给水管材发展再探讨

1、给水管材发展再探讨沈之基 提要我国给水新管材的发展将是多层次的, PVC、PE管等成熟产品在待发展地区有较多机会,而复合管、薄壁耐蚀金属管在大中城市有更大发展机会；以PE材料为过水界面,以金属为结构材料的复合管,将是发展的热点。关键词给水管材衬里钢管薄壁耐蚀金属管复合管前言自上海市建委于1998年发布不允许镀锌钢管再作给水管的决定以来,国内众多省市纷纷作出了类似决定。1999年,国务院转发建设部等8部委“提高住宅质量若干意见”的联合通知,对此项决定也予以肯定。此后我国给水新型管材迅猛发展,开发引进了各种新型管材。总的感觉是我国虽然经济发展程度同西方先进工业国相比还存在着相当大的差距,但在给水管

2、材方面,可以说是起步晚、起点高,将会绘出更精彩的图画。1 管材大发展的新时期在欧美日等先进工业国, PVC、PE给水管得到充分发展,某些文献甚至断言,50mm 及以下的给水管,PVC、PE管的使用量要占总量的80%90%以上1 。我国禁止用镀锌钢管作给水管之后,是否会出现类似状况?从欧美日发展给水管的背景及我国现状看,在我国塑料给水管之后的新型给水管,将会有更大的机会。1.1 国外发展塑料给水管的背景(1) 金属材料资源紧缺。国外塑料给水管的发展始于50年代,到60年代趋于稳定、成熟。当时金属材料非常紧缺,是一个以钢铁年产量衡量国家经济实力的年代,寻找节约钢铁材料的项目是各国的指导方向。给水管

3、是用钢铁的大户,而PVC、PE 管又能较经济地替代给水管,这就为塑料给水管的发展提供了良好的契机。(2) PVC、PE等材料给人以好感。PVC、PE等材料是40年代才发明的,开发之初是以新材料的面貌出现,塑料制品是比皮革制品还要高贵的商品；50年代这种材料之高贵在人们印象中还很深。因此能用作给水管材,价格又不高,给人们的感觉是以较低的价格得到了高档次享受,人们很乐意接受这种钢铁代用品。(3) 别无选择。当时,目标是为了节约金属,给水管材发展无其他材料可选择。1.2 我国处于一个给水管发展的新时期(1) 新型管材种类已很多、开发思路更宽广。近20年来,国外在成熟的塑料给水管的基础上,开发了多种新

4、型给水管。这样,我们可选择的种类增多了,开发的思路也就更宽了。(2) 开始关注管材的卫生性能。现今人们对健康越来越重视,饮水与健康的关系已深入人心。给水管是城市供水系统的最末端,管壁同水的接触时间最长、接触表面最大,管壁材料的溶出特性对水质的影响已为人们所关注。(3) 住宅建筑水准提高,对给水管安全性要求更高,价格相对淡化。我国大中城市的住宅建筑水准已相当高,高级住宅建筑已同国际水准接轨,这样的结果是给水管材在总投入中所占比例已经较少。此外,由于房屋水准提高,给水管一旦出现问题,造成的损失巨大。人们愿意在给水管方面多投入一些,以换得更安全卫生的性能。综上可见,目前PVC、PE给水管的发展环境已

5、不象40年代西方那样别无选择,而大中城市住宅建筑水准迅速提高,人们对饮水与健康的关注,其结果是要求给水管更安全、更卫生,而价格因素相对淡化,这就为新型给水管的开发提供了经济基础。2 新型给水管的特点对近年发展的各种新型给水管材作一下归纳分析,可以看到以下的特点:2.1 PE(PP)管的金属体增强化将PE 管用金属体增强是新管材的一个重要的方向,多种新管材属此类:(1) 铝塑管,在PE管管壁中间用一薄铝管增强；(2) 铝合金衬塑管,由铝合金管和PP管复合而成,外壁为铝合金管；(3) 不锈钢衬塑管,由不锈钢管和PE管复合而成,外壁为超薄不锈钢管；(4) 钢板网增强PE管,在PE管管壁中用打孔的薄钢

6、管增强。2.2 传统金属管内壁的塑料化属于此类的有:(1) PVC衬里钢管,由PVC 管和钢管复合而成,外壁为钢管；(2) PE衬里钢管,由PE 管和钢管复合而成,外壁为钢管；(3) PE粉末树脂衬里钢管,由钢管内壁融熔一层PE粉末树脂而成。传统镀锌钢管曾是给水管材领域内占绝对优势的管材,其致命缺点就是腐蚀结垢、污染水质。用PE等材料若能可靠地将其内壁封闭,应是行之有效的捷径。2.3 耐蚀金属管薄壁化耐蚀金属管作给水管是很安全可靠的,但价格很昂贵。通过薄壁化,大幅度地降低管价是耐蚀金属管作给水管的必经之路。(1) 薄壁不锈钢管,用 0.81.2mm 的薄不锈钢板制作 1550mm 给水管。(2

7、) 薄壁铜管,用 0.71.2mm 的薄铜管作 1520mm 给水管。从以上可以看出,PE等材料是人们最欢迎的卫生级材料,但其强度使人们不放心,用金属材料增强PE是一种扬长避短的极好组合。以上提及的各种新管材,除薄壁不锈钢管、铜管外,大都是以PE材料为工作面,金属体为结构材料；复合组合可以有很多种,较“薄壁化”丰富得多,因此看来在相当一段时期内,复合管将是给水新型管材开发的热点。3 开发商应更重视的问题 - 连接与管件同开发新管材的热情相比,很多开发商对管件与连接重视程度不够,是不明智的。在管材发展史上,已有很多因管件而决定管材命运的先例。这里举一些供参考。3.1 PE管的烙铁式热熔连接日本7

8、0年代,广泛采用目前PP-2R管所用的烙铁方式承插热熔连接。并且声称,对各种连接方法经周密严格试验比选之后,得出结论是这种连接方法最可靠2。这种连接也就作为国家标准(JIS标准)推广。但经过10余年实践后,对原做法产生异议,发现此种连接方法加热熔融程度较难把握,连接处松开、龟裂多,由此认为应开发金属制的压紧胶圈的机械接头3 。日本横滨水道局,70年代末及80年代初,大量采用PE管。水道局中50mm及以下投运的管线中,PE管占50%以上,以千公里计。但1989年考察这项技术时,发现自80年代后期起,横滨水道局已放弃PE管,而改用衬里钢管。其重要原因之一,就是采用烙铁式热熔连接的管件漏水、开裂很多

9、4 。3.2 PB管的机械压紧连接号称世界上最大的两家PB材料制造商之一的shall公司在美国发展PB管,采用机械压紧连接,因接头漏水,引发巨额赔偿从而导致关闭工厂、退出市场。对此信息是否可信不予讨论,现PB、PEX、铝塑管均采用这种接头。1999年上海电视台“有话大家说”节目,有PEX 管用户反映接头脱开,PEX由此被曝光为伪劣产品。对此,究竟是接头自身技术存在问题,还是安装时有问题,需进一步研究。但即使是安装的问题,此类接头的安全可靠性也要大打折扣。3.3 薄壁不锈钢管用胶粘剂粘合的承插式连接由于不锈钢表面极为光滑,连接不抗振,不能为使用者接受,现开发商将此种连接降级为排水用。是否可行?笔

10、者认为,在排水上也将难以发展,除非对钢管表面加以专门处理。可见,开发一种连接方法是极不容易的,同管材相比常需花更多精力,更长时间。因为实验、试验往往不能覆盖应用中可能遇到的各种情况,而完善的连接方法和管件,不仅包括连接自身含有的技术,还包括使用者对它的理解、掌握、熟悉。一种成功的连接方法和管件开发,看来要有10年以上的实践考验才能有定论。日本的一家成功的衬里钢管厂在总结自己的发展经历时说,衬里钢管的发展史就是管件的发展史,花了十多年时间完成了树脂衬芯管件,才使衬里钢管走上了成熟5,这种说法是很有道理的。因此,各种正在开发、完善的新型给水管材中,哪种管材在连接和管件上能率先完成,它就可以得到实际

11、的发展机会。从给水管材发展史看,对于大口径管线来说,滑入式接口可以说是当今最有生命力的接口,已为现今各种新型管材所接受,并成为首选方式。如PVC管、GRP管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管等等。对于小口径来说,管螺纹连接曾经是得到最高认可的连接,在今后发展中,我们还应该充分重视。它的许多优点是其它连接方法难以比拟的,这里再简单地叙述一下螺纹连接的特点,以供新连接方法开发时参考:(1) 认可度最高。管螺纹连接技术在1978年通过ISO国际标准进行投票表决时,所有投票国均投赞成票。这在ISO标准投票表决史上是少有的,这种一致表明了这项技术对未来市场的巨大亲合力；(2) 小口径的阀门、给水器具几乎均

12、采用管螺纹连接,以致现今新给水管材采用的各种连接,最后必须有过渡管件转换成管螺纹；(3) 管件标准化、通用化程度最高,使较复杂的管线配置也能方便地完成；(4) 无论是连接强度还是密闭性,均是最安全可靠的。各种新的连接方法因伸缩、振动而导致脱开的担心对管螺纹连接均不存在。管螺纹连接处的整体性,使伸缩能、振动能将先在管材上释放。在管件开发上还有一个问题要提请开发商注意。这就是15mm、20mm这样较小口径的连接同50mm、100mm这样较大口径的连接,在很多方面有不同的特点。不要以为某种连接方法在15mm上可行, 就认为技术突破, 可以用于50mm甚至以上口径。简单地扩大使用,结果往往是大范围的失

13、败。4 对几种代表性管材前景的点评4.1 PVC管在我国75mm以上的埋地管中,PVC 管已取得了相当的份额。对于50mm及以下的PVC管,因材料强度、冷脆、使用粘结剂连接等因素,在人们对给水管之安全性要求日益提高的地区,将处于不利地位。小口径管的发展看来只能以其价格优势在不太重要场合、待发展地区得到发展。4.2 PE管这是在欧洲得到最广泛应用的管材,其长度方面的特点在需较长距离送水时具有优势。在城市中,PE管机会相对减少,因铝塑管是它的升级品。4.3 铝塑管这是增强了的PE管,小口径管在城市住宅、建筑中应用发展很快,因铝材强度有限,75mm以上的尺寸范围内,其增强力度不充分,其发展有待进一步

14、研究。目前这种管因国内生产厂过多,面临的是自身的不良竞争。4.4 PP2R、PP2C管在城市住宅、建筑中,较PVC、PE管更具竞争力。特别是它可以作热水管,在现今热水管选择余地较窄的情况下,很有吸引力。但因我国热水器质量水平及使用方面的问题,热水管系统常会遇到超过设计范围的过分高温、高压冲击,此时PP2R管就有爆裂危险。已有PP2R热水管爆裂事件发生。看来今后复合管、耐蚀金属管的进一步发展,它将受影响。4.5 PEX、PB管现PEX、PB管的主要用途是小口径的热水管。根据材料的特性,要发展为较大口径的热水管(如63mm、75mm) 看来有许多问题要解决。对于小口径的热水管,已有不少厂商制成铝塑管方式。这种以PEX为内层的铝塑管,将对已有相当市场应用的PB、PEX管造成冲击。4.6 钢塑管管螺纹连接是最可靠的成熟连接技术,因此无论是管体还是连接及管件,其安全可靠程度都是最可信的,价格又适