给水管道防腐技术及新型管材应用

1、给水管道防腐技术及新型管材应用给水管道根据使用的特点，大概可分为市政管网室外给水和建筑给水。我国规范上分为室外给排水和建筑给排水。管道的防腐已经做了几十年，近几年又强调以新型管材取代镀锌钢管。镀锌钢管是几十年来室内给水的主要管材。那么我国给水管网大量使用的钢管和镀锌钢管被取代后将面临如何的选择呢？目前我们在部分小区域使用的UPVC管是否是最佳选择呢？这些问题都值得我们去探讨。一、 给水管道的防腐我国市政给水管道主要用材：管材种类钢管（含镀锌）铸铁管球墨铸铁管混凝土管其它管材使用情况最多较多近几年 中较少少总体看市政管网是以钢铁管材为主体，配套钢铁管件和阀门。最早期的管网大多数采用内部裸露、外部

2、刷沥青防腐的管道。90年代开始采用沙浆衬里防腐的管材，对防止管网的二次污染有了较大的改善。但对于管径在DN800以下的管，在焊缝接口处及阀门处仍存在二次污染问题。从历史上看，市政给水管网管材，最早采用的是铸铁管，铅封口。在英国、日本及我国解放前后基本上都采用这样的管网，由于铁锈和铅对水质的污染较严重，之后便改用油麻膨胀水泥沙浆封口。60-70年代，开始有少量的钢筋混凝土管、铸铁管和普通钢管投入使用。我国钢管由内裸发展到简单防腐、有机涂料防腐和90年代开始用水泥沙浆衬里防腐，经历了一个很长的时期。铸铁管、球墨铸铁管也都采用水泥沙浆衬里，到目前还是室外管网的主要用材。2000年建设部又提出了使用新

3、型管材取代的措施。同国外相比，我国的管网管材已经非常落后。在发达国家，自80年代开始，管径在DN1000以下的市政管网就已开始大量采用塑料类管材或不锈钢管材，钢管、铸铁管早已被淘汰。这与我国的塑料工业国情有关。1992年，我国最早采用了一条DN600的PE熔接管用在威海污水入海排放工程中，但在我们深圳市政给水管网中尚无新型管材使用。钢管的外防腐，由简单的涂防腐漆发展到了大规模的采用沥青玻璃布缠裹防腐。80年代后期，我国又出现了采用环氧煤沥青玻璃布防腐，用直如今。重要的工程都采用重型防腐和阴极保护。以上是工程常用的防腐的方法及方式。为解决防腐问题，国内对腐蚀机理进行了大量研究，并研制了大量的有机

4、防腐涂料和使用方法。下面以钢管为例。内部因素，钢铁材料呈微观的不均质性，相体结构主要呈铁素体、珠光体、碳素体、沉淀硬化、奥氏体、马氏体。结晶与炼钢轧制成型工艺有着很大关系。管材常发生的腐蚀有：1）晶向腐蚀；2）应力腐蚀；3）点腐蚀；4）缝隙腐蚀。外部因素，大致可归纳为氧化、氯化物、微生物、电化学、应力等因素。针对钢铁本身的特性及存在的外部因素，长期以来有了相应的对策。例如，氧化腐蚀是常见的腐蚀现象，也是很难根治的。在干湿交替的环境下，氧化反应加快，同时给水管道停运、检修都有可能造成空管空气的导入，在运行时由于水锤紊流，空气也难免进入，管道外部接触的土壤干湿度也是在不断变化的。给水处理中投加余氯

5、，在某些条件下，当氯化物达到一定浓度时，会以点蚀和缝隙腐蚀的形式发生管道腐蚀，致使局部PH值降低。长期以来采用的绝缘涂漆隔离也是目前用的最普通的方法，需要人们长期定期的进行工作，才能达到预定效果。这种人力财力的投入是长期的，代价也是较高的。电化学特性的腐蚀，主要是由于受土壤的化学物质作用，合金在潮湿的大气、水或其它电解液中相互接触形成电偶，使一种合金腐蚀增加而另一种合金腐蚀降低，程度与其导电性和两种合金暴露相对面积有关。如果贵重合金表面积越大，腐蚀就越严重。电势为：阳极：不贵重金属镁锌铝碳钢和铸铁钼合金不锈钢石墨阴极：较贵重金属可采用电绝缘防腐、阴极保护防腐（土壤潮湿电阻率变化（电阻率低，腐蚀

6、性强。）。微生物腐蚀。菌本身并不一定侵蚀钢材，但是微生物可以是厌氧或需氧的，分泌物会形成还原酸，生成电化电池。这些微生物是细菌、真菌、藻类等。还有铁囊菌瘤、盖氏铁柄杆菌（属Fe）。我们可常见到阀门、内裸钢管在用过一、二年后形成的铁瘤。经过长期的努力，在我国的给水管道的防腐技术上已有了较大的发展。涂漆防腐、阴极保护在钢管给水管的防腐中已经取得了较好的效果。内防腐材料的选择要点主要集中在以下几点： (一)、以有机材料为主体的新型给水内防腐材料。发展了聚脂类复合材料、富锌树脂防腐材料，使用效果是比较好的。管网出现腐蚀，问题往往不在防腐材料本身，而是对钢管管材本体的除锈处理及表面除锈化的工艺效果很难保

7、证。由于管道的局部锈底在使用中发展形成膨包破坏，还有磨损擦伤的外部因素致使防腐失效。在施工中，由于涂层过厚易在温度作用下脱层，太薄又容易损伤破坏，因而导致长期以来在水管的防腐应用中受到限制。而且有机材料的防腐造价也比较高。如工厂化粉末树脂静电高温喷涂效果比较好，可用来进行内外防腐，但由于造价高的原因及大口径管加工困难而未得到推广。它也是目前有机材料中防腐效果最好的工艺。 （二）、以无机材料为主体的给水钢管防腐。水泥砂浆衬里的应用效果好，价格低，工艺也成熟，已在工程中得到广泛应用。由于水泥砂浆PH值比较高，在氧化铁锈和水泥反应后在钢材表面自动形成了一层钝化层，有效的保护了钢材。有水泥砂浆防护，管

8、材不会对钝化面产生腐蚀，使用效果较好。不好的是钢材和水泥的线膨胀系数的差异。质量差的管件，水泥砂浆开裂会导致不良后果。为了解决这一问题，采用增加一层缓冲层，在和钢管接触面涂一层弹性水泥砂浆，再涂普通水泥砂浆，效果较好。这是最新的一种涂整防腐材料。但目前这一科研成果尚无广泛应用。 （三）、管材外防腐。钢管采用加强沥青防腐和重环氧煤防腐，基本上能满足给水钢管外防腐，也是比较经济实用的。（四）、建筑给水管道防腐。2000年前基本上采用的都是镀锌钢管，只有少量高档建筑物采用铜管和极少数的不锈钢管。小口径管道的其它防腐做法极少。 (五)、管道防腐发展的闪亮点：纳米材料的发展。纳米技术可能为管道防腐带来新

9、的希望。二、新型管材时代的防腐新理念由现场不稳定的防腐施工到工厂化防腐处理，由对管材进行防腐处理发展到耐腐蚀的新型管材，经历了几十年的时间，走了一条必由之路。我们如何认识历史，把握未来，我们的工程如何选用管材，对我们的管网将产生较大的影响。我们应该好好的研究，借鉴国内外的经验教训。同时还有一个重要课题：旧管的翻新改造，也是一个巨大的工程系统，用什么样的工艺技术最省最好，值得我们下工夫去探索和解决。管材的分类与新管材：管子命名常常是以制造管子的材料相称。如用钢材制造的管叫钢管，用塑料制造的管叫塑料管。以此来分，目前可分为七类管材、两大管道结构、两大管道系统。这七类管材是：1、 金属类管材。如不锈

10、钢管、铜管、球墨铸铁管、碳钢管。新型管材的出现，并不意味着金属管材从工程中全面退出。根据我国国情，口径在DN1000以上的市政给水管网都采用水泥砂浆内衬的球墨铸铁铁管。因而水泥砂浆衬里、重型外防腐有阴极保护的钢管还有一定市场。而建筑室内给水随着不锈钢管、铜管接头型式的进步，工程造价的降低，会有越来越高的份额。2、 金属与塑料类复合管材。目前市场上已经出现的有钢塑复合管、钢环氧复合管、铝塑复合管PAP、铝合金复合管、不锈钢内塑复合管、外塑不锈钢复合管、钢板网PE复合管都是典型的在钢管防腐机理上发展的新管种，既具有金属管材的耐压强度高的优点，又具有塑料管材耐腐蚀的优点。下面分别介绍以上八种管材目前

11、的基本情况特点、存在问题和需要解决的问题。八种管材中只有钢板网PE复合管适用于室外埋地管网，尤其是管径DN1000以下的管道。其余6种管材可做建筑给水管。这6种管材中，凡外壁为塑料的管材，仅适宜于无日光直射、不受紫外线影响的室内场所使用。复合管材可能是管材今后的主要发展方向之一，因为它力图解决几十年来管道防腐未能从根本上解决的问题。它充分发挥了不同材料的特点和长处，经济实用性强。3、 塑料管材（也称化学管材）。目前市场非常活跃，尤其在取消镀锌钢管的影响下，在我国发展很快。如UPVC、PPR、PPC、HDPE、PEX、ABS、PB、PE管。分别介绍以上六种管材的特点。室外给水管UPVC目前用得最

12、多，多为DN200以下的管，我认为它只是一种过渡性管材。而PE（HDPE）、PPR大口径热熔式连接管材，是口径在DN1000以下的给水塑料管材的主要用管。随着价格的降低逐步进入市场，它的优点很明显。PPR（PPC）、PEX、ABS、PB作为建筑室内给水管，用量在逐步增大。4、 非金属复合管。目前产品品种少。如玻璃钢夹砂管、塑料玻璃钢复合管。还有一些软管类。老产品如陶管、竹管等。玻璃钢夹砂管在我国经过几十年的发展，作为给水管道已经有我国自己的一整套标准定型的生产工艺。是规格齐全（口径由DN50-DN3000），各种管件配套齐全的成熟产品，但被人们认识的还不多。它重量轻，运输安装方便，寿命长，价格

13、低廉，造价较钢管还低。内壁是由食品级树脂制作，光滑卫生。管体中间、外部采用了树脂级配的石英砂、玻璃丝复合材料，用于室外给水管较好。塑料玻璃钢复合管产量较少，主要用于化工管道。5、塑料与塑料的复合管。目前国内品种较少。目前有一种塑料泡沫加层塑料复合管刚刚产出。它是将不同性能的塑料采用不同的结构复合而成的。它解决了单一塑料材料的性能缺陷所产生的产品缺陷问题。有一定的实用价值，也是塑料管材今后的发展方向。6、金属与金属的复合管。如钢管和不锈钢复合管、碳钢和特种钢复合管都有其自身产品。7、金属与非金属的复合管，早屡见不鲜。如铸石钢管、钢筋混凝土管均是较老管种。而钢筋混凝土管作为大口径给水管、原水管也是

14、一种很好的管材。由此可见，管材的分类大概有七类，我们给水常用有五类。二大管道结构：管道从结构上常分为：刚性管材和柔性管材。所谓刚性管材，指变形线力很小的管材。硬质结构的管材不易弯曲，不易变形。而柔性管材则是指允许有一定或较大变形的管材。软质材料制作的管材容易变形，硬度刚度较低，可盘管包装。两种管材各有各的优点和用途。硬管容易造型，制作得横平竖直；软管可节省大量弯头，便于布管。二大管道系统：即弹性系统和柔性系统。是根据管网系统受力特性而定的。三、管件及附件配置。我国管材生产行业以及我国用管行业，常常对管材都十分重视，而对管件、附件的配置重视不够，而且这些管件、附件的配置又是许多制管厂家不愿面对的

15、事。管件生产投资大，效率低，成本高，生产难，效益差，卖价高了没人要，卖价低了又不养厂，不配套又不行。因此，往往是管材生产在先，而管件生产滞后不全，影响了工程的应用。从目前新管材可见，新型管材价格比钢管价格高出许多，仔细分析管材不一定贵多少，而管件的价格却高得惊人，因而使工程造价成倍上翻。管件不全，而且其质量稳定性存在的问题也比较多。管路附件，如阀门和管网的配套也十分重要。新耐腐蚀管材配普通铁阀门，在某些系统可能导致铁阀门的加速腐蚀。大型耐腐蚀给水阀门产品在市场上少见。系统配套的滞后，严重影响了管道系统的发展，是目前给水管网进步的主要障碍。本篇幅不长，谈得也不多，但问题的重要性、存在的问题比管材

16、严重得多，已经成为制约管道系统发展的重要因素，而改善这一因素又缺乏动力源，缺乏经济驱动力。四、新管材面市的现状化学塑料管材到目前为止我国市场上无论新老管材，工程应用存在问题尚多。这于我国整个塑料工业化起步晚，与国际上有较大差距是分不开的。在深圳地域，化学塑料管材作为建筑给水管，重点应解决如何正确选材和正确使用问题。以往的经验是常常因此而出现质量问题。（一） 、地区差异影响：深圳的建筑给水管布置和中原北方地区不同，建筑物屋顶、外墙布管较多，环管、立管多在室外。这种布管出现以下情况：1、 管道风吹、雨淋、日晒，有些日晒时间还很长。气候对管道 的影响很大，塑料管破坏加快。2、 深圳的季温差不大，一般

17、在5350C之间，温差约300C，但由于管在室外布置，以镀锌管为例，晚间250C，到午后阳关直射，又无人用水的条件下，水温可升到50800C，日温差30500C，会引起塑料老化，热应力疲劳，蠕变增加，热变形、弯曲，粘合易开裂。3、 大口径埋地新管材发展慢，目前品种较少、价格偏高，施工机具落后。4、 新管本身的科研工作不足，存在自身的缺陷，对如何避免在工程避其害缺乏工程经验，或者工业性实验不足，工程技术含量低，往往管道制造厂的技术人员并不一定是有丰富经验的人，管材的成熟度缺乏评价。（二）、制管塑料原料1、 原料品种少，尤其专用粒料更少，新管材原料上基本上靠进 口。2、 原材料质量不稳定，就说PV

18、C原料，国产化最早，量最大，但颗粒规整度差，残留氯乙烯单体（VCM）含量高。3、 原材料价格偏高，波动大，管材价格难降。（三）、塑料管材几乎都存在以下特点，应采取相应对策。1、 建筑给水管在火灾发生时，如何防止次生灾害。暗埋管比明装管好。2、 无论哪种塑料管长期受日光照射都会大大缩短寿命。3、 透光性管材都产生微生物污染。4、 有些塑料管材有害单体慢散产生长效微污染。5、 管材的蠕变在压力变化、温度变化影响下加速蠕变，不能暗埋在建筑物结构中。6、 塑料对温度敏感大，温差会引起：粘接口开裂，强度疲劳。7、 膨胀系数比金属大很多，温差变形大，应力变化大，管道系统结构稳定性差，易发生热弯曲、移位，严

19、重的可能发生破坏。8、 材质硬度普遍偏低。钉子易钉坏。施工中，由于电焊渣、土建清理，不同专业交叉作业，尤其暗埋管易破坏。9、 不同管材的施工方法选择适当。10、 队伍培训，持证上岗。根据塑料管材特点，从管材选择到应用，针对其特点，解决好工程应用问题，充分发挥管材的优点，避其不足。还有各种新管材面市，都存在几个共同需要解决的问题：（一）、工程应用1、 需要工程设计、施工、验收、运行系列规范。2、 需要与工程相应的标准图集、资料手册。3、 工程预决算定额。4、 产品标准的系列化。5、 技术培训讲义。6、 工程经验的总结。（二）、产品生产方面1、 管材、管件、专用设备工具成套化，常常是管件严重滞后。

20、2、 企业未形成规模效益经济，致使质量不稳定，价格难降低。3、 常因资金问题、加工设备落后，致使工效质量、价格基础受影响。4、 试验及在线检测设备仪器不完善，手段总体落后。5、 产品质量不稳定，人为因素含量高，尤其是管件落后。6、 比较差的小企业较多，质量市场紊乱。7、 许多新管材范围规格化不完整。（三）、市场1、 有很多人不了解新管材的特性、工程使用最佳范围与禁忌。2、 项目建设盲目。3、 竞争机制不规范，优质产品难销出，次品却有销路。4、 缺少管理，监控力度不够。五、自来水给水管道选择探讨给水管道系统的应用发展，建立一套不产生二次污染的经济可靠耐久的管道系统，是我们努力的目标。需要我们正确

21、认识评价历史，总结经验，研究市场新防腐新管材，认真做好技术经济评价，把握未来，做好选择。价格分析表：1） 埋地管2） 楼盘用管各种低压管材价格比较表 单价 元/米 种类规格焊缝钢管普通内外防腐玻璃钢夹砂管PE塑料管UPVC塑料管钢板网PE复合管PPR塑料管DN5027.30336.5813.32DN10061.507013.6536.20DN150103.1511028.1077.17DN200156.9015058.80121.08DN250200.2718093.10187.32DN300299.19260116.00297.51DN400460.88300233.60436.44DN50

22、0510.52450286.20DN600680.02550DN700765.24630DN800889.35700DN10001217.591100DN20003500各种管材价格比较表 工作压力1.0Mpa 单价 元/米 种类规格焊缝钢管普通内外防腐玻璃钢夹砂管PE塑料管UPVC塑料管钢板网PE复合管PPR塑料管DN5027.30359.3714.006655DN10061.507741.1054.00196258DN150150.3012087.10113.23314DN200170.00170136.56175.96412DN250270.00210210.70275.54653DN3

23、00324.54286365.00436.41974DN400474.88380586.20536.401404DN500594.85550915.40DN600710.41712DN700810.04850DN800931.23985DN10001400DN2000各种管材的三通价格比较表 单价 元/个 种类规格焊缝钢管普通内外防腐玻璃钢夹砂管PE三通UPVC三通钢板网PE三通PPR三通DN507415.5020.0710831DN10011057.50120400342DN150176115.50300708DN200263195.008251113DN250439295.501650DN300659489.00DN4009521040.0DN50019021570.0DN6002341DN700DN8004389DN10005121DN2000各种管材