鍍鋅鋼管)淘汰 ；為節省鋼材，五十年代推廣使用的鋼筋混凝土管(又分為鋼 筋混凝土管、預應力鋼筋混凝土管和自應力鋼筋混凝土管)， 可承受較高的工作壓力(0．40－1．20MPa)、耐腐蝕、價格低廉(和 金屬管材相比)、經久耐用，不會減少水管的輸水能力，但自 重大，質地硬而脆，怕碰撞，接口易滲漏，管溝溝底平整堅實 要求高，配件缺乏給日后維修增加難度，現在用量正逐漸減 少；……；塑料管具有較好的防腐與抗震能力，有一定的抗拉 抗彎曲的彈性，表面光滑水力條件好，耐凍性能比金屬管強 ，重量輕等優點。由于管材承壓力不夠高，質脆易老化，而且 價格昂貴，僅用于室內的小口徑管道上。

   二、給水管材的現狀

   目前給水材料品種非常繁多，我們的重點就是對新型室內 、室外給水管材給予介紹，并對過去使用目前又有一些新的性 能提高的應用點給予介紹。下面從管材主要使用場所上分兩 大類歸納介紹：

   (一) 室外給水管材

   室外給水管材可分為金屬管和非金屬管兩大類。

   1 金屬管

   現在推廣應用較多的室外金屬給水管材主要有鋼管、給水 球墨鑄鐵管。

   1．1 鋼管

   鋼管有焊接鋼管和無縫鋼管之分；以防腐蝕性能來說可分為保 護層型、無保護層型與質地型；按壁厚又有普通鋼管和加厚 鋼管之分。

   焊接鋼管分為螺旋縫焊和直焊鋼管，螺旋縫焊鋼管分為自 動埋弧焊接鋼管和高頻焊接鋼管，直焊鋼管又分為普通直焊鋼 管和不銹焊接鋼管。無縫鋼管按制造方法分為熱軋管和冷軋( 拔)管，其精度分為普通和高級兩種。冷軋(拔)管的大公稱直 徑為200mm，熱軋管大公稱直徑為600mm。無縫鋼管還有不銹鋼 無縫鋼管，不銹鋼無縫鋼管分為熱軋、熱擠壓不銹鋼無縫鋼管 和冷軋(拔)不銹鋼無縫鋼管兩種。

   無保護層型有無保護層鋼管，過去通常叫不鍍鋅鋼管(黑鐵 管)。質地型鋼管主要是指不銹鋼無縫鋼管和不銹鋼焊接鋼管 ，在室外大中管道給水上，由于造價、連接等原因未曾推廣應 用過。

   保護層型(主要指的是管道內壁)現在有金屬保護層型與非金 屬保護層型，金屬保護層型常用的有表面鍍層保護層型、表 面壓合保護層型。表面鍍層保護層型中常見的是鍍鋅管，鍍鋅 管也有冷鍍鋅管和熱鍍鋅管，熱鍍鋅管因為保護層致密均勻 、附著力強、穩定性比較好，目前仍大量應用。而冷鍍鋅管由 于保護層不夠致密均勻、穩定性差，一般使用壽命不到5年就銹蝕，出 現“紅水”、“黑水”，鐵腥味嚴重，各種有害細菌超過 生活飲用水水質標準，各地已在生活給水管道禁止使用。表 面壓合保護層型按生產工藝不同也分為物理覆蓋型復合鋼管和 化學爆破法覆蓋型復合鋼管，其中物理覆蓋型復合鋼管目前 已生產的有鋼復不銹鋼復合鋼管、銅鋼雙金屬復合鋼管，都是 利用物理的方法將受熱軟化薄壁不銹鋼管或冷薄壁銅管通過 一定工藝壓合在鋼基管內壁上。這兩種管材的規格分別為DNl5 －DN300和DNl5－DNl50。物理覆蓋型復合鋼管管道連接多采用專用 配件連接。化學爆破法覆蓋型復合鋼管有雙金屬復合管。

   非金屬保護層型有非金屬涂層型與非金屬襯里型兩大類， 《建筑給水鋼塑復合管管道工程技術規程》(CECSl25：2001)(簡稱 《鋼塑技術規程》)把這兩類鋼管統稱為鋼塑復合管，并將鋼 塑復合管所依附的鋼管基本材料不同又分為涂(襯)塑焊接鋼管 和涂(襯)塑無縫鋼管。根據所涂(襯)的非金屬材料不同，現行 行業標準《給水涂塑復合鋼管》(CJ／T120－2000)把給水涂塑復合 管分為聚乙烯(PE)鋼塑復合管與環氧樹脂(EP)鋼塑復合管，有的 廠家還生產乙烯－丙烯酸共聚物(EAA)鋼塑復合管，《給水襯塑 復合鋼管》(CJ／T136－2001)把給水襯塑復合管分為聚乙烯(PE)、 硬聚氯乙烯(PVC－U)、交聯聚乙烯(PEX)、氯化聚氯乙烯(CPVC)和聚 丙烯(PP)鋼塑復合管。生產廠家從管道連接方式和配件的不同 將鋼塑復合管分為法蘭式、溝槽式和螺紋式三種，按涂(襯)層 耐熱性分為熱水用鋼塑復合管與普通性或冷水用鋼塑復合管。 另外，依據涂層的方式不同有外鍍鋅與內涂層相結合型(溝槽 式給水鋼塑復合管、螺紋式給水鋼塑復合管等)與內外全涂層 型鋼塑復合管(法蘭式給水鋼塑復合管)的區別。依據外涂層的 金屬材料不同襯塑復合鋼管又分為外鍍鋅型、外涂塑型和外鍍 鋅鋁合金型襯塑復合鋼管(廠家又叫合金鋼塑復合管)。此外， 還有一大類是注塑鋼管，目前知道的有聚丙烯(PP)和聚氯乙烯 (PVC)給水鋼管，但在《鋼塑技術規程》中未予確認。鋼塑復合 管是一種比較好的防腐管材，鋼塑復合管目前較大的管徑有DN l25－DN300，在室外大中管道給水上使用受到一定的局限。

   低壓流體輸送用焊接鋼管與鍍鋅焊接鋼管也有普通鋼管和 加厚鋼管之區別。對焊接鋼管來說，管壁加厚其承壓能力隨之 適當提高，而相對無縫鋼管類型管材來說，造價仍屬低廉型 鋼管之列。無縫鋼管主要體現在管壁厚度隨多種檔次和材質之 分而承壓不同。

   我們知道，鋼管的機械強度好，可以承受高的內外壓力 ，管身的可焊性方便制造各種管件、特別能適應地形復雜及要 求較高的管線使用。易腐蝕是其大缺點。但鋼管內外防護 處理得當，使用年限也很長。據介紹，上海楊樹浦水廠一根1m 直徑的出廠管已使用60年，至今仍然很好。

   目前國外已普遍使用承插式焊接接口的鋼管，是傳統鋼管 的第二代產品，它把傳統鋼管的對接焊縫接口改為搭接焊縫接 口，提高了接口焊縫的質量，使環向焊縫減少應力集中，避 免管道發生爆漏。1999年廣州市的劉屋洲120萬m3／d的輸水工程 ，在國內次安裝了DN2000－DN2400的該種承插式焊接接口鋼管近 10km，其中有近3km是過河管段，至今使用情況良好[1]。

   2000年獲得[1]的“擴脹成型的承插式柔性接口鋼管 ”已在廣州自來水公司先應用，它的性能及優點比第二代鋼 管更好，填補了“低成本生產鋼制柔性接口管”的國內外空 白。該管是采用先進的擴脹成型工藝，將鋼管兩端分別擴脹成 具承插口的新管型，經擴脹后的鋼管強度及剛性都得到提高 ，同時該工藝又達到用低的加工成本獲得成型尺寸精度高的 承插式柔性接口新管型。擴脹成型柔性承插式接口鋼管是繼 “承插式剛性接口鋼管”后發展的第三代新型高級鋼管。具有 安裝方便、施工時間縮短、安全，其推廣可有效提高管線的 質量水平。

   在過河管、架空管等需要剛性連接的管道，可通過對承插 口套入的搭接面進行角焊焊接，就可以得到高質量的剛性接口 連接。

   1．2 給水鑄鐵管

   給水鑄鐵管能承受較大工作壓力(0．45～1．00MPa)、耐腐蝕、價 格便宜，管內壁涂瀝青后較光滑，因而被大量用于外部給水管 上。但是它的缺點是質硬而脆、重量大、施工困難。公稱直 徑從DN75～DNl500，工作壓力有0．45、0．75、1．00MPa等幾種。鑄 鐵管的接頭通常有承插式、法蘭式和柔性接口三種。給水鑄鐵 管按制造材質不同分為給水灰口鑄鐵管和給水球墨鑄鐵管兩 種。由于同給水灰口鑄鐵管比較起來給水球墨鑄鐵管具有強度 高、韌性大、密閉性能佳、抗腐蝕能力強、安裝施工方便等 優點，給水球墨鑄鐵管已經成為給水灰口鑄鐵管的替代產品。 給水灰口鑄鐵管過去通常稱為給水鑄鐵管，給水灰口鑄鐵管 按鑄造方式不同分為砂型離心鑄鐵直管和連續鑄鐵立管，砂型 離心鑄鐵直管按壁厚分為P和G兩級，連續鑄鐵立管按壁厚分為 LA、A和B三級。這些在已經出版使用的各種設計手冊上均有較 詳細完善的技術資料。給水球墨鑄鐵管按接口方式不同分為K 型機械式柔性接口管和T型承插式柔性接口管。這種管材由于 受配件品種數量少而影響推廣應用的局面，現已基本緩解，有專門從事配件生產的大型廠家 ，供國內建設選用 。據已有的資料[3]可知，綜合比較給水球墨鑄鐵管承壓、耐 腐等功能以及管材造價、開挖施工、維護等各種費用，實際建 設選用管徑在DN200－DN800其優勢比較突出。

   2 非金屬管材

   非金屬管材有混凝土管、鋼筋混凝土管、石棉水泥管、玻 璃鋼管、塑料管和(鋼骨架增強)塑料復合管幾大類。其中混凝 土管由于承壓小、管壁較厚現在在壓力給水方面應用較少，其 技術資料在一般手冊也有，這里就不做介紹。

   2．1 鋼筋混凝土管

   鋼筋混凝土管有普通的鋼筋混凝土管(RCP)、自應力鋼筋混凝土 管(SPCP、預應力鋼筋混凝土管(PCP)和預應力鋼筒鋼筋混凝土管( PCCP)。它們共同的特點是：節省鋼材，價格低廉(和金屬管材相 比)，防腐性能好，不會減少水管的輸水能力，能夠承受比較 高的壓力(從0．4－1．2MPa不等)，具有較好的抗滲性、耐久性， 能就地取材，節省鋼材。資金不足的情況下，應用價值大些 。目前大多生產的鋼筋混凝土管管徑從100－1500mm規格。預應力 鋼筒鋼筋混凝土管我國80年代后期開始試制應用，大管徑可 達9m，承壓達4．0MPa。但鋼筋混凝土管重量大而質地較脆，裝 卸和搬運困難。管配件缺乏，日后維修難度大。這些都制約了 該類管道的應用。

   2．2 石棉水泥管

   石棉水泥管的優點是：重量輕，內壁光滑，通水能力較鑄 鐵管大，抗腐蝕性能好，容易鋸斷，加工方便，價格低廉等。 但是，它質脆，抗沖擊能力與抗動荷性能差。目前應用較少 。

   2．3 玻璃鋼管

   玻璃鋼管按制造工藝不同分為：離心澆鑄型玻璃鋼管和纖 維纏繞型玻璃鋼管。給水上常用的是屬于纖維纏繞型的玻璃鋼 夾砂給水管。玻璃鋼夾砂給水管具有管輕、強度好、耐腐蝕 、水頭損失小等優點，并且運輸、吊裝、連接方便。但管價較 其他管材高，以及由于剛性較低，易損壞，管坑的開挖回填 的要求高，專業性安裝要求高，增加了安裝費用。這制約了該 類管的普及使用。玻璃鋼夾砂給水管規格有DN25－3000mm的30多 種，一般小于或等于DN400的玻璃鋼管道不夾砂。使用壓力范圍 為0．1－1MPa，而大于0．6MPa的產量較少。據已有的資料[2]可知 ，綜合比較給水玻璃鋼管性能及各種費用，實際建設選用管徑 在DN500以上其優勢更突出。

   2．4 塑料管

   近些年，陸續出現了品種繁多的室外給水塑料管材。主要 有：聚乙烯(PE)管、硬聚氯乙烯(PVC－U)管、丙烯腈－丁二烯－ 苯乙烯(ABS)管等。

   2．4．1 PE管

   PE管根據生產管道的聚乙烯原材料不同[3]，分為PE63級( 代)、PE80級(第二代)、PE100級(第三代)及PE112級(第四代)聚乙烯管 材，目前給水中應用的主要是PE80級、PE100級，PE112級是今后我 們應用原材料的發展方向，由于PE63級承壓較低較少用于給水 材料。也分為高密度HDPE型管和中密度MDPE型管，高密度HDPE型管 要比中密度MDPE型管剛性增強、拉伸強度提高、剝離強度提高 、軟化溫度提高，但脆性增加、柔韌性下降、抗應力開裂性下 降。由于高密度HDPE型管應用較多，通常用高密度HDPE型管代表 PE管。

   其優異的性能特點：(1)衛生條件好。PE管無毒，不含重金屬 添加劑，不結垢，不滋生細菌。(2)柔韌性好，抗沖擊強度高 ，耐強震、扭曲。(3)獨特的電熔焊接和熱熔對接技術使接口強 度高于管材本體，保征了接口的安全可靠。

   據已有的資料[4]可知，HDPE給水管道國內產品分PE80及PEl00兩 級，又各分SDR11、13．6、17．6、26和33系列，工作壓力有0．4、 0．60、0．80、1．00、1．25、1．60MPa檔次。公稱外徑dn有16－1000 mm。

   連接方式主要有電熱熔、熱熔對接焊和熱熔承插連接。管 道敷設既可采用通常使用的直埋方式施工，也可采取插入管敷 設(主要用于舊管道改造中的插入新管，省去大開挖)。

   2．4．2 PVC－U管

   PVC－U管是由硬聚氯乙烯塑料通過一定工藝制成的管道。目 前積累了較多的使用經驗，技術也比較成熟。PVC－U管材不導 熱，不導電，阻燃。突出應用于高腐蝕性水質的管道輸送，質 量和經濟效果達到佳。

   國內產品PVC－U給水管材主要規格有公稱通徑DNl5－DN700十多 種。管材高許可壓力為O．6MPa、0．9MPa和1．6MPa三種規格。管 道主要連接方法有承插式連接、粘結劑粘結。

   2．4．3ABS管

   ABS工程塑料是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種化學材料的聚 合物。

   其主要優點(1)耐腐蝕性極強。(2)耐撞擊性極好。ABS管道能 在強大外力撞擊下，材質不破裂。(3)韌性強。

   主要規格有公稱通徑DNl5－DN400十多種。管材高許可壓力 為0．6MPa、0．9MPa和1．6MPa三種規格。應用于高標準水質的管道 輸送，質量和經濟效果達到佳。ABS管連接方式主要為冷膠 溶接法。

   2．5(鋼骨架增強)塑料復合管

   鋼骨架增強塑料復合管[5]是以鋼骨架為增強體，以熱塑性 塑料為連續基材，在自動控制生產線上將兩者均勻復合在一起 的一種新型雙面防腐壓力管道?；w原料為高密度聚乙烯、 聚丙烯、交聯聚乙烯，還可加入必要的添加劑、抗氧劑、紫外 線穩定劑和著色劑等。增強體原料為優質低碳鋼鋼板網和低 碳素結構鋼絲網。按骨架形式可分為：鋼板網骨架增強塑料復 合管、鋼絲網骨架增強塑料復合管。按基體原料可分為：鋼 骨架增強高密度聚乙烯管、鋼骨架增強聚丙烯管、鋼骨架增強 交聯聚乙烯。

   該管的特點有：(1)較強的承壓能力，鋼板網骨架增強塑料 復合管其管徑de50－200，其承受壓力1．00－2．50MPa；鋼絲網骨 架增強塑料復合管其管徑de80－300，其承受壓力1．00－3．50MPa 。(2)既有柔韌性，又有較高的強度和剛性。管道連接有電熔連 接和法蘭連接兩種。管道連接工藝要求高，并且管材、管件 等造價也比較高，這些也制約其大量推廣應用。

   PVC－U管、ABS管在專業設計手冊中有詳細資料。PE類管的室 內管道工程技術規程今年上旬已通過審查。在價格上，PVC－U 管比HDPE管有優勢。但是它剛性差，硬度高不易煨彎加工。

   從1996年進行的城市市政公共設施普查結果可以看出： 在城市供水管網中，DN500以下管道占87．18％(按長度計算)；… …。其二，塑料管管徑在一定范圍，與金屬管相比具有經濟優 勢，隨著管徑增大，經濟性下降；其三，大口徑塑料管管件 ，由于生產投資大，生產企業很少，容易造成管件與管材不配 套，給工程施工帶來不便。因此，發展城市供水塑料管應以D N500以下為主，……。

   化學建材產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要[6]明 確提出：到2005年，塑料管道在各類管道中市場占有率達 到50％以上。其中，城市供水管道(DN400以下)50％采用塑料管， 村鎮供水管道60％采用塑料管，……。到2010年，城市供水管道 (DN400以下)70％采用塑料管，村鎮供水管道70％采用塑料管，… …。

   同時，我國在制定“十五”化學建材及塑料管發展計 劃時明確提出：“十五”期間塑料管的推廣應用主要以PVC－U 管和PE管為主。PE管在我國應用起步較晚，發展空間較大。并 推崇“十五”期間市政塑料管的發展應以PE管為重點。這樣室 外給水塑料管的應用發展就顯而易見了。