;供水管網(wǎng)具有使用周期長(zhǎng)(30年或更長(zhǎng))、檢修和改造難度大、事故不易察覺(jué)(埋在地下)的三個(gè)特點(diǎn)。供水管網(wǎng)的安全可靠有兩方面的含義：一是管網(wǎng)不間斷供水,盡量避免管道破裂、漏損,甚至爆管.二是管網(wǎng)輸送的自來(lái)水水質(zhì),不因管自身的原因(如管道生銹),影響管網(wǎng)水質(zhì)。在管網(wǎng)輸配水過(guò)程中,管網(wǎng)水質(zhì)不能有太大的變化：從水廠到用戶,順利到達(dá),同時(shí)滿足水量和供水服務(wù)壓力。
隨著鑄鐵管生產(chǎn)工藝的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。時(shí)至今日,離心球墨鑄鐵管已成為最主要的鑄鐵管生產(chǎn)工藝。國(guó)內(nèi)使用的灰口鑄鐵管已逐漸向離心球墨鑄鐵管轉(zhuǎn)移。球墨鑄鐵管不僅應(yīng)具有較高的抗拉強(qiáng)度,同時(shí)應(yīng)具有較高的延伸率,按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2531的要求,球墨鑄鐵管的抗拉強(qiáng)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(duì)鐵水原料的有害成分的控制范圍較寬。
金屬管道在早期建設(shè)的輸配水管網(wǎng)中,使用過(guò)鉛管,這是一種抗腐蝕較好的金屬管道。在鉛管表面形成的氧化膜一直被認(rèn)為是無(wú)毒的�，F(xiàn)在分析管網(wǎng)輸配水過(guò)程中的水質(zhì)變化,可以發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致管網(wǎng)水質(zhì)降低的主要原因最小口徑鍍鋅鋼管。特別是用戶內(nèi)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(hù)性措施,用戶內(nèi)部管道的管材質(zhì)量較差；另一方面,小口徑管復(fù)合管道來(lái)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(zhì)量分?jǐn)?shù)要高于2.11%,含碳量低于這個(gè)比例,就是低碳鋼。采用低碳鋼制作的鋼管,加工和安裝比較方便。鋼管的各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)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。
塑料管道常用于供水管網(wǎng)中的塑料管道可分為兩類。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(zhì)聚氯乙烯(U—PVC)、過(guò)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(shí)應(yīng)用于供水管道工程。在應(yīng)用初期,PVC管道的連接方式比較簡(jiǎn)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(yīng)用范圍較廣。對(duì)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,由于材料性能’的限制,抗壓強(qiáng)度和抗開(kāi)裂性能都不好。為了承受外壓和內(nèi)壓,PE管道的口徑越大,管壁就越厚。因?yàn)檩^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(duì)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(guò)DN300,主要用于戶內(nèi)管道和配水管網(wǎng)。
聚氯乙烯(PVC)通常是多組分的塑料,PVC在熱、氧、光作用下,結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。因此,PVC加工中一定要加入穩(wěn)定劑。為了改善PVC管道的表面性能,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(chǎn)中加入增塑劑。我們將增塑劑含量在0-12%范圍內(nèi)的PVC管道,稱為U-PVC管道。
C-PVC是由PVC進(jìn)一步氯化而得的產(chǎn)物。C—PVC和PVC的材料區(qū)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(chǎn)廠家的氯化方式和生產(chǎn)的技術(shù)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�？梢赃@樣看,C—PVC管道是傳統(tǒng)U—PVC管道的改進(jìn)和提高。
PVC管道由于施工簡(jiǎn)易、水力條件好,在供水管網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著環(huán)保的要求日趨嚴(yán)格,水質(zhì)指標(biāo)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(chǎn)工藝上還必須不斷加以改進(jìn)。
PE(聚乙烯)的原料來(lái)源豐富,從分子式結(jié)構(gòu)(C2H4)看。PE的分子結(jié)構(gòu)是聚合物最簡(jiǎn)單的一種。PE管道在發(fā)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(shù)。后來(lái)發(fā)明了電熱焊接套管,就是兩個(gè)管段或管件,通過(guò)一個(gè)電熱焊接套筒相連接。這種連接、方式用于管溝內(nèi)PE管的連接,或者施工空間狹小的地方。PE管道的材料性能也在改善,從PE63、PE80、到PE100,將來(lái)會(huì)發(fā)展到PE115。PE100是指在200C下,這種等級(jí)的PE材料在50年后,能保持10Mpa的最低強(qiáng)度(MRS)。PE80為8.0MPa。隨著PE材料等級(jí)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(yīng)用。PE管的連接都需要加熱。還要求一定的冷卻時(shí)間,每一次焊接都需要20分鐘左右�？趶皆酱蟮墓艿�,加熱和冷熱時(shí)間越長(zhǎng)。因此,PE管的安裝工期相對(duì)長(zhǎng)。
PE管在管道免開(kāi)挖和舊管翻新中,有很高的市場(chǎng)占有率。PE管經(jīng)常應(yīng)用于管道免開(kāi)挖工程。由于PE(聚乙烯)的綜合性能良好,是生產(chǎn)復(fù)合管道(鋁塑復(fù)合管和鋼塑復(fù)合管)的主要原料。復(fù)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(jī)械性能和塑料的防腐性能,從而保證供水管網(wǎng)的安全可靠性。
鑄鐵管在管道工程中,仍占有重要位置,特別是鋼鐵產(chǎn)量在今后幾十年內(nèi)不會(huì)下降(目前全世界產(chǎn)量7-8億噸)。鑄鐵管的性能已有了大幅度的提高。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2531中,離心球墨鑄鐵管的抗拉強(qiáng)度≥420MPa,已和低合金鋼強(qiáng)度差不多,但離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管。為了抗腐蝕和保證管網(wǎng)水質(zhì),鑄鐵管內(nèi)部和外部的襯涂和防腐材料,都在改進(jìn)和完善。
塑料管道會(huì)有更大的發(fā)展,PVC管道的材料性能還將改善,避免使用含有重金屬的穩(wěn)定劑。各種關(guān)于新型塑料的新技術(shù),都在不斷地推廣使用。但塑料管的穩(wěn)定性和老化問(wèn)題仍是人們擔(dān)心的。
先進(jìn)的復(fù)合材料管道在20世紀(jì)曾得到很大發(fā)展。如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、PCCP管(銅筒混凝土管)和樹(shù)脂基復(fù)合材料(玻璃管夾砂管GRP)在大口徑輸水管道工程中有應(yīng)用；鋼塑復(fù)合管和鋁塑復(fù)合管,在小口徑用戶管道市場(chǎng)中用很大的需求。