给排水管材料的选择.doc

给排水管材料的选择工程部二00六年八月近年来,建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。目前, 建筑给排水常用管材主要有塑料管,金属管和复合管三种。一、塑料管常用塑料管有:硬聚氯乙烯管(PVC-U)、高密度聚乙烯管(PE-HD)、 交联聚乙烯管(PE-X)、无规共聚聚丙烯管(PP-R)、聚丁烯管(PB)、工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。目前在建筑中用的最多的是：排水用普通UPVC管，室外排水用UPVC加筋管、双壁玻纹管，给水用PPR管、PE(X)管等。塑料管的物理性能和钢管,铜管比较见表:物理性能单位PVC-UPEPPRABS钢铜密 度g/cm1.500.950.901.027.858.89小小小小大大导热系数w/mk0.160.480.240.2650400小小小小大大热膨胀系 数mm/mC0.070.220.160.110.0120.018大大大大小小拉伸强度MPa40252840700150小小小小大大塑料管的主要优点:(1).化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质组分的影响,耐腐蚀性好，卫生。(2).导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。(3).水力性能好,管道内壁光滑,阻力系数小,不易积垢,管道阻塞机率小。(4).相对于金属管材,密度小,材质轻,运输,安装方便,灵活,简捷,维修容易。(5).可自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。其主要缺点:(1).力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。(2).阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。(3).热膨胀系数大,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口，伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PPR等聚烯烃类为最。施工安装时必须采取相应技术措施,否则极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。（4）.耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决。(5)抗机械冲击性差,需强化施工技术,精心施工来解决。在超高层建筑中不能满足要求。(6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。降噪的方式,提高管道材质的隔声效果,芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的；降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发。（7）易老化，塑料管的在阳光明的照射下，即在紫外线的照射下，很容易老化，通常工厂在生产的时候需添加抗老化剂。但在日常的生活中，室外的塑料制品一碰就破，虽然各厂家包括建设部的文件上都注明使用寿命50年，但事实证明这是做不到的，至少在国内是如此。2.金属管 2.1 镀锌钢管优点：价格相对低廉、性能优越,防火性能好,品种齐全，管件配件多。缺点：属于国家禁止使用的淘汰产品，易腐蚀生锈，导致水流不畅，是极易造成水源的污染。镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代，还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用。而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。2.2 铜管金属管中最具优势的是铜管,铜管具备坚固、耐腐蚀的特性，而成为现代住宅商品房的自来水管道、供热、制冷管道安装的首选。铜管应用较久,优点较多,铜是一种质地坚硬的金属。有较好的延展性，易于加工。性能稳定，不易被腐蚀，铜可以在其表面形成一层氧化物薄膜，起到保护铜管的作用。铜管的耐腐蚀性能使管道流动的阻力较小，既保证水流畅通，又减轻水流对管壁的压力；铜管的高耐压性，保证了它即使在高压条件下也能保持优良的性能，不变形、不破裂。这就为供水系统保了“双保险”，可以长期使用而无后顾之忧。铜管的不易被腐蚀使得铜管对居室水的清洁卫生和健康也有突出的贡献，是因其有独特的杀菌功能和不被污染。铜管可以弯曲、变形，它常常可以做成弯头和接头，光滑的弯曲允许铜管以任何角度折弯。其缺点是相对价格较贵，且有上涨的趋势。2.3 铸铁管2.3.1给水球墨铸铁管优点：具有强度高、韧性大、密闭性能佳、抗腐蚀能力强、耐久性好、安装施工方便等，大量运用于给水工程中。连接方式一般采用承插连接。缺点：管道接口部位尺寸较大，价格较贵。2.3.2柔性排水铸铁管卡箍式离心铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，60年代开始进入国际市场，经过几十年的推广和应用，已经得到国际上的普遍认可。优点：管壁薄且厚度均匀、村质密实、外表美观、重量轻、无砂眼、气泡、渗漏等缺陷； 最大优点：1无噪音-安静；2 防火抗震，防渗漏； 3 耐腐蚀，耐用，使用寿命长； 世界上的目前最高的马来西亚吉隆坡城市发展中心双塔楼（452米）、上海金茂大厦（420米），香港中环广场（374米），著名的鸟巢和国家游泳馆水立方项目等建筑物均采有了这种管材。在我们这个这个项目中也肯定用该排水管。因是新型材料所以详细介绍一下。(1)组成卡箍式离心铸铁排水管由无承口离心铸铁管、无承口管道配件、卡箍及橡胶密封圈4大部件组成。(1)-1无承口离心铸铁管通常采用水平旋转离心式铸造工艺制造。为灰铸铁，管壁厚度均匀，管材材质密实，外壁美观，重量较传统的承插式铸铁管轻，无渗漏。管道的内外壁，普通管一般采用沥青漆保护，高档的采用环氧树脂漆保护，当对耐酸碱要求较高时也可采用搪瓷内衬保护。(1)-2无承口管道配件采用无箱射压造型铸造生产线制造，管径尺寸统一，管壁厚度均匀，外表美观，能与离心无承口铸铁管配套。其防腐保护同管道一样，但其壁厚较管道略厚。(1)-3卡箍卡箍有很多种构造形式，大多采用螺栓收紧。较为流行的卡箍有按美国CISPI 310-90标准生产的不锈钢卡箍及瑞典生产的Sum型卡箍。按美国标准生产的卡箍主要由不锈钢波纹罩、不锈钢紧箍带及橡胶密封圈组成，1124的卡箍采用2条紧箍带，510的卡箍采用4条紧箍带。每个不锈钢带配一个不锈钢拧紧装置，Sum型卡箍由一个不锈钢紧箍片加上收紧螺拴及橡胶密封圈组成。这种卡箍又分为通用型及加强型(IGH)两种，加强型适用200mm300mm的管道及瞬间水压达到4MPa10MPa的管道。(1)-4橡胶密封圈美国标准的密封圈采用聚氯丁橡胶制造而成，这种橡胶耐磨，耐油脂，耐化学物品，耐日晒，耐臭氧，耐热，耐冷，且抗老化。据资料介绍由杜邦(DUPONT)研究所研制出的聚氯丁橡胶产品已成功地使用了几十年。我国一些厂家生产的橡胶圈有的采用聚氯丁橡胶，也有的按国家标准GB9876-88生产，或采用其它品种的橡胶。 (2)与其它排水管材的比较(2)-1与传统的承插式铸铁管比较(2)-1-1重量较轻卡箍式铸铁排水管均采用离心铸造，壁厚均匀，重量较轻；而传统的承插铸铁排水管国内大多采用连续铸造及砂模铸造生产，壁厚往往不够均匀，重量较重。以DN100口径为例，两种管材壁厚及重量的比较如表。两种管材壁厚及重量比较ISO6594标准国标GB871688国标RZK管ISO6594标准壁厚mm单位重量kgm壁厚mm单位重量kgm壁厚mm单位重量kgm标准最小TA级TB级TA级TB级3530845118855511991313(2)-1-2抗震性能好国家建筑给水排水设计规范(GBJ15-88)1997年局部修订条文中增加的第3.3.20A条，对高层及超高层建筑中铸铁排水管材提出了抗震方面的要求。规范这样规定是合理的，根据日本的一些资料介绍，传统承插式铸铁排水管为钢性联接，在建筑的层间位移达到10mm左右时就会出现漏水现象；在高层及超高层建筑中由于地震或风压所引起的层间位移往往可达20mm40mm。卡箍式铸铁排水管为柔性接口，两管间的轴向偏心角可达5，完全能够满足抗震的要求。(2)-1-3安装、更换管道方便卡箍式铸铁排水管由于重量较轻，且采用卡箍接头为“活接头”，管与管之间、管与配件之间无套叠，无论安装及拆卸、更换管道都要比传统承插铸铁排水管道方便。人工费自然也就低。(2)-1-4噪音低由于采用柔性橡胶连接，可以有效地防止卫生器具等产生的噪音通过管道进行传递。(2)-1-5美观由以上比较可见卡箍式铸铁排水管是传统铸铁排水管的换代产品，各方面的性能都比传统承插铸铁排水管要好，应该给予推广。唯一的缺点就是这种管的材料价格较高，目前阶段只适于在超高层建筑、比较重要的公用建筑、及对抗震有较高要求的建筑物中推广使用。(2)-2与UPVC排水管道比较(2)-2-1噪音低铸铁排水管质量较大，它比质量轻的其它管道如UPVC管，ABS管，铜管，镀锌钢管更难引起振动，因而对直接通过管壁传递的噪音有良好的隔音作用。另外，由于采用氯丁橡胶接口，使振动的传递也受到削弱。据美国一些实验室的试验表明，卡箍式(或柔性接口承插式)铸铁排水管系统，与传统承插铸铁排水管系统、UPVC排水管系统、ABS排水管系统等相比是最安静的排水系统。(2)-2-2防火性能好UPVC管虽然为难燃自熄型管材，但在明火的作用下，如超过一定温度，仍会引起管道弯曲、变形以至破坏不能使用，甚至火势还会沿排水立管、地漏、清扫口与卫生器具的接管而向上蔓延。虽然建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规范(CJJ29-97)第4.1.15条对高层建筑中UPVC管立管及横支管明装时，如何采取防止火灾贯穿的措施提出了几点要求，但卫生间处的接管如何防止火势向上蔓延则未有交待。所以至今一些地方的消防部门仍不赞同在高层建筑尤其是超高层建筑中采用UPVC管。(2)-2-3寿命长UPVC管的理论寿命约为3040年，而实际上是很难达到的，目前许多生产厂家为了争取市场，降低生产成本，而采用再生塑料或增加添加剂含量的做法，使得UPVC排水管的寿命大打折扣。而卡箍式铸铁排水管的寿命则超过建筑物的预期寿命，虽然氯丁橡胶圈的寿命没有铸铁管寿命长，但更换橡胶圈比更换整个管道系统还是经济的。在国外比较重要的建筑物仍多采用铸铁排水管，而普通住宅才采用UPVC排水管。(2)-2-4膨胀、收缩系数小UPVC排水管的缺点之一就是线胀系数较大，约为铸铁管的68倍，所以UPVC排水管安装时一定要安装伸缩节。伸缩节安装在立管上没有什么问题，但在横管上安装就容易出现漏水现象，使得管道转换层的悬吊横管往往要改为采用造价高得多的柔性接口承插式给水UPVC塑料管。(2)-2-5耐磨性、耐高温性好UPVC排水塑料管虽然拥有重量轻，耐腐蚀，美观，安装方便，造价低等优点，但与铸铁排水管尤其是卡箍式铸铁排水管相比还是有许多本身难以克服的缺点，在高层建筑中还是应当尽量采用铸铁排水管，而在超高层建筑则应优先采用防火性能好，寿命长，噪音低，抗震性能好且膨胀收缩小的柔性接口铸铁排水管。一些地方的政府部门以法规的形式强制要求一律采用UPVC排水管是不适当的。(2)-3与其它有承口柔性接口铸铁排水管的比较带承口的柔性接口铸铁排水管有十多种接口形式、较具代表性的有承插式及法兰式两大类。与这类管道相比卡箍式铸铁排水管具有以下优点：(2)-3-1重量轻虽然有些带承口柔性接口铸铁排水管也是采用离心铸造工艺制造，管壁厚度均匀，但由于为了保证承口处的强度，不得不将管子的厚度定得比较厚。两种管材的壁厚、单位重量比较可参见前表。由于单位长度的重量较重，带承口的柔性接口排水铸铁管的造价就较高。(2)-3-2安装尺寸小、更换方便带承口柔性接口铸铁排水管的接口尺寸较大，尤其是法兰压盖式，无论是在管井内安装还是靠墙安装都不方便，当卫生器具较多时，短管采用较多，管材浪费较大。另外当维修更换管道时要先锯断管子再退出管子。而卡箍式铸铁排水管的安装尺寸就小的多，华庭云顶一个800mm600mm管井就安装了5根DN150mm管及两根DN100mm管。另外这种管道采用的是平口联接，安装更换都很方便。带承口柔性接口铸铁排水管唯一优点就是有些接口型式尤其是法兰压盖式的接口处的抗拔出性能较好，因而承压能力一般较卡箍式铸铁排水管要高一些。 (3)产品标准目前了解到的国际上有关卡箍式铸铁排水管的标准有以下几个：(1)ISO 6594标准(国际标准)CISPI 301-90标准(美国铸铁污水协会标准)ASTM A888-90标准(美国试验和材料学会标准)以上标准涉及到无承口离心铸铁管及管件。(2)CISPI 310-90标准(美国铸铁污水协会标准)ASTM A564-88标准(美国试验和材料学会标准)以上标准涉及到橡胶密封圈，不锈钢卡箍，及管道的试压及安装。(3)其它国家的标准还有WFA48-720(法国)DIN19522(德国)2584/81 From statens PlanwerK(瑞典)British Board of AgrementCertificate N89/2349(英国)Singapore MoE/SISIP、I 130 291 ML(新加坡)。由于我国目前还未有制定有关卡箍式铸铁排水管的产品标准，这就为设计选用这种管材带来了一些麻烦，不知选何种标准的产品为好，一般来说，无论是选用进口产品还是选用国内产品都应首先考虑选用按国际标准ISO 6594标准生产的管道及配件，这样做一来有利于与国际市场接轨，二来由于国内生产的镀锌钢管，排水铸铁管及UPVC管的管径大多都采用国际标准，采用同一标准的管径有利于管道间的联接，否则往往由于采用标准不同的管材而会导致在卡箍接头处引起密封不好而产生漏水的现象。另外将来制定的国产产品标准的规格也会是按照国际标准进行制定。目前国内厂家能生产多种标准的产品，选用时应当慎重。(4)安装由于卡箍式铸铁排水管的接口为柔性联接，而吊架的设置应考虑到防止管道下凹。另外卡箍式接口的抗拨出性能略差，接口两端固定和不固定对整个管道系统的耐压能力有很大影响，应当在横管直管段适当位置加设固定支架，以防管子水平方向的位移，在弯头、三通、四通等配件处要加固定支架或支墩以防管道拔脱。立管应在穿楼板处采用专用的承重短管或采用磨擦夹紧式的固定支架以均分管道的重量，防止接口处滑脱。国内产品生产的管道与卡箍都不是同一个厂家，应选择同一标准规格的产品，否则容易因为管道与配件的尺寸对不上而引起接口收不死而漏水的情况。管道的安装可以参照广东省建筑设计院何冠钦主编的卡箍式铸铁排水管设计、施工指南。(5)试压(5)-1污水排水系统室内污水排水系统一般均为非满流，所以系统验收时，排出管只要进行灌水试验，立管及横支管只要进行通水试验即可。对于高层及超高层建筑，有的情况是最低的一个卫生器具或地漏至排出管的高差较高，如发生管道堵塞，至最低一个器具或地漏发生污水溢流时管道内可能会产生较高的水压，以至可能会破坏卡箍式铸铁排水管，为安全起见，这部分管段设计时也可以考虑采用耐压较高的加强型卡箍或柔性接口的排水球墨铸铁管。(5)-2雨水排水系统室内雨水管道一般也是按无压流设计，但是由于雨水流量较大较集中，在一些情况下也会出现压力流，比如当屋顶的雨水沟坡度设置不好或由于其它雨水斗因塑料袋等杂物而阻塞，雨水未能分流至几个雨水斗而集中至某个雨水斗时，该雨水斗以下的排水立管就会出现压力流的情况。还比如当立管底部出现阻塞时，也会出现压力流或管内承受很高压力的情况，鉴于万一雨水管道破裂会造成较大的经济损失的情况，高层及超高层建筑的雨水管道，塔楼屋顶直到底部的雨水管应改为采用承压能力较高的柔性接口排水球墨铸铁管或钢管，也可以考虑采用耐压较高的加强型卡箍，而裙楼部分下面的雨水管仍可采用卡箍式铸铁排水管。（6）单位选择卡箍式铸铁排水管是一种更新换代的新型排水管材，但是这种管材目前还存在造价较高，国内目前还未制定这种产品的标准，及设计安装方面的规范等问题，这就为选择这种管材带来了一些困难，所以选择生产单位就显得很重要。有的生产厂家，因生产能力不足，需外购各种配件，甚至管件，造成产品质量的不稳定，有的供货不能保证。因此一是要选择生产规模大的单位，二是要选择采用国际标准生产的厂家。按照目前的国内市场，有山西高平市泫氏铸业有限公司，上海新兴铸管股份有限公司等。2.4 其它:不锈钢管：价格高，加工困难。涂塑钢管兼顾了塑料管和钢管的优点，在市场上的应用也越来越多，但我个人认为，由于其涂层薄、钢材和塑料的热伸缩性相差较大，涂层易脱落，有的地方只剩下薄薄的一层铁管，更易腐蚀穿透，特别是管件连接处，所以其应用也有待于时间的检验。3.复合管: 根据金属的材料可分为:(1)钢塑复合管(2)不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管(3)塑覆铜管(4)铝塑复合管，交联铝塑复合管(5)衬塑铝合金管 应该说复合管材是管径300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为：（1）两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2)两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。由于复合管尚属新型管材，我国还未有统一的设计、施工及验收规范。目前市场上用的较多的是钢塑复合管,铝塑复合其它管材没有大量的推广使用。常用管材比较名 称工作压力管径范围特 点连接方式适用范围球墨铸铁管0.451.00MPa公称直径 DN75DNl500耐压、耐腐蚀、材质硬而脆、重量大承插连接 法兰连接 柔性接口连接室外给水衬塑复合钢管-公称直径 DN15DN300耐压、耐腐蚀、材质硬、使用寿命长，不会减少水管的输水能力法兰连接 沟槽连接 螺纹连接室内外冷热水系统薄壁紫铜管1.0MPa、1.6MPa公称直径 DN15DN250（1）经久耐用、化学性能稳定、耐腐蚀、耐热、使用寿命约为镀锌钢管的34倍；(2)机械性能好、耐压强度高，同时韧性好，延展性也高，具有优良的抗振、抗冲击性能；(3)使用卫生性能好。铜对某些细菌的生长有抑制作用，同时铜还是人体所需的微量元素之一螺纹连接 钎焊连接 法兰连接 沟槽连接冷热水供应系统及饮用净水系统、中央空调供回水系统无规共聚聚丙烯（PPR）1.02.5MPa公称外径 DN20DN160(1)无毒、卫生;(2)耐热、保温性能好。最高耐热可达1313，最高使用温度为95，长期(50年) 使用温度为70。同时，PPR管的导热系数只有钢管的1200 ，具有良好的保温和节能性能，还可节省保温管材的厚度;(3 )安装方便且是永久性的连接;(4)原料可回收，不会造成环境的污染热熔连接 电熔连接 专用丝扣连接 法兰连接用于建筑物内的冷热 水系统，而且可用于建筑物内的采暖系统、直饮用水供水系统 、中央空调供回水系统、输送化学介质硬聚氯乙烯管（PVC-U）0.6MPa、0.9MPa、1.6MPa公称直径 DNl5DN700不导热，不导电，阻燃。突出应用于高腐蚀性水质的管道输送，质量和经济效果最佳承插式连接 粘结剂粘结工业与建筑室内外给水系统铝塑复合管1.0MPa公称直径 DN10DN150mm(1)管外层是刚性好、强度高、耐腐蚀的铝合金无缝管。机械性能好，耐压能力高;(2)热水管道热稳定性好，线性膨胀低;(3)外层有铝合金保护，抗老化能力强，防火性能好，减少了消防系统投资的费用;(4)两种主材及加工工艺无有害物质遗漏于过水面，有较好的环保持性卡套式快装管接头 专利法兰盘室内冷热水系统薄壁不锈钢管-外径 DN16DN110（1）强度高、管壁较薄、经久耐用；（2）卫生可靠、 防腐蚀性好、环保性好；（3）韧性好、易弯曲、易扭转、不易裂缝、不易折断压缩式、压紧式推进式、焊接式直饮水管或高标准建筑室内给水管路交联聚乙烯管（PEX）常规产品压力等级为1.25MPa外径 1663mm(1)优良的耐温性能，使用的温度为70100;(2 )优良的隔热性能和耐压力。导热系数低，热量损失小 ，节约能源;(3)较长的使用寿命。可安全使用50年以上;(4)抗振动，耐冲击;(5)无污染环境的绿色环保管材，不含任何毒素 ，也不释放有害物质，焚烧后只产生水和二氧化碳卡箍连接 卡套连接 专用配件连接冷热水供应系统聚丁烯管 （PB）冷水时 1.62.5MPa 热水时 1.0MPa公称外径： DNl5DN63(1)良好的耐温性能。其长期使用温度为90(系指管道在此温度范围内使用寿命达3050年);(2)耐压性能极佳和极强抗蠕变能力;(3)极好的韧性和耐冲击力;(4)极好的抗腐蚀能力;(5)较好的隔热性能。材料的导热率较小;(6)无毒、重塑性强;（7）在国内应用的大多依赖进口成品管材及管件，包 括施工连接的专用工具等，同时施工技术要求较高热熔承插式接头连接 电熔承插式接头连接 胶圈密封连接冷热水供应系统，国内应用很有限常用给水管材料价格管 材规 格价格（元/米）薄壁紫铜管DN15*0.711.20DN20*0.921.27DN25*0.927.32DN32*1.245.43DN40*1.254.83DN50*1.271.00DN65*1.5110.00DN75*1.5125.16DN100*2.2243.38不锈钢管（抗压薄壁）DN1518.00DN2030.00DN2540.00DN4065.00DN5085.00DN65185.00DN80220.00DN100245.00无规共聚聚丙烯PP-R（S4系列相当于1.6Mp）D16*2.06.14D2