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深度解析高樓供水設備供水管材的應用和發展方向

時間:2018-08-14 11:42來源:未知 作者:saintbox 點擊:

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深度解析高樓供水設備供水管材的應用和發展方向
 

      高樓供水設備(shèbèi)供水管網具有使用周期長(30年或更長)、檢修和改造難度大、事故不易察覺(埋在地下)的三個特性。高樓供水設備供水管網的安全可靠有兩方面的含義:一是管網不間斷供水,盡量避免管道破裂、漏損,甚至爆管。二是管網輸送的自來水水質,不因管自身的原因(如管道生銹),影響管網水質。在管網輸配水過程中,管網水質不能有太大的變化:從水廠到用戶,順利到達,同時滿足水量和供水服務壓力。在管道工程中,有各種材質不同的管道,應用范圍較廣。由于技術進步,制造高樓供水設備供水管道所用的材料不斷在發展,新型供水管材的性能有了較大的改進。
金屬管道
      在早期建設的輸配水管網中,使用過鉛管,這是一種抗腐化侵蝕 較好的金屬管道。在鉛管表面形成的氧化膜一直被認為是無毒的。現在分析管網輸配水過程中的水質變化,可以發現,導致(cause)高樓供水設備管網水質降低的主要原因最小口徑鍍鋅鋼(Galvanized steel)管。特別是用戶內部管道。一方面,在用的小口徑鍍鋅鋼管;很少采用襯涂等保護性措施(指針對問題的解決辦法),用戶內部管道的管材質量較差;另一方面,小口徑管復合管道來取代它。
      鑄鐵管是人們最熟悉,也是使用較廣的一種管道。鑄鐵是鐵和碳的合金,碳在鑄鐵中的質量分數要高于2.11%,含碳量低于這個比例,就是低碳素鋼。采用低碳鋼制作的鋼管,加工和安裝比較方便。鋼管的各項力學性能優于其他管道,但是它于鋼管的表面防腐處理,比較麻煩,防腐成本高,一般只在特殊地段采用鋼管。
      隨著鑄鐵管生產工藝的發展和技術進步。時至今日,離心球墨鑄鐵管已成為最主要的鑄鐵管生產工藝。國內使用的灰口鑄鐵管已逐漸向離心球墨鑄鐵管轉移。球墨鑄鐵管不僅應具有較高的抗拉強度,同時應具有較高的延伸率,按照國際標準ISO2531的要求,球墨鑄鐵管的抗拉強度≥420Mpa,DN40—DN1000的管道,延伸率≥10%,DN1200-26OO的管道,延伸率≥7%。灰口鑄鐵管由于木要求管道的延伸率,對鐵水原料的有害成分的控制(control)范圍較寬。
塑料管道
      常用于高樓供水設備(shèbèi)供水管網中的塑料(結構:合成樹脂、增塑劑、穩定劑、色料)管道可分為兩類。一類是聚烯烴材料:聚乙烯(PE)、高密聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯(PB),這類塑料管道適用于熔合(加熱)連接。另一類是氯乙烯材料:聚氯乙烯(PVC),硬質聚氯乙烯(U—PVC)、過氯化聚氯乙烯(C—PVC)。適用于粘接(膠水)連接。
      PVC和PE管道在60年代,同時應用于高樓供水設備供水管道工程。變頻供水設備是一種直接與市政管網相連,而不會對市政管網產生影響的成套供水設備。該設備在ZBH變頻恒壓的基礎上,將市政管網壓力和提升水泵的壓力進行疊加,使生活供水更加節能和環保,是傳統二次供水理想的更新換代產品。在應用初期,PVC管道的連接方式比較簡單,小口徑PVC管道采用膠水,粘接連接,中等口徑的PVC管道采用承插接口,使用橡膠(Rubber)圈密封,是一種較理想的柔性接口。因此如年代以前PVC管道的應用范圍(fàn wéi)較廣。對于推廣初期的PE管道,采用加熱連接的方法,施工不方便。早期的PE管,由于材料(Material)性能’的限制(limit),抗壓強度和抗開裂性能都不好。為了承受外壓和內壓,PE管道的口徑越大,管壁就越厚。因為較厚的管壁才能保證管道有足夠的剛度。大口徑的PE管道,管壁相對厚。材料用量增加,加大了成本。因此,推廣初期的PE管,一般不超過DN300,主要用于戶內管道和配水管網。
      聚氯乙烯(聚氯乙烯(Polyvinyl chloride))通常是多組分的塑料,PVC在熱、氧、光作用下,結構會發生變化。無塔供水設備恒壓變流量供水裝置,是非常理想的一種節能供水設備,節能效果好,結構緊湊,占地面積小,運行穩定可靠,使用壽命長,方案設計靈活,供水壓力可調,流量可大可小,完全可以取代水塔、高位水箱及各種氣壓式供水設備,可徹底免除水質的二次污染。因此,PVC加工中一定要加入穩定劑。為了改善PVC管道的表面性能,最大化減少管道的收縮性能和著色等目的,還需加入其他加工助劑、填料和顏料等。管道中常用的U-PVC,就是為了改善PVC脆而硬的性能,在生產中加入增塑劑(隸屬:高分子材料助劑)。我們將增塑劑含量在0-12%范圍內的PVC管道,稱為U-PVC管道。
     C-PVC是由PVC進一步氯化而得的產物。C—PVC和PVC的材料區別是氯含量的不同,C—PVC的氯化程度較高。一般PVC的氯含量為56.7%,C-PVC氯含量為63—74%。這是各生產廠家的氯化方式方法和生產的技術水平不同而造成的。由于C—PVC氯含量的增加,C—PVC管道的抗老化性能和耐壓性能均有較大提高。可以這樣看,C—PVC管道是傳統U—PVC管道的改進和提高。
      PVC管道由于施工簡易、水力條件好,在供水管網中得到了廣泛應用。隨著環保的要求日趨嚴格,水質指標增加,考慮到健康、安全方面的因素,PVC管道在添加劑的使用等生產工藝上還必須不斷加以改進。

      PE(聚乙烯)的原料來源豐富,從分子式結構(C2H4)看。PE的分子結構是聚合物最簡單的一種。PE管道在發展中,不斷克服自身的不足。PE管的加熱熔接,要求一定的操作空間和熟練的操作技術。后來發明了電熱焊接套管,就是兩個管段或管件,通過(tōng guò)一個電熱焊接套筒相連接。這種連接、方式用于管溝內PE管的連接,或者施工空間狹小的地方。PE管道的材料(Material)性能也在改善,從PE63、PE80、到PE100,將來會發展到PE115。
      PE100是指在200C下,這種等級的PE材料在50年后,能保持10Mpa的最低強度(MRS)。無塔供水設備恒壓變流量供水裝置,是非常理想的一種節能供水設備,節能效果好,結構緊湊,占地面積小,運行穩定可靠,使用壽命長,方案設計靈活,供水壓力可調,流量可大可小,完全可以取代水塔、高位水箱及各種氣壓式供水設備,可徹底免除水質的二次污染。PE80為8.0MPa。隨著PE材料等級的提高,同樣的管道,采用PE115的管壁厚度,要低于采用PE100的管道壁厚。在滿足要求的前提下,PE管的壁厚變簿,減少了PE材料的用量,降低了成本,有利于PE管道在大口徑管道中的應用。PE管的連接都需要加熱。還要求一定的冷卻時間,每一次焊接都需要20分鐘左右。口徑越大的管道,加熱和冷熱時間越長。因此,PE管的安裝工期相對長。
      PE管在管道免開挖和舊管翻新中,有很高的市場占有率。PE管經常應用于管道免開挖工程。由于PE(聚乙烯)的綜合性能良好,是生產(Produce)復合管道(鋁塑復合管和鋼塑復合管)的主要原料。復合管道將金屬材料和顏料合理組合在一起,就可充分利用金屬良好的機械性能和塑料(結構:合成樹脂、增塑劑、穩定劑、色料)的防腐性能,從而保證供水管網的安全可靠性。
 
不同類型管材的發展
為滿足高樓供水設備供水管網安全可靠運行的要求,管材的發展有兩個方向:
一是選用新型管材,限制和逐步淘汰不符合發展要求的舊管材。發展性能優良、耐腐蝕性能好的新型管材,根據實際要求,選擇(xuanze)合適的金屬或非金屬管材;
二是對管道表面采取保護措施,外部防腐和內部襯涂,以確保管網水質的安全。
      鑄鐵(cast iron)管在管道工程中,仍占有重要位置,特別是鋼鐵產量在今后幾十年內不會下降(descend)(目前全世界產量7-8億噸)。鑄鐵管的性能已有了大幅度的提高。國際標準ISO2531中,離心球墨鑄鐵管的抗拉強度≥420MPa,已和低合金鋼強度差不多,但離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優于鋼管。為了抗腐蝕和保證管網水質,鑄鐵管內部和外部的襯涂和防腐材料(Material),都在改進和完善。
      塑料管道會有更大的發展,PVC管道的材料性能還將改善,避免使用含有重金屬的穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)劑。各種關于新型塑料的新技術,都在不斷地推廣使用。但塑料管的穩定性和老化問題仍是人們擔心的。
      先進的復合材料管道在20世紀曾得到很大發展。如預應力鋼筋(英文:steel bar)混凝土管、PCCP管(銅筒混凝土管)和樹脂基復合材料(玻璃管夾砂管GRP)在大口徑輸水管道工程中有應用;鋼塑復合管和鋁塑復合管,在小口徑用戶管道市場中用很大的需求。
      由此可見,高樓供水設備供水管材將會有更大的發展,讓我們拭目以待。
 


 
 
 

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