管材性能比较

1、管材性能的综合比较合理地选择最佳管材与确定经济管径，是管道工程师的基本要求。只有通过科学的分析， 才能够准确地找到最优的管材与管径。本文就钢管、球墨铸铁管、PVC管、玻璃钢管、铝塑 复合管、PE管的对比分析说明经济管径与最佳管材的确定。各种管材性能的比较钢管（SP）钢管作为灰铁管的升级换代产品，具有延伸性能良好，不易破碎的优点，但也有不可避 免的缺点。钢管的焊接接头具有良好的防止脱落性，同时也增加了施工难度：焊接工作费时费力（定心、焊接、X射线检查、涂漆），并且需要高度熟练的技术工人；焊接受自然气象条件影响：雨天不能焊接，尤其是碰上骤雨时应立即中断焊接，等骤 雨停了之后方可进行焊接，但必须进行

2、加热和除湿等工作，否则焊接的质量很难保证。当外 界相对湿度增高，达到露点时，管身就会生露，必须进行干燥；施工费用昂贵：按一九八九年市政工程国家预算定额计算，钢管的施工费用是球铁管 施工费的三倍。考虑管材价格因素，球铁管单位长度工程预算仅相当于钢管的3/5；无适应性：接口处钢性太强，无挠度，不能适应地形沉降：钢管无配套管件，需现场 焊接制造，不能进行弯曲配管。在必须进行弯曲配管时，要切断管端，进行端面加工，故没 有适应性；抗腐蚀性能太差，需要昂贵的防腐费用：必需充分的涂漆管理，焊接部位的内防腐难 以作到完善施工，尤其是小口径管，焊接后的内面，涂漆困难，内防腐得不到保证，严重影 响了管道的使用寿命

3、。根据国家有关资料表明，即使采用“三油两布”防腐后，一般寿命不 超过30年，在南方沿海地区寿命短至25年；易于遭受电腐蚀：钢管的电阻小，再加上焊接接头结合成一个整体，形成长大电路， 因此容易受泄漏电流或土壤变化的影响，而易于腐蚀；泄漏率极高：据日本防止电腐蚀研究委员会一九六六年出版的电腐蚀、土壤腐蚀手 册对东京和大阪输水公司管道泄漏事故统计，钢管泄漏率为1次/14公里年，而球铁管泄 漏率为1次/780公里年。虽然钢管具有良好的机械性能，但由于其种种不可避免的缺点造成钢管的寿命缩短，工程造价大大提高。因此，钢管不可避免地将要被淘汰。球墨铸铁管（DIP）本世纪五十年代，随着一种新的铁水处理工艺（球

4、化处理）的出现，一种全新的材质即 球墨铸铁管问世了，其优良的性能使它在各个领域得到广泛应用。“离心铸造”也是一种年轻 的铸造方法，同传统的铸造方法相比，铸件的组织更密，铸造缺陷更少，非常适合生产环形 铸件。离心球墨铸铁管就是这两种新兴工艺的完美结合产物，它具有可同钢管相媲美的机械 性能，因此球墨铸铁管一出现就得到迅速的推广，广泛应用在给排水及输油输气管网。球墨铸铁管作为灰铁管、焊钢管的升级换代产品，拥有许多灰铁管和焊钢管无法比拟的 优点：球墨铸铁管具有铁的本质，钢的性能：延伸率大于10，硬度小于等于230HB，抗拉强 度大于420Mpa，具有与钢管媲美的抗拉强度、抗弯强度、弹性系数；防腐性好：

5、球墨铸铁管采用内衬水泥或各种树脂，外喷锌涂沥青进行内外防腐，从根 本上解决了灰铁管和钢管无法解决的内外防腐问题，使用单位无需采用任何防腐措施，并从 根本上杜绝了水质的二次污染；柔性接口形式，适应性强：球墨铸铁管的连接方式采用承插式或压兰式机械接口加橡 胶密封圈，有良好的密封性、延伸性，具有较大的偏转角35度，能吸收因地基沉降而产 生的应力，避免管道破裂。安装省时省力：该管材施工十分方便，不受天气影响，不需要复杂设备，土方工程量 小，无需工人具有高深的专业技术，安装省时省力，节省了大量的安装费用。聚氯乙烯管（PVC）PVC管是指聚氯乙烯给水排水管材，俗称塑料管。PVC管材的主要特点是口径较小，一

6、般小于250mm， 重量轻，耐腐蚀和防结垢性能好，而且价格较低，在小口径管材中具有一定的竞争力。但PVC的缺点也很 明显，主要表现在以下几点：PVC管的强度低，抗压性能比较差，用于地下覆埋时，非常容易产生变形；PVC管大部分联接采用粘接，纯属钢性接口，可挠性差，容易引起口漏。据中国水协19891990 年对30座城市管网爆管事故调查表明，其中塑料管的事故率最高，占爆管的50%以上。据专家研究表明， 塑料管的壁厚较小，抗拉强度仅为DIP的1/16，这两点是塑料管爆管多的主要原因；PVC管的热胀冷缩大，弹性和耐冻性都较差，用于室外露天铺设时，很容易引起接口处漏水或爆管。目前我国PVC生产厂家的产品

7、质量和卫生指标虽比以前有所改善，但大多数厂家的产品仍不够国家 标准，用于输送自来水时会对水质产生影响。玻璃钢管玻璃钢管是指玻璃纤维增强热固性树脂砂浆管或塑料砂浆管，通常采用离心工艺制造。目前我国可生 产的玻璃钢管的规格主要是从DN2502400mm，直径大于300mm的管道标准长度为12米，直径小于 300mm的管道标准长度为6米。玻璃钢管主要具有以下特点：玻璃钢管的工作压力为125bar，而DIP管的最大工作压力可达到50bar，比玻璃钢管高一倍；玻璃钢管道象其它所有用石油化学产品制成的管道一样可燃，所以不能放置在热源暴露的地方，如 电焊、切割现场或热、火、电源的附近，危险性比较高；由于玻璃

8、钢管强度比较低，所以在堆放时管道高度不能超过两米，而且并排的两支管之间必须有3 6米的空间，以防止互相之间产生磨损，因此在堆放时需要很大场地；玻璃钢管道在埋设时，需要首先用沙或砾石铺设垫层，对回填料的要求较高，一般情况下不允许使 用原土回填，因此施工非常麻烦费用也高；玻璃钢管对温度变化比较敏感，如长时间裸露在太阳光下，会引起接头处的密封不严，引起漏水。 当温度大于35 r时，会对玻璃钢管连续输水产生影响，并影响管道的使用寿命。温度太高时，甚至无法正 常输水；热塑性内衬管的压力等级是以温度23C为基础，当使用温度高于23%时，压力等级要降低；玻璃钢管的内衬采用固性树脂，目前此种材料对饮用水是否会

9、产生污染尚无定论，因此玻璃钢管如 要用于输送饮用水，必须得到地区级健康卫生部门的检验和认可后方可使用。另外，玻璃钢管接头处的密 封垫圈和润滑油会对水质产生污染。玻璃钢管在安装时允许的最大偏转角度不大，仅为0.53度，比DIP管的最大允许偏转角度要 降低一半，对地形的适应能力明显不如DIP管。聚乙烯管（PE）聚乙烯管为挤拉成型，主要用于输送燃气，不能达到输送饮用水的卫生标准。管材为黄色或黑色，黑 色管上有明显黄色色条，国外也有绿色管。其长度可根据用户要求而定，最大口径为630mm。小于DN200mm 的管材，PE管具有价格优势；而大于DN200mm的管材，其价格约为球墨铸铁管的2倍。聚乙烯管的屈

10、服强度、抗弯强度均小于球墨铸铁管，且聚乙烯管在应力作用下会加速老化；聚乙烯管为电熔焊的刚性连接；而球墨铸铁管为柔性连接，具有伸缩性、可挠性，可吸收基础不均 匀沉陷，配合管身性能形成软结构管道，显示了出具有优异的适应形变能力，不会使管道产生过分应力；聚乙烯管道机械强度低，易受碰撞破损导致漏气；人工煤气中冷凝液中有芳香烃，总浓度在实际管网中约为冷凝的1%,芳香烃易使管产生膨胀，降 低屈服强度1719%，只能输送0.05Mpa工作压力的人工煤气；聚乙烯管最小埋深不小于0.6米，可延性球墨铸铁管最小埋深为0.3米；聚乙烯管与热水管道和排水管道水平距离和垂直距离与可延性球墨铸铁管相比要特殊处理。管材综合

11、比较与选择:四种管材的主要特性比较表名称最大管径(mm)最大工 作压力(bar)接口形式使用 年限生产与 应用优点缺点钢管设计确定设计确定焊接法兰连接20传统管材；可工厂制作国内从前使用 较多.管材强度高. 工作压力也高；严密性较好；3.能够承受轴向 载荷,可安装 于陡坡或作明管线；4.修补性好；5.运输，保存较 方便.容易腐蚀，需加以防腐处理,如防腐 处理不当或在运输，安装过程中损伤防腐层，管道寿命会大大降低；用焊接法连接的接头较弱，当挠曲 或温度变化时，接头处容易开焊；水泥砂浆不是重力离心法,附着力 差,不允许环向挠度过大，所以不适宜外在荷过高的情况下水泥衬易坏；4.接头焊接工作坑要求大.

12、5.工作场所湿度不宜大，小雨难施工6.对安装焊接人员技术等级要求高， 大口径管道施工速度较慢；7.接头现场防腐质量差导致整体管线 使用寿命相对较短；内表面粗糙率较大，防腐层一旦破坏水力特性会急剧恶化；管道腐蚀后会对介质造成二次污染，降低水质.球墨 铸铁管日本2000国内260050承插或法兰连70新型管材；国内最 大生产 厂家为 新兴铸管；国家建 委推广产品；国内普遍使用.1.管材强度较 高，工作压力高；2.出厂产品外喷 涂沥青，内衬 水泥,具有很 好的防腐性能；接头简单，可罪；运输，搬运，安装过程中破损率低；柔性接口,当 发生挠曲时 管道不发生泄漏；6.对安装人员无 任何技术等1.最小直径为

13、DN802.以前弯头、管件三通处需打支墩， 目前新兴已解决在无空间打支墩处接级要求，安装速度快；7.水泥砂浆内衬 能承受较大采用自锚弯头不需打墩.的环向挠度， 能承受较大的外载荷；8.对回填土无特殊要求，可使用原土回填；9.节约钢材；10.使用寿命最长，寿命周期内综合造价最低；11.管线可开孔接支管.1.抗腐蚀能力较1.承插接口加工精度高，如果间隙不传统管材， 国内生产 单位较普 遍.强，通常不需均匀将影响密封，水密性差；预应力承插接口作防腐处理，2.重量大，运输，安装不方便，并且对地钢筋混设计确定1050但应用于含基要求高；凝土管盐量高的土3.管件要由钢管或铸铁管件代替，无壤中时仍需法保证管

14、线材质的一致性和寿命作阴极保护的同步性；处理；2.价格低廉.4.管线开支管难；5.管材质量不稳定，耐压能力低，爆管 频率高；6.运输过程中破损率高.7.承插口接头钢制材质，接头连接后 二次灌浆因管重大地基沉降，二 次灌浆口开裂地下水腐蚀接口使 用寿命相对较短.玻璃钢 管260016双承 口接 头25新型管材；生产厂家有 箕，河 北,山 东,浙 江等地；使用较少.非金属材料，抗腐蚀；重量轻，安装速度快；3.用于石化市政 污水排放，管 线具有较好 的抗腐蚀能力.1.该管承压低.2.化学产品,老化后，强度消逝，寿命 相对较短寿命相对较短，有部分化 学物质残留，影响水质；3基本上没有延伸率，接口没有柔

15、性；强度小，不适合用于外载荷较大的管线；对基础，回填土具有很高的要求，严 重影响施工安装进度，由此造成等等系列问题；管线开支管难;管件材质不一.7对安装工人技术等级有较高的要 求.四种管材的接口方式及密封性能比较项目球墨铸铁管灰铁管钢管玻璃钢管接 口密封方式橡胶圈密封的柔性接口水泥或青铅密封的钢性接口手工焊接的钢性接口包缠对接、承插粘接、法兰、承插密封圈连接密封性能承压高，抗外力密封性好承压低，密封性差承压高接口方式不同，承压不同施工情况安装简单快捷，劳动强度小，对工人技术要求不高安装费时，管壁厚厚重难度大，劳动强度大，技术要求高难度大，对现场 要求 高，要有熟练的焊接技 术工人，需现场特殊做 防腐对环境温度、回填材料、工人技术均有较高要求，费用高接口抗变形能力具有良好的可挠性和伸缩性,适合地基不均匀沉降.无可挠性和无伸缩性无可挠性和无伸缩性略有可挠性和伸缩性从上表中可以看出球铁管采用的胶圈密封具有其它三种管材不具备的优点，具有可挠性，允许有少许 不均匀沉降，可沿轴线偏转3