各类建筑给水管材的比较说明

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业各类建筑给水管材的比较说明一、前言我国水资源严重缺乏，是世界上13贫水国之一，全国600多个城市中有400多个城市长期严重缺水，100多个城市严重缺水。并且，还普遍存在着由于水管耐蚀差或管材本身达不到健康标准而导致的供水管网系统的二次污染问题，危害人类健康。（国家有关部门进行的全国性水质状况调查表明，我国城市自来水厂的供水水质基本上符合生活饮用水卫生标准，但经输配水管网，贮水设备到用水点龙头，由于管道、水箱锈蚀导致的二次污染，使水质明显下降，已有多项指标超过规定标准。）水是城市的生命线，水的问题已成为影响我国可持续发展的重要因素，面对严峻的形势，国家已提出在认真保护水资源的同时，要建立高效节水型社会，大大提高水的有效利用率并让人民群众喝上优质的饮用水。这就要求我们的供水部门不仅要保证现在，而且要考虑到将来都能持续稳定的提供清洁优质的水。因此，无论是新建城市供水系统还是对原有供水系统的改造（包括贮存、输送设备和建筑内供水管道），或是近年发展起来的管道直饮水工程迫切需要采用新技术新材料使水资源得到更有效的保护和利用。在这样的大背景下，镀锌管这种人们已经使用了几十年的管材因耐腐蚀性差已被国家明令废止使用。各种塑料管、复合管、铜管和不锈钢钢管粉墨登场，建筑给水管的种类已近20余种。但是，各类管材都应该具有安全性、可靠性、清洁性、耐用性、经济性和环保性等各方面突出优势，为保护水资源、改善水质、保护人们的健康和提高生活质量，保护环境和促进社会经济的可持续发展发挥关键的作用。下面，就目前市场上具有典型意义的四类管材进行比较说明：薄壁不锈钢管、铜管、塑料管、复合管（金属管内衬塑料）。二、各项性能比较――材料性能、耐腐蚀性、卫生环保性、使用寿命、经济性1、跟输水管材相关的材料性能有抗拉强度、热膨胀系数、导热率等等，具体参数如下表所示：管材不锈钢铜塑料复合抗拉强度MPa530-75020050280热膨胀系数10-6*℃-117.317.680-18026导热率W*m*℃-1153400.05由内壁材料决定说明：抗拉强度：不锈钢的强度最高，是铜管的3－4倍，复合管的2倍，塑料管的10倍以上。热膨胀系数：不锈钢与铜基本一致，是塑料管的1/4~1/9，比复合管略小。导热率：塑料类水管的导热率最小，铜管最大。2、根据日本水道协会近十年的研究资料显示，水管漏水60.2%是因为材料腐蚀和外力影响。这就要求管材具有良好的耐腐蚀性能和高强度。其耐腐蚀性能的比较如下表所示：项目不锈钢铜塑料复合氧化剂钝化功能强弱－－大气环境腐蚀不腐蚀易腐蚀不腐蚀不腐蚀水中溶解氧和空气不腐蚀不腐蚀不腐蚀不腐蚀软水不腐蚀易腐蚀不腐蚀不腐蚀项目不锈钢铜塑料复合氯离子腐蚀304≤200ppm316≤1000ppm≤65ppm不腐蚀不腐蚀PH值酸性高不腐蚀易腐蚀不腐蚀不腐蚀水流腐蚀可以达30m/s可以达2m/s不腐蚀不腐蚀热循环结构腐蚀可以≥100℃应≤50℃应≤50℃应≤50℃电化学腐蚀不能与有电位差的材料（铁）直接接触不能与有电位差的材料（铁）直接接触不腐蚀在断面易腐蚀说明：不锈钢由于表面有一层致密的钝化氧化膜，所以具有高耐腐蚀性能，并且该膜破损后能利用大气或水中的氧进行自动修复。所以，不锈钢管材基本能适应各种水质包括软水的使用，应用范围广泛。同时，能经受高流速，即使流速达到30/s，其年腐蚀率仍在0.003mm/年。但是，不锈钢材料对氯离子腐蚀有一定的限定，并且与铁等有电位差的金属接触要进行绝缘处理，以防止电化学腐蚀。铜是一个不容易被钝化的材料，所以其在大气中易被腐蚀，并且，对流通的水质有一定限定，在PH值小于6.5、氯离子含量超过65ppm或软水易引起铜管腐蚀。同时，铜管流速不能超过2m/s，否则易引起溃腐蚀。调查发现，铜水管的内的流速、流量、水压、温度、循环泵的运转周期、散发的溶解气体，管路形状等因素都可以引起铜管腐蚀发生。（资料来源：日本铜中心前岛健先生）塑料类管材具有优良的耐腐蚀性能，除了热循环结构腐蚀，基本避免了金属管对水质的限定以及电化学腐蚀。复合管由于内衬塑料，所以其同样具有好的耐腐蚀性能。但塑料管的卫生性能令人担忧，包括塑料中细菌的滋长，回用塑料中的环境荷尔蒙等等。3、我国大多数地区的自来水厂出口处的水是达到国家饮用水质标准的。自来水中污染来自供水的主管道系统（楼房前系统）和楼房内的支管系统（楼房内系统）。但是这两类管路对水质污染的比例是不一样的。主管道系统始终是流动的水，造成的污染并没有人们想象的那样严重，所谓“流水不腐”；又因为用水的人多，这种污染占家庭水污染的比例并不高。而楼房内系统则完全不一样，自己用就是“活水”；自己不用，就是“死水”。许多家庭都是间断性用水，主要集中在早上和晚上，其中都有7小时以上的停水间隔，这时的水就变成了“死水”。我们称这时家庭的支管为“管道盲肠”。如果“管道盲肠”是一种容易污染水源的水管，污染就大量发生了，“红水”、“蓝水”、“臭水”、“隐患水”由此产生。所以，我们首先要关注我们楼房内家庭中的水管对水质的污染，楼内水系统的支管应该选用健康、环保的水管，这样可以消除70%左右的水中的污染物。各类管材卫生环保性如下表所示：项目不锈钢铜塑料复合环境荷尔蒙无无有可能有可能杂质凝聚无无有有隐患水无有可能有可能有可能有害物析出无有有可能有可能异味问题无无有有环保性能100％回收利用100％回收利用不可降解，不可回收－说明：不锈钢材料是一种公认的可以植入人体的健康材料。它已经被广泛地运用到食品加工输送管道中，包括饮料、乳品、酿造，制药工业等；还广泛用于对材料安全性和清洁性要求极高的医用人体植入物，如各种人体钢支架、人体内钢钉、人造骨骼、人造牙齿等。所以在我们所见到的水管材料中，不锈钢几乎是唯一的可以植入人体的健康材料。而铜管材存在“蓝水”现象，塑料管材和复合管存在“杂质凝聚”、“隐患水”等问题。（详见附录）4、随着我国建筑业的快速发展，对管材的经济使用寿命提出了新的理念，即从方便维护向免维护转变，这就要求我们的管材能与建筑物等寿命，根据各国水工业实例研究表明，各类管材的参考使用寿命如下：项目不锈钢铜塑料复合使用寿命/年70－10030－5025－3015－305、目前超过90%以上的水管都是隐蔽在管道井、墙体、天花板里等隐蔽部位。明装的水管比例极小。水管的安装特点决定了水管的经济特点是：投资小，损失大。投资小---水管材料占建筑物的投资比例不到2%。损失大---损失往往是水管材料费用10倍以上。根据目前市场情况，各类管材的价格测算如下表：项目不锈钢铜塑料复合一卫一厨费用元1500－18002000－2400800－1200800－1200说明：用第一次投资来衡量水管投资实际上是一个严重的误区。它抹去了水管投资的基本特质---隐蔽性工程投资的计算问题。隐蔽工程必须考虑寿命和环境再投资等费用，而这种费用往往是材料第一次投资的几十倍。用第一次投资衡量水管投资价值客户必然要吃大亏。除了健康损失无法计量以外，财产和金钱损失包括：维修损失：时间和费用损失，至少水管投资的20%以上。质量损失：财产损失和环境损失，水管投资的N倍。再投资损失：水管的重复投资，至少水管投资100%。环境再投资损失：装潢材料的损失，至少水管投资8倍以上。对外服务损失：服务收入损失，至少水管投资的10倍以上。所以水管和管件要求高可靠性，一次投入，终身享用，不能简单易第一次投资衡量。附录1-不锈钢水管和塑料类水管的比较不锈钢水管与塑料类水管的性能比较表项目不锈钢管（304）塑料类管比较说明物理性能抗拉强度(N/mm2)≥530≥49塑料类产品不足不锈钢的9.2%耐磨损性能高低水流冲刷腐蚀严重紫外线照射无老化问题老化严重在光线下老化严重热膨胀系数(10-6/℃)(0~100℃)17.370是不锈钢的4倍。40度温差，每10米膨胀6公分，不适合嵌入式安装低温适应≤-270C必须≥0C否则有脆性变化塑料类管材不适合低温环境高温适应≥400C应该≤50C有害物质易析出塑料类管材不耐高温燃烧时会产生有毒气体耐腐蚀优优健康环保环境荷尔蒙无部分有影响人的生殖系统杂质凝聚不易容易内壁光洁度不足材料透光性偏高隐患水无部分有使用不明的回用材料有害物析出无容易析出异味问题无高温产生异味影响水质环保性能100%回收不可降解不可回用塑料管材不是绿色材料使用寿命(年)≥1005－20不足不锈钢的1/4塑料类水管的不足和优势塑料类水管的不足：材料强度低：不及不锈钢的1/10，受外力易漏水；膨胀系数高：在温差40度时，每10米水管膨胀大于60mm，水管变形产生漏水；怕紫外线：使用寿命大幅度减少，易老化；怕低温：环境温度低于零度时易发脆，易发生崩溃性的漏水。卫生性能较差：难以满足自来水直接饮用的要求。塑料类的水管的优势：塑料类管道的优势在于它的耐腐蚀性能。所以更适合在污水管道、下水管道、花园内管道等领域内使用，这样它可以扬长避短，发挥它耐腐蚀的长处，同时避免了他材料强度不足、膨胀系数过高、怕紫外线照射、怕低温、卫生性能较差的短处。附录2-不锈钢水管与铜水管的比较不锈钢水管与铜水管的性能比较表项目不锈钢管（304）铜管说明耐腐蚀性能氧化剂钝化性能强极弱铜管不及不锈钢的关键点大气环境腐蚀：CO2,H2O,SO2,H2S不腐蚀会腐蚀在一般的大气环境中，

铜容易腐蚀，产生铜绿水质腐蚀(1)：

水中3%溶解氧；

PH值碱度低或酸性高

软水；

耐铜细菌不腐蚀会腐蚀铜管的耐水质腐蚀性能不到不锈钢的1/3，铜管发生“蓝水”的原因之一水质腐蚀(2)：

氯离子≤200ppm≤70ppm大约为不锈钢管的35%；

铜管发生“蓝水”的原因之一水质腐蚀(3)：

温泉水中硫化物不腐蚀腐蚀铜管发生“蓝水”的原因之一水流腐蚀可以≥

6米/秒应该≤

1.5米/秒铜管不足不锈钢的17%，

大水流会使铜管产生溃腐蚀

铜管发生“蓝水”的原因之一热水循环结构腐蚀可以≥

100℃应该≤

50℃铜管热水循环结构中腐蚀严重，

铜管发生“蓝水”的原因之一物理性能抗拉强度(N/mm2)≥530≥210铜管强度不足不锈钢的40%。受外力影响更容易漏水热传导率(100℃)(cal/cm.s.℃)0.0390.934铜管的保温性能仅仅为

不锈钢的1/24

铜管需要专业保温层

否则浪费能源热膨胀系数

(0-100℃)(10-6/℃)17.317.6基本一样水管外观长期光亮2年变色外观差距较大卫生指标无蓝水铜水管“蓝水”无法根治使用寿命(年)≥1006-40在不锈钢的6%--40%之间铜水管腐蚀的原因各国专家对铜水管腐蚀的原因说法较多，结论比较明确的有以下几点：大气污染造成腐蚀

铜水管外表的铜绿是大气中的二氧化硫、二氧化碳和硫化氢与铜的氧化物在铜表面形成的复盐，其主要成分是碳酸铜（CuCO3.Cu(OH)2）,呈绿色。如果铜水管的环境空气潮湿时，将加剧铜水管的腐蚀。（参考文献[9]）

铜材料的根本问题在于：它与氧或氧化剂钝化作用极弱，进而造成腐蚀。[钝化：金属与氧化剂发生反应，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了氧化反应的进一步发生]水中的空气和溶解氧造成腐蚀

“水中溶解氧是铜管腐蚀的一大因素(参考文献：[3])。”每升水中的溶解氧是30毫升，占水的3%。这是由于铜材料对氧化剂的钝化作用弱造成的。水管中的空气泡也是不可避免的，同样对铜管起着氧化腐蚀作用。不锈钢管腐蚀曲线铜管腐蚀曲线水的流速和流量造成腐蚀

“在流速快的部位上，由于水和铜管内壁的摩擦力使氧化保护膜不能形成而造成物理损失，同时在那个压力高的部位形成阳极后产生电化学腐蚀。”（参考文献[4]）这是由于铜材料耐磨损性能偏低，在水流大于1.5米/每秒时，被水流冲刷腐蚀严重。

溃蚀主要因素是过高的水流，流水量越大越容易产生溃腐蚀。（参考文献[3-4]

下图显示了在2-6米/秒时，铜水管每年的腐蚀率（毫米/年）

不锈钢管腐蚀曲线铜管腐蚀曲线PH值偏低的水质造成腐蚀

碱度低的水，酸度高的水容易造成铜管腐蚀。PH值的标准为6.5，低于6.5容易腐蚀。（参考文献[3]）软水质造成铜管腐蚀

水质偏软，可溶固体总量小于300mg/L的水容易造成铜管腐蚀。（参考文献：[1-2]）；氯离子含量高的水质造成铜管腐蚀

“氯浓度越高腐蚀坑越深”。“尤其是残余氯，从防腐的立场来看最好是越小越好”。（参考文献[5]）热水加速铜管腐蚀

“通过实际工作已经了解到在旅馆、医院、系统供热式的集中住宅等，连续供热水设备工作时的建筑中的供热水管道上往往发生大量的溃腐蚀和点腐蚀。”“从铜管防腐蚀角度而言，所希望的热水是50度左右。”（参考文献[3-5]）铜材料不纯造成腐蚀

部分生产厂家为了迎合价格战的需要，降低销售价格，使用回用废料加工铜水管，材料纯度小于99.5%，材料内含有杂质，造成杂质性质的腐蚀。没有掌握钝化工艺造成腐蚀

一些厂家没有掌握铜管的内壁钝化技术，铜水管内壁没有保护膜，使用时抗腐蚀能力明显下降。刚性接头造成铜管件弯头部位断裂

铜管件大多数为焊接式连接。焊接式的连接是一种刚性连接。刚性连接的缺陷在于两个对角的水管线性膨胀的力全部集中在弯头的转弯部位，极容易造成弯头部位断裂。管材表面光洁度不足

一些厂家的铜水管加工的拉拔工艺不成熟，水管内壁光洁度不够高，也造成铜管抗腐蚀力下降的原因。安装结构不合理造成腐蚀

在热水用铜管中发生腐蚀“几乎都是强制循环方式中的循环部分。”（参考文献[4]）。热水强制性循环是铜管腐蚀原因之一。施工不规范造成管道接头部位腐蚀

一些施工单位为了降低施工成本，使用不规范的焊条，焊条中的银含量达不到5%的要求，造成铜管道接头部位不耐腐蚀。有待查明的原因

还有一些不明的原因需要今后研究，如：细菌腐蚀问题等。为什么铜管件的弯头部位容易断裂漏水？铜弯头的断裂漏水是由多种原因造成的，主要的原因有：水流速度造成的

日本铜协会认为铜材料耐磨损性能不足，铜管不适应在大于1.5米/秒地方使用。而水管弯头内壁的外弯部位恰恰是水流加速度的地方，大约是水管流速的3-4倍。这使得铜弯头超出了自身所能承受的极限，弯头因磨损严重而造成漏水。应力变化造成的

铜管大部分是焊接连接，焊接连接是一种刚性接头。刚性接头的缺点在于没有消除材料自身膨胀变化的余量。弯头是水管的直角部位，正好是两根水管线性膨胀变化的焦点，膨胀力的集中点，由于焊接管件没有柔性调节的条件，（特别是家庭每年周而复始的使用热水，每24小时一次变化：热水--冷却）铜弯头外弯部分在这种条件下容易产生裂纹。热水加速了铜弯头的损伤

家庭使用的热水大约在55℃-70℃之间，而铜水管的适应温度是50℃以下，许多家庭的热水温度超过了铜水管使用的界限。热水加速了铜弯头的损伤。为什么一些北方地区使用锅炉和使用铜管存在矛盾？人们一般认为，铜水管更适应用在热水管，其实不然。经日本专家研究，许多地方使用锅炉和使用铜管是有矛盾的。这主要是由于一些地方的水质偏硬造成的。中国北方许多地区的水质偏硬，在使用锅炉时需要对水质进行离子交换的软化处理，以保障锅炉的完全，否则，锅炉会有爆炸的危险。硬水对铜管有一定的保护作用，而软水侧不然。经日本铜中心研究结论，铜水管不能适应软水，使用铜管应该避免软水，否则会产生严重后果。铜水管不适应软水的机理还不十分清楚，但是这种不适应的结论却非常清楚。相同的案例还有：英国（苏格兰）医院的软水对铜管的腐蚀案例，中国北京十多个4星以上宾馆水质软化处理以后对铜管腐蚀的案例等。

锅炉需要软水，铜水管则不能在软水中使用，这就是硬水质地区使用锅炉与使用铜水管的矛盾。国内外在铜管原材料和生产上的差距有哪些？国内和国外铜水管品牌上的差距，表面上是价格上的差距（相差30%-40%以上），实际上是原材料的差距和生产工艺的差距。以澳大利亚的克兰铜和国内品牌比较为例，他们的差距主要表现在：原材料来源差别

克兰铜管来源于纯铜原料，含量达99.97%，国内企业原料基本上来源于回收铜，含量为99.5%。虽然都达到了中国纯铜的标准，但是0.47%的杂质，提高了50%以上的漏水风险。材料性质不同

克兰铜管用的是脱氧铜，而中国铜管非脱氧铜。关键工艺不一样

克兰铜管掌握了铜材料的防腐蚀工艺，而中国许多厂家没有掌握铜管的防腐蚀工艺（铜管的防腐蚀处理比不锈钢要难得多）。没有经过防止腐蚀工艺加工的铜管的寿命仅仅相当于经过防腐蚀工艺的铜水管寿命的1/4—1/5，关键是铜水管内壁失去了基本的“防护衣”。铜管腐蚀的对策以下各国专家提出的方法有助于降低铜水管腐蚀，或减少铜管腐蚀造成的危害。加强科研

加强对铜管腐蚀的科研，找出科学使用铜管的方法。调查水质、水流和流量

对水质、水流和流量调查研究以后再进行配管，选择适合的水质、水流和流量配置铜管，防止选错水管材料。规范生产

用合格的纯铜原料生产水管（铜含量大于99.97%），避免用回收铜生产水管，减少杂质腐蚀现象。使用水管内壁钝化技术，延长使用寿命。规范设计和施工

设计时减少热水循环管路。用含银量达到5%的焊条进行焊接；避免水管内残留焊剂，防止水管被焊剂腐蚀。对水质再处理，增加腐蚀抑制剂

澳洲：水厂在水中投配碳酸氢钙等，调节PH值。并在水体内维持有效的消毒剂残余物。

日本：在水中加入米糠中提取的“肌醇六磷酸”可缓解腐蚀症状。

中国：在水中添加硅磷精（主要成份为：硅酸盐、聚磷酸盐）。建立铜管路维修评价规范

日本的三级评价方法可以参照（参考文献[3]）健康使用

铜水管停止使用超过4小时以上，使用前将水空放约10L。这固然浪费，但有益于人体健康（参考文献[2]）。参考文献《澳洲地区铜腐蚀问题的处理方法》

澳洲亨特水务有限公司、路斯水务私人有限公司

HunterWaterAustraliaPtyLimited、RousWater《面临的问题—蓝水和铜管腐蚀》

澳大利亚水服务协会http//www.wsaa.asn.au《建筑用管道腐蚀对策指南介绍》

--铜加工1989年第2期（日）日本青木七郎《给水用铜管道腐蚀的实际调查及其分析》

--铜加工1989年第2期（日）前岛健《建筑用铜配管的腐蚀和水质》

--铜加工1989年第2期（日）藤井哲雄《建筑物铜管道的腐蚀判断法》

--铜加工1989年第2期（日）吉木尚一等《水工业工程设计手册》

中国建筑工业出报社2000年12月《辞海》缩印本

上海辞书出版社1997年版1711页、1646页《腐蚀与防护手册》

化学工业部化工机械研究院主编化学工业出版社1990年544-549页网站：

澳大利亚水服务协会http//www.wsaa.asn.au

澳大利亚饮用水指南：http//.au/

美国国家自然资源网址：http//www.dnr.state.wjus/water/dwg/copper.htm附录3-水质污染问题什么是“红水”“红水”现象是镀锌水管被腐蚀的表现。镀锌水管被长期使用以后，水管内壁腐蚀结垢，产生有机的腐殖质，在自来水的氯消毒的过程中，氯同天然的有机物、腐殖质相结合形成三卤甲烷（THM’s）等致癌物质，所以镀锌水管被国家明令禁止使用。什么是“蓝水”铜水管被腐蚀以后，每天早上首次水样中的铜含量大大超出人的饮用水标准，超过3mg/L以上，甚至达到10mg/L。人们将这种现象称作“蓝水”现象。对人体健康而言，中国饮用水的标准规定，水中铜离子含量应小于1毫克/升。“蓝水”是由于铜水管被腐蚀，水中产生铜绿引起的。铜绿的主要成分是碳酸铜(CuCO3.Cu(OH)2)，呈绿色。铜绿易风化，易溶于水。有毒，用作杀虫剂。铜绿对人体内粘膜有收敛、刺激和腐蚀作用，对肠道有较强的刺激用，并可反射性引起呕吐。每天摄入超标准的铜将导致呕吐、腹泻、乏力、肝硬化、老年痴呆症等。12个月以下的婴儿及容易中毒。铜离子（Cu2+）能使蛋白质凝固---杀虫剂原理，也是伤害人体健康的原理。人需要铜，但铜的来源不是铜管，而是坚果、种子、黄豆粉、麦麸等。铜进入人体一旦超过肝脏所能处理水平，就会使血铜增多，引起溶血。（河南医科大学出版社《实用医学元素》147页）什么是“臭水”“臭水”是由于水管内壁中“杂质凝聚”现象造成的。水管在长期的使用过程中，水管内壁会凝聚一层稠粘的杂质，在几个小时停止使用以后，水就开始变质，滋生细菌，发臭，污染水源。杂质凝聚现象是由于以下几种原因造成的：塑料水管的透光率偏高。

水管内部的细菌在得到光线后极容易滋润和繁殖，污染水质。[水管的透光率应该小于10%]塑料水管内壁的光洁度和材料密度不够。

塑料水管的内壁材料密度和光洁度极低，有许多细微的毛细孔，水管中的杂物和细菌很容易附着在毛细孔中，产生杂质凝聚现象。静电吸附现象。

有的专家认为，塑料水管多为不导电材料，在水的流动过程中产生的静电没有给释放，水中的杂质会因为静电现象吸附在水管壁表面，产生杂质凝聚现象。所以，水管内壁光洁度越高，凝聚现象越小；水管的避光性越好，凝聚现象越小。金属水管的避光性能要远远大于塑料水管的性能。不锈钢冷轧卷板的表面光洁度达到工业镜面级（2B级），是所有水管材料中最好的。几乎没有一种水管材料的表面光洁度能够达到不锈钢焊管的程度。由于不锈钢水管内壁的高光洁度和材料的高密度，且透光性为零，所以几乎没有杂质凝聚的问题。什么是“隐患水”“隐患水”现象是中国特有的，他不是由于材料自身的性能造成的，而是由于厂家的信用造成的。中国一些塑料水管厂家在市场恶性竞争压力面前放弃信用，为了满足客户不断降低价格的心理，在水管中加入了过多地回用塑料，甚至是垃圾塑料，来满足许多客户低价格的要求，给水管中带来了许多不明