展望十五年内供水管网中将会常用的几种管材

何维华

　　摘要:本文结合2020年行业远景规划的编制，扼要阐述了供水管网的功能要求；介绍了十五年内供水管网中建议常用的几种管材；在中、大口径管道上重点阐述了球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管、钢管；在中、小口径管道上重点阐述了薄壁不锈钢管及聚乙烯给水管。针对中国水协2005年7月在成都召开的‘管道材料设备优化选择与应用培训班’上本人的讲稿，进行了一些补充，尽可能引用了近年拟定的囯标、行标的内容，调改了过去相关信息的阐述。
　　关键词 管网 管材

1.供水管网的功能要求

　　供水企业的根本任务是向用户提供清洁的饮用水，连续供应有压力的水，同时降低供水费用。为此，供水管网作为供水系统的重要环节，对于它的硬件有以下六点要求：
1.1封闭性能高
　　供水管网是承压的管网，管道只有在长期承内、外压的状况下具有良好的封闭性，才是连续供水的基本保证。
　　我国属地震多发区，根据GB50011-2001《建筑抗震设计规范》介绍，2000年底，在全国663个城市中，有582个要求抗震设防(规定6度以上)，占全国城市总数的87.8%。在供水管网建设过程中，事先考虑到认真设防，尽可能减少损坏，这对保证生命安全，减少地震损失具有重大意义。
　　这里存在两个要求：一是故障率低；二是漏水率低。
1.2输送水质佳
　　自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天。管网实际上是一个大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，有可能产生新的反应，这些反应有生物性的、感官性的以及物理化学性的。因此要求管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。
1.3水力条件好
　　供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能减小水头损失，确保服务水头，降低能耗。
1.4设备控制灵
　　一个大城市的供水管网，管道总长度少的有数百km，多的达数千km，在这样的大型供水管网中有成千上万个专用设备，维持着管网的良好运行。
　　在管网上的专用设备包括：阀门、消火栓、通气阀、放空阀、冲洗排水阀、减压阀、逆止阀、调流阀、水锤消除器、检修人孔、伸缩器、存渣斗、测流测压装置、流量计、水表等。这些设备的完好是保证管网运行畅通、避免污染的前提。
1.5使用寿命长
　　作为输、配水干管的建设应是百年大计，管道的使用寿命应立求达100年为妥，作为埋地及室内暗敷的配水支管道，达不到50年亦是不宜推荐使用的。通常推敲寿命的方法有二：一是实践证实了它的使用寿命；二是理论及检验推算了它的使用寿命。在评述管道的质量、寿命问题，应包括管材、管件及附属设备组成的管道，以下重点仅讨论常用几种管材与管件问题。
1.6建设投资省
　　供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50～70％，因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模，恰当选用管材及设备是优化管网合理化建设的保证。

2.管材类别

2.1金属管材
2.1.1钢管
　　钢管包括：钢板直缝焊管与钢板螺旋焊管(适用于中大口径管道)、无缝钢管(适用于中小口径管道)、不锈钢管(适用于中小口径管道)，镀锌钢管(适用于小口径管道)，近年多数城市已不用镀锌钢管。
2.1.2铸铁管
　　(1)灰口铸铁管
　　包括离心灰口铸铁管、半连铸灰口铸铁管(适用于中小口径管道)，近年多数城市供水企业已不用灰口铸铁管。
　　(2)延性铸铁管
　　包括延性球墨铸铁管(以下简称球铁管)、铸态球墨铸铁管(适用于各种口径管道，主要是中小口径管道)，铸态球墨铸铁管亦逐渐退出市场。
2.1.3有色金属管
　　包括铜管、铝管(适用于小口径管道，由于卫生上的原因，铝管不受欢迎；铜管属有色金属，通常在高档建筑物内使用，价格较贵，不宜推广使用)。
2.2非金属管材
2.2.1水泥压力管
　　(1)石棉水泥管现已不推广使用；
　　(2)自应力管在小城镇及农村用于中小口径管道；
　　(3)预应力管?
　　包括管芯缠丝预应力管(又称三阶段管)、振动挤压预应力管(又称一阶段管)、预应力钢筒混凝土管，适用于大中口径管道，其中预应力钢筒混凝土管是前者的新一代产品。
2.2.2塑料管?
　　(1)热塑性塑料管?
　　(1.1)单一材质塑料管
　　包括硬聚氯乙烯管、聚乙烯管(适用于中小口径管道)；改性聚丙烯管(PP-R)、交联聚乙烯管、聚丁烯管、尼龙管(适用于小口径管道)；丙烯腈一丁二烯一苯乙烯三元共聚物为基材的工程塑料管(ABS)(主要适用于水厂投加氯及净水剂的管道，目前也有中小口径管道产品用于配水管上)。?
　　(1.2)复合材质塑料管
　　　 包括孔网钢带塑料复合管、钢衬塑复合管(适用于中小口径管道)；聚乙烯夹铝复合管、不銹钢衬塑复合管、铝衬塑复合管(适用于小口径管道)。
　　(2)热固性塑料管?
　　玻璃纤维增强树脂塑料管又称玻璃钢管。玻璃钢管或加砂的玻璃钢管又分两种成型方法，即离心浇铸成型法(Hobas法)及玻璃纤维缠绕法(Veroc法)，玻璃钢管在大口径工业用水管道上、排污管道及源水管道上有较大的适用前景。

3.建议常用的管材

3.1大口径钢管
　　钢管通常选用Q235B(A3)镇静钢钢板制作，它的强度高，管材及管件易加工，管厂建设周期短，特别是地形复杂的地段，一般采用钢管。但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大。近些年在广州、成都等地推行承插管节，坑下搭接焊作业，从而敷管效率高，坑下焊接环境得到改善。钢管制成承口的方法有二：一是加焊承口短管；二是钢管端口脹扩。前者增大焊接量；后者存在脹扩根部内应力集中的问题，若钢管壁厚值选用较保守尚可，否则是有隐患的。另承插管节增大了钢材的用量，增大了造价，因此此种方法建议用在快速抢工的地段较妥。在地下水位较高时，也有将承插钢管的承口设计成胶圈柔性的接口，克服这一困难，但钢管的刚度小，承插口的圆度难以保证，建议按预应力钢筒混凝土管承、插口钢环的方式处理较好。?
　　(1)钢管规格
　　钢管的规格有两种表示方式，通常是以钢管的外径表示，如《普通流体输送管道用螺旋缝埋孤焊钢管》(SY/T 5037-92)中所列中、大口径钢管公称外径的规格，是以英制规格的变化转换成公制的，比如dn96″相当于dn2438mm；另一种以公称通径表示，公称通径通常与钢管实际内径一致，也有与钢管内衬后的实际内径一致，这样有利于和水泥压力管、球铁管连接时内径趋于相同，如表1。这方面还有待多方面商讨，比如查找钢管水力计算表上的数值，也是按公称通径计算的，更应注意钢制法兰盘内孔尺寸的衔接。个人认为以钢管外径的系列表示法仍隐含着英制表示的规则，倘若能将公称通径与钢管实际内径一致，以公称通径表示钢管的规格，在水力计算、各管材的互配以及贯彻我国度量衡的体系上都是有利的。

表1 公称通径 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200～2000 公称外径系列1 219.1 273 323.9 355.6 406.4 457 508 610 711 813 914 1016 1220～2020 公称外径系列2 219 273 325 377 426 480 530 630 720 820 920 1020 1220～2020

　　注：1.单位mm。

　　钢管壁厚是钢管规格的第二个重要参数，对于工程量较大的钢制管道，应根据内压力、覆土深度、内衬里材质、外防腐材质等因素计算确定，在工程量零星的中、大口径钢管亦可参考表2选用。

表2

公称通径 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 参考壁厚 6～10 6～10 8～10 10～12 10～12 12～14 14～16 16～18 16～20 16～20

　　注：单位mm。

　　(2)制管工艺?
　　大口径钢管有两种成形工艺，即直缝焊管与螺旋焊管。直缝焊管的工艺流程：?
　　剪板—刨坡口—钢板翻面—压两头园弧—卷管(含点焊)—焊内外直缝(自动焊)—管段对接(含点焊)—焊环形口(自动焊)。?
　　螺旋焊管的制造标准选用SY/T5037-92《普通流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管》，制作过程分三个阶段，即条形钢带制作，螺旋成形及内焊，螺旋管外焊及管段定长的切割。
　　直缝焊管的焊缝长度较短，可多台焊机流水作业，是通常使用的钢管成形工艺；螺旋焊管需专用设备，焊管效率高，管材长度可任意选定，螺旋焊管刚度较好，可连续超声波探伤提高焊接质量，钢材损耗小。
　　(3)钢管制作质量的主要要求?
　　钢管焊接符合现行的《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）、《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-97)及《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB 50236-98)的规定。?
　　通常供水钢管焊接质量属Ⅲ级要求，焊缝抽检探伤数量，在工厂为5％，在现场为10％。?实际检验时可任选一种方式，但当选用超声波探伤时，应对超声波探伤部位作X射线探伤复检，复检长度为规定探伤数量的20％。钢管出厂前还有时逐根作水压试验，试压值为管线试验压力的1.25倍。直缝焊管焊缝外观应符合相应要求外，管节几何尺寸允许偏差，应符合表3规定。

表3

　　项目
　　允许偏差（mm）
　　周长 　　D≤600 　　±2.0 　　D>600 　　±0.0035d 　　椭圆度

管端0.005D;其他部位0.01D 　　端面垂直度

0.001D,且不大于1.5

　　注：1、D为管内径(mm)；
　　　 2、椭圆度为同端管口相应垂直的最大直径与最小直径之差，除以D。

　　管节拼装时，纵向焊缝错开300mm，管径小于600mm时，间距也应大于100mm。?
　　(4)钢管内衬质量的主要要求
　　(4.1)管内腐蚀、结垢的机理
　　水厂出水含有某些无机物及微生物，水在管网内流动时，有些水中化合物会分解，水和管内壁的材质亦会发生化学作用，水中残存的细菌还可再繁殖，加之管网受到外来的二次污染，管网水质发生变化，引起诸多问题。
　　水在管网流动的过程中，往往形成管内腐蚀、沉淀及结垢的情况，结垢层的厚度和管道材质、内衬状况、管道输配水的年数（管龄）有关，随着时间的延续，管道有效截面积的缩小，直接影响管道的输配水能力。这些结垢层又是细菌孳生的场所，形成“生物膜”，国内学者称“生长环”，直接威胁着饮用水的安全。形成管内结垢层的原因，归纳起来有以下五个方面。
　　A.水对金属管道内壁腐蚀形成的结垢
　　对金属管道而言，输送的水就是一种电解液，水的pH影响着管道的腐蚀速度，水中的溶解氧及二氧化碳的存在，是管道腐蚀的重要因素。
　　因电化学反应，对于偏碱性水，且无侵蚀性二氧化碳时，首先生成的是氢氧化亚铁，然后被水中溶解氧氧化，生成氢氧化铁，形成钝化保护膜，使管壁的腐蚀速度减慢。否则，在生成氢氧化亚铁后，与二氧化碳作用生成重碳酸亚铁，它具有可溶性而流失于水中，被水中溶解氧氧化，生成氢氧化铁，出现红水，其中部分脱水形成铁锈Fe₂O₃·nH₂O。它质地疏松，不能起保护作用，以上反应继续进行，铁锈不断沉积于管内表面形成锈垢。
　　在与水接触的管内表面，有一层似乎不流动的薄水层，流速增大，该水层减薄，通过该水层水流中的氧的扩散、补给容易，故促进锈蚀；当管内流速再加快，氧的补给量增多，铁管表面由于氧过剩，趋于钝态化，反使腐蚀减小；若流速继续增大，剧烈紊流将导致发生气蚀，因机械作用使铁管表面产生空隙腐蚀。
　　配水管网末端的小口径管道，管内流速较小，甚至有时不流动，水中的氧气难以补充，锈蚀较严重。相反，输水干管通常流速大，氧不断由水带入，管内壁趋于钝态，腐蚀速度放慢。就是发生腐蚀，也往往因过大速度使锈垢剥离，故发生锈瘤的机会减少。
　　由于腐蚀的生成物能溶于酸性介质中，而不易溶解于碱性介质中。因此pH偏低的酸性水能促进腐蚀作用，而pH偏高能阻止或完全停止腐蚀作用。
　　B.水中碳酸钙（镁）沉淀形成的水垢
　　在所有的天然水中几乎都含有钙镁离子，并且水中的重碳酸根离子分解出二氧化碳和碳酸根离子，这些钙镁离子和碳酸根离子化合成碳酸钙（镁），难溶于水而变为沉渣。
　　C.水中含铁量过高所引起的问题
　　作为给水的水源一般含有铁盐，当铁的含量过大时容易在管网中形成大量沉淀。水中的铁常以重碳酸铁、碳酸铁等形式存在，以重碳酸铁的形式存在时最不稳定，分解出二氧化碳，而生成的碳酸铁经水解成氢氧化亚铁。这种氢氧化亚铁经水中溶解氧的作用，转为絮状沉淀的氢氧化铁。它主要沉淀在管内底部，当管内水流速度较大时，上述沉淀就难以形成；反之，当管内水流速度较小时，就促进管内沉淀物的形成。
　　D.管道内的生物性堵塞
　　铁细菌是一种特殊化的营养菌类，它依靠铁盐的氧化，以及在有机物含量极少的清洁水中，利用细菌本身生存过程中所产生的能而生存。这样，铁细菌附着在管内壁上后，在生存过程中能吸收亚铁盐和排出氢氧化铁，因而形成凸起物。由于铁细菌在生存期间能排出超过其本身体积499倍的氢氧化铁，所以有时能使水管过水截面严重的堵塞，并且这些凸起物是沿着管内壁四周生成的，不仅是管底面而已。大量的亚铁离子储存在铁细菌，而在细菌表面生成了氧化后的产物（三价铁的氢氧化合物），为棕色粘泥。
　　硫酸盐还原菌是一种腐蚀性很强的厌气细菌，它常存在于管内壁上，在没有氧的条件下，在金属管道电化学腐蚀过程中主要在阴极起极化剂的作用，能把硫酸盐还原成硫化合物，这样就加快了管道的腐蚀结垢速度。据报道，在铁硫菌参与下的腐蚀速度会增大300～500倍。
　　任何一种细菌对pH都有一定的适应性，通常细菌在中性和偏碱性介质中生长最好。铁细菌和硫酸盐还原菌亦是如此，当pH在8.0时，它们的生长就受到抑制，pH在8.4以上时基本不生长，试验表明pH在5.96～7.89范围内铁细菌生长；pH在5.96～8.35范围内硫酸盐还原菌生长。
　　E.水中悬浮物的沉淀
　　水中悬浮物的沉淀是形成沉渣的最简单过程，尽管多数给水管道所输送的水中悬浮物含量很少，可仍然有沉淀物形成。当深夜用水极少时，配水管道水流速度极小，乃至停流，为水中微粒自然沉降创造了条件。特别是直接向管网输送的井水，往往把井周围粉砂、细砂随水流带入管内，由于生物的集聚粘附性能，使这些悬浮无机物很容易在管道内沉淀。然而当出厂水浊度长期保持在≤0.5NTU时，这样的沉淀应该是微弱的。
　　以上五种情况引起的管内沉淀与结垢，因形成的条件和时间的差异，可分为坚硬性结垢和松软性沉淀。形成坚硬性结垢主要是因为金属管道自身的腐蚀和生物性结垢，它为金属管道所独有。松软性沉淀主要是水中的悬浮铁质及碳酸盐的沉淀，它在金属管道或非金属管道内都可能存在。
　　(4.2)管道内衬材料的要求
　　要求管道内衬材料不会对水质造成坏的影响，有优越的防腐蚀性能，附着力强，长时间通水也不会使附着力下降，内衬层不易受到损伤，即使局部受损，也不会因此引起周围内衬层的劣化…。
　　(4.3)钢管内衬材料
　　钢管内衬材料有水泥砂浆或环氧树脂等。?
　　A.水泥砂浆内衬的质量要求?
　　水泥砂浆衬层应该符合GB/T17457-1998(等效采用ISO4179：1985)标准的要求。
　　(A)具体衬层厚度要求见表4。

表4

序号

公称通径(mm)

DN(mm)

内衬厚度(mm)

备注 公称厚度 最小平均厚度 某一点最小厚度 1 40～300 3.0 2.5 1.5 2 350～600 5.0 4.5 2.5 3 700～1200 6.0 5.5 3.0 4 1400～2000 9.0 8.0 4.0 5 2200～2600 12.0 10.0 5.0

　　(B)衬层用的水泥应符合GB/T 175。
　　(C)衬层选用的砂子，按GB/T 14684取样筛分应满足以下要求：
　　a.细砂(通过尺寸为0.125mm的筛孔)的质量分数≯10％；
　　b.含有最大直径等于衬层厚度1/3的砂粒的质量分数应≮50％；
　　c.最粗砂(≯衬层厚度1/2的砂粒)的质量分数应≯5％；
　　d.砂中有机杂质及含泥土的质量分数应≯2％。
　　(D)砂浆中，水泥与砂子的质量比为≤3.5；砂浆中可掺用对衬层及输水水质无害的添加剂。
　　(E)衬层的金属表面应先除掉浮锈及附着物，无需抛丸除锈，表面金属凸瘤应≯50％。
　　(F)衬层采用离心法澆注，衬层表面应无空穴或明显的气泡，离心的时间及转速调控应使砂子的粒度从管壁至表面按由粗至细的规律分布。
　　(G)衬层可采用蒸养、常温养护或相结合的方式养护，养护期间应采取措施确保砂浆中水分缓慢蒸发，水泥砂浆内衬在养生28天后的抗压强度≮50MPa。
　　(H)衬层表面的局部缺陷可以修补，为了与未损伤部位的粘着良好，砂浆可加添加剂；衬层的结构与离心工艺有关，衬层表面形成的细砂与水泥薄层宜占衬层厚度的1/4，衬层表面的干缩裂缝是常见的问题，裂缝允许宽度≯0.8mm。
　　(I)为了衬层表面的光洁度，带水离心砂磨的措施应慎重，不要导致衬层中的砂子离析事故。
　　(J)衬层的砂浆强度达标后，亦可在预热的条件下喷涂一层不饱和聚酯树脂或卫生级环氧涂层，厚度≮0.2mm，从而提高衬层的抗渗性及表面光洁度。但应通过检验，确保涂层长期附着的可靠性。
　　B.环氧树脂内喷衬的质量要求
　　 内喷衬用环氧树脂的材质及作业要求，由于目前国家还没有相应标准，而是参考石油天燃气行业标准‘SY/T4057--93’以及实践的体会，提出以下要求：
　　(A)钢管内壁喷砂等方式除锈达到GB/T8923的Sa2.5级标准的要求，使管壁呈现金属本色；
　　(B)作内喷涂的液体环氧树脂应具有卫生部的卫生许可证，且施工过程中对人体无害；?
　　(C)衬层总厚度≥400μm（通常喷涂五道，第一道底漆在喷砂除锈后一小时内完成，待表干后喷下一道）；
　　(D)涂层附着力达1～2级（试验方法GB1720）；
　　(E)表面硬度，用2H铅笔试划无划痕（试验方法GB6739）；
　　(F)柔韧性1.0mm（试验方法GB1731）；?
　　(G)耐冲击性能≥4.9（试验方法GB1732）；
　　(H)粘度≥0.2Pa.s（试验方法GB1723）；
　　(I)细度≤80μm（试验方法GB1724）；
　　(J)表干时间≤4h，实干时间≤24h（试验方法GB1728）；
　　(K)甲组份固体含量≥70％，乙组份固体含量≥80％（试验方法GB1725）；
　　(L)分别在10％NaOH、30％H2SO4、10％NaCl中耐化学试剂性180d合格（试验方法GB1763）；
　　(M)耐盐雾性500h试验达一级（试验方法GB1771）；
　　(N)耐污水性100ºC 90d 合格（试验方法GB1733乙法）；
　　(O)涂衬后应抽检涂层厚度、孔隙、气泡 ，机械损伤等，对发现的缺陷及时修补。
　　（5）钢管外防腐的质量要求?
　　(5.1)土壤对管材的腐蚀
　　金属是以氧化物或硫化物等矿石的稳定状态存在于自然界，从矿石里用人为的还原方式提炼出的金属，在有水和空气的环境中，就会氧化而失去金属的特性，这是一种腐蚀现象。
　　引起金属腐蚀的主要原因是化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是由于金属和周围介质接触发生化学作用而引起金属被溶解的过程，化学腐蚀对钢管壁厚度是均匀地减薄，因此它的危险性较小；电化学腐蚀是指金属和电解质组成原电池所发生的氧化还原过程，埋于土壤中的金属管道腐蚀是土壤腐蚀，土壤腐蚀基本上属于电化学腐蚀，因为土壤含有水分，少量的酸、碱或其它盐类，是一种复杂的电解质，使金属管道与土壤之间构成各种类型的腐蚀电池。
　　地下杂散电流对管道的腐蚀作用，是一种由外因引起的电化学腐蚀之特殊情况。土壤中某些细菌的活动和金属管道的腐蚀有一定关系，它主要是通过某些细菌的侵蚀活动引起或加速电化学腐蚀的过程。
　　钢管受到电化学腐蚀时，通常发生穿孔；球铁管、灰口铸铁管受到腐蚀后，最终管壁成分只剩下石墨、硅酸盐和氧化物，铁管虽保持着外形，只需较小外力就可击散，这种现象称为“石墨化现象”；对于钢筋混凝土管只要土壤电阻率小于30Ω·m及土壤pH＜7时，砂浆或混凝土会受酸性地下水的侵蚀，砂浆或混凝土中的碱性消失，钢筋腐蚀，最终导致管道爆破，它的腐蚀机理仍属于电化学腐蚀的概念。
　　由于金属的腐蚀属于电化学反应，腐蚀的速度与其周围环境的电阻系数关系非常密切。土壤的电阻与腐蚀性的关系见表5。

表5 腐蚀性程度 强 中 弱 非 土壤电阻率Ω·m <20 20～50 50～100 >100

　　(5.2)防止管道腐蚀的措施
　　防止管道腐蚀的措施除选用耐腐蚀的管材外，管道外壁的防腐方法归纳为覆盖式防腐蚀法及电化学防腐蚀法。
　　A.覆盖式防腐蚀法
　　覆盖式防腐蚀法是在金属管道外表面采用防腐绝缘层，使埋地金属管道与土壤间的过渡电阻增大，阻止电流流入或流出管道，就可防止电化学腐蚀的发生。管道的防腐层通常应满足以下要求：
　　·防腐层与金属管道粘结性好，保持连续完整；
　　·防腐层的电绝缘性能好，对击穿电压有足够的耐压强度和有足够的电阻值；
　　·防腐层具有良好的防水性和化学稳定性；
　　·防腐层能防止微生物的侵蚀，有足够的机械强度、韧性及塑性；
　　·材料来源充足，价格合适、便于机械化施工，若防腐层破损易于修补。
　　在钢管的外防腐方法上，过去常用的石油沥青法，虽造价较低，但操作较繁，熔化沥青容易引起火情，且土中微生物要破坏石油沥青层；聚乙烯粘胶带虽产品质量不断改进，完成外防腐的钢管日晒雨淋数月，常存在分层问题。以下介绍两种目前较常用的方法：
　　(A)环氧沥青防腐
　　参考石油部部标准‘SYT28’及实践体会，提出以下要求：
　　a.钢管表面除锈应达到GB8923的Sa2.5级标准，呈现金属本色，无可见的油脂、污垢、铁锈等附着物；?
　　b.防腐材料应耐酸、耐碱、耐微生物侵蚀，涂有防腐材料的钢板在10％盐酸及10％苛性钠溶液中，分别浸泡90d；在30％硫酸溶液中浸泡7d，防腐层外观无变化；
　　c.剪切粘结强度≥4MPa；抗冲击强度1.2J；工频击穿强度≥20kv/mm²；体积电阻率≥1×1012Ω.cm；阴极剥离≥3级；吸水率≤0.4%；耐好气性微生物侵蚀≥2级；
　　d.防腐层应在24h内固化，厚度均匀、密实、不翘、不皱、不空鼓、不漏色，不粘手，外观完整；?
　　e.防腐层固化后，用小刀划开舌形切口，无法使涂层分层剥落，底漆与金属表面粘结良好；
　　f.防腐层表面硬度好，耐磨性好，钢丝绳悬吊不产生0.1mm的痕迹；
　　g.防腐涂层固化后及三个月后，绝缘性能均良好，要求电火花仪检测的击穿电压达10000v，最低不小于6000v，且每m²面积上只允许二处6000v以上针孔击穿，击穿方位亦应修补；
　　h.操作方便，对人体及环境无害；
　　i.采用环氧煤沥青防腐蚀涂料时，底漆应在喷砂除锈后一小时内完成，以五油二布、总厚度≥600μm，可符合以上要求。曾经将采用该法作dn2438mm钢管防腐处理后，放在露天近一年，防腐层仍完好，电火花检测符合上述要求。
　　(B)三层聚乙烯防腐
　　近几年推出的三层聚乙烯防腐工厂化作业法，在防腐质量上有了较大的改善，且造价提高仅20～30%，是当前值得关注的防腐工艺，它的工艺流程如图1。

　　图1

　　(C)钢管管节的防腐层在两端应预留200mm不作，以便现场组焊需要，但为了提高现场组焊后的防腐质量，工厂作防腐的同时端口刷涂可焊漆是必要的。
　　B.电化学防腐蚀法
　　金属管道作覆盖式防腐处理是必要的，但在强腐蚀性土壤中埋设金属管道，上述处理又是不完备的，通常还需采取电化学防腐措施。
　　电化学防腐措施包括排流法和阴极保护法，在大型变电站或整流站附迎有采取排流法的措施保护管道，但在多个变电站综合影响的管网，使这种措施复杂化，在国内还不清楚有无应用。
　　阴极保护法是从外部给一部分直流电源，由于阴极电流的作用，将金属管道表面不均匀的电位消除，从而不再产生腐蚀电流，达到保护金属管道不受腐蚀的目的。从金属管道流入土壤的电流为腐蚀电流，从外部流向金属管道的电流为防腐蚀电流，阴极保护法包括牺牲阳极法和外加电流法。
　　牺牲阳极法是用被保护金属电位更低的金属材料做阳极，和被保护的金属管道连在一起，利用多种金属之间固有的电位差，产生防腐蚀电流的一种防腐蚀法，阳极随着流出的电流而逐渐消耗，故为牺牲阳极法。当土壤电阻率高的地区釆用锌合金阳极，否则用镁合金阳极。
　　外加电流法是通过外部的直流电源装置，把必要的防腐电流通过地下水或埋设在水中的电极，流入金属管道的一种方法。
　　阴极保护措施有牺牲阳极法及外加电流法，应根据具体情况选用与设计计算。(略)通常，外加电流法增大管道综合造价仅1％，但存在长期运行管理费用；牺牲阳极法增大管道综合造价达2％。在城市供水管网中，防止对其它管线的影响，一般采用牺牲阳极的阴极保护法。
3.2薄壁不锈钢管?
　　(1)薄壁不锈钢水管简介
　　不锈钢是在碳钢中加入一定量(不小于12.5％)的铬而形成的一类铁合金，当不锈钢接触空气或水时，其表面会立即形成一层薄而粘着的保护性铬氧化物钝化膜，它使不锈钢具有优异的耐腐蚀性，这层膜如果被划伤可自行修复，饮用水中有足夠的氧气来促进这一修复和保护过程。不锈钢的主要合金元素除了铬，还有镍。镍使材料具有良好的延展性和韧性，容易成形和焊接。还可添加钼，进一步提高耐局部腐蚀性。通过改变合金成分的含量和比例，可以得到铁素体、奥氏体、双相等各种不锈钢，它们有各不相同的耐蚀性和机械性能。
　　不锈钢自20世纪60年代中期以来，开始应用于国外的饮用水工业，如今在经济发达国家，不锈钢在建筑给水、水处理系统的应用非常普遍。英国、德国、美国、日本、新加坡和马来西亚都有不锈钢水管的标准，还有ISO标准。甚至在美国、瑞典、新加坡、英国…，在近期城市管网改造中将不锈钢管替换其它管材，包括球墨铸铁管。1982年日本开发了不锈钢波纹水管，管道用手就可容易地弯曲成任意角度，减少管接头数量，节约了安装时间和成本。
　　国内薄壁不锈钢水管是20世纪90年代末才问世的新型管材，我国于2000年制定了《流体输送不锈钢焊接钢管》国家标准(GB/T12771-2000)，建设部于2001年12月发布了《薄壁不锈钢水管》行业标准(CJT151-2001)。相关的管道工程技术规程即将出台，建筑冷热水用的不锈钢管道安装标准图集已经完成编制。目前江苏、浙江、四川、北京、上海、广东等省市都有了专业厂家生产薄壁不锈钢水管，分别自主开发了各种连接技术和管件，产品已日趋成熟。在城市供水行业中推广应用的时机亦已到来。
　　(2)薄壁不锈钢水管的特性
　　(2.1)薄壁不锈钢水管的耐腐蚀性强
　　A.薄壁不锈钢水管的耐腐蚀性强，从而不需要留腐蚀余量，推用薄壁管材，减轻重量，节省材料和能耗；
　　B.能够适应各种质量水的输配，如直饮水、自来水、海水、污水…；
　　C.无腐蚀和渗出物，无异味或浑浊问题，易保持输送水的水质不出现“红水”、“绿水”的困扰；
　　D.能承受高达30m/s的高水流速的冲蚀，用于高水头电站的导流管道上，管口末端流速达60m/s以上，仍有100年以上的使用寿命；
　　E.光滑的不锈钢管的水力曲线近似于直线关系，在流速10m/s以下时，可忽略紊流关系，低流速时水头损失仅为碳钢管的2/5，从而节省输配水的能耗；
　　F.明管敷设，外表美观，一般不必要涂层保护，埋地管往往罩上一层交联聚乙烯松套或使用牺牲阳极的涂层。
　　(2.2)薄壁不锈钢管优良的力学和物理性能
　　不锈钢管强度高，有良好的延展性和韧性，低温不变脆；对冲撞能有很强的吸收能力，抗震和抗冲击性能强；优良的耐磨损和耐疲劳特性；优良的防火和防热辐射性能，有较好的高温强度；热传导率低，热胀冷缩缓慢…。因此不锈钢管具有：
　　A.安全可靠，能很好地经受振动冲击、水锤、热胀冷缩，不易漏水与爆裂；
　　B.管材加工容易，易切割、成形和焊接，有多种连接方式可供选择；
　　C保温性能较好，适应热水输送。
　　(2.3)综合优势
　　A.使用寿命长，在周期性震动条件下，实测腐蚀试验数据表明，不锈钢管使用寿命达100年；
　　B.寿命周期成本低，几乎不需要维护，减少管材更换费用，运行费用低，经济性显著；
　　C.综合使用成本低；
　　D.显著降低水的渗漏，使水资源得到有效的保护和利用。
　　(2.4)不锈钢管是绿色环保管材
　　不锈钢管是绿色环保管材，安全无毒(倘若不锈钢材质达不到牌号的要求，重金属会游离到水中的，影响水质)，可100％的回收再利用，且有很大经济价值，有利于可持续发展。
　　(3)薄壁不锈钢水管行业标准的主要规定
　　按照建设部发布的《薄壁不锈钢水管》行业标准(CJT151-2001)，规定了最大工作压力为1.6MPa；规定了公称通径范围在DN10mm～DN150mm之间；规定了管材外径的允许偏差类同于ISO1127-1992标准；工艺性能按GB/T122771-2000国家标准，作扩口试验、压扁试验、弯曲试验的要求；规定了相关的卫生要求。
　　(3.1)管材的化学成分
　　按照行业标准，对于供水管材，实际上选用三类主要钢种牌号304、316和316L奥氏体不锈钢。其主要成分含量比例如表6：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表6 钢种牌号 碳(C) 铬(Cr) 镍(Ni) 钼(Mo) 0Cr18Ni9(304) ≤0.07 17.0-19.0 8.0-11.0 0Cr17Ni12Mo2(316) ≤0.08 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 00Cr17Ni14Mo2(316L) ≤0.03 16.0-18.0 12.0-15.0 2.0-3.0

　　另外，Si≤1.00、Mn≤2.0、P≤0.035、S≤0.03。
　　(3.2)管材的力学性能
　　钢种牌号304、316和316L奥氏体不锈钢，其主要力学性能如表7。

表7

钢种牌号 抗拉强度(MPa) 伸长率(％) 0Cr18Ni9(304) ≥520 ≥35 0Cr17Ni12Mo2(316) ≥520 ≥35 00Cr17Ni14Mo2(316L) ≥480 ≥35

　　(3.3)管材的物理性能
　　钢种牌号304、316和316L奥氏体不锈钢，其主要物理性能如表8。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表8 比重 　(g/cm³) 平均热膨胀系数(10­6/°C) (0-100°C) 热导率(W/m°C)
(100°C) 比热容
(J/kg°C)
(0-100°C) 电阻率
(Ωmm²/m) 杨氏模量(KN/mm²) 磁性 7.9-8.0 16 15 500 0.72 200 无

　　(3.4)管材的几何尺寸
　　薄壁不锈钢水管的基本尺寸，如表9规定。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表9 公称通径
(DN) 管材外径(Dw) 外径允许偏差 管材壁厚(S) 卡压式管件壁厚
(S′) 10 10 ±0.10 0.6 0.8 12 15 14 16 20 20 1.0 22 25 25.4 0.8 28 32 35 ±0.12 1.0 1.2 38 40 40 42 ±0.15 50 50.8 54 ±0.18 1.2 65 67 ±0.20 1.5 70 80 76.1 ±0.23 1.5 2.0 88.9 ±0.25 100 102 ±0.4%Dw 108 125 133 2.0 150 159 3.0

　　注：1.单位-mm；
　　2.壁厚允许偏差为规定壁厚的±10％。
　　(3.5)原材料及制造方法
　　A.水管的原材料为不锈钢冷(热)轧钢带，其要求应符合GB/T4239和YB/T5059的规定；
　　B.在制管设备上，不锈钢带用自动氩弧焊接或等离子焊接制成，焊后不进行热处理。
　　(3.6)管材的工艺性能要作以下检验
　　A.压扁性能
　　水管压扁至外径的1/3时，不存在裂纹和破损。
　　B.扩口性能
　　当DN≤50mm时，用60°的园锥扩口达25％，扩口的管壁不出现裂纹和破损。
　　C.弯曲性能
　　当DN≤25mm时，弯曲半径为管外径的4倍，弯曲角度达90°时管壁不出现裂纹和皱纹。
　　D.水压检验
　　在承受2.45MPa试验水压下，持续10s，水管无渗漏和永久变形为合格。
　　E.卫生要求
　　管材浸泡水后的卫生检测应符合GB/T 17219的规定。
　　(3.7)水管检验规则
　　A.水管出厂前，应逐根进行外观检验、尺寸检验、水压检验；
　　B.每批(DN≤25mm为400根；DN≮25mm为200根)任抽2根作抗拉强度和延伸率检验，若不合格抽2倍试样复验，若再不合格，则该批水管不得出厂；
　　C.水管型式检验时，应作化学成分、力学性能、外观检验、尺寸检验、压扁性能、扩口性能、弯曲性能、水压检验、卫生检验等项。型式检验通常在工厂首次制造或产品转产时的定型鉴定；产品原料、制造工艺等重大改变时；产品停产半年后，恢复生产时；出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时进行。
　　每批任抽2根作型式检验，若不合格抽2倍试样复验，若再不合格，则该批水管型式检验不合格。
　　(3.8)产品标记
　　产品标记由产品代号(SG)、管材外径×壁厚、材料牌号和制造标准号组成。
　　(4)管材的连接方式
　　(4.1)焊接式连接
　　不锈钢管的配管之间及配管与管件之间的焊接式连接，通常采用自动氩弧焊接或等离子焊接，焊接分对接焊与承插搭接焊两类，对接焊方式适用于DN150～200mm的范围；承插搭接焊方式适用于DN15～100mm的范围。
　　(4.2)螺纹接口
　　薄壁不锈钢管的配管两端啮入螺纹后，使配管两端具有内、外螺纹，从而配管之间可直接扣接，节省过渡的连接配件。
　　三通、弯头的配件类同镀锌钢管的配件形式，可采用铸造不锈钢配件，也可用薄壁不锈钢管焊接、弯曲成型后啮入螺纹。
　　在安装现场裁截管段，用专用机具啮入螺纹，安装时只需在螺纹处缠绕上生料带，用手直接旋紧即可，安装简便、快捷、施工费用低。
　　(4.3)锥螺纹连接
　　螺套(外螺纹)与配管作环向焊接，用管件将配管以锥螺纹连接，完成配管间连接的方式。适用于DN65～100mm的范围。
　　(4.4)环压式接口
　　环压式接口，是用专门工具，将特种密封圈连同管件与配管，圆周挤压为一体的一种柔性连接方式。
　　环压接操作要点：
　　(A)配管下料的端面切斜度≤0.2mm；若端面失圆，应使用专用整形器将管段断面整形，至可插入管件承口底端为止。
　　(B)选择好与管件对应的液压工具，将钳口与压块组装好即可进行压接操作。
　　(C)将密封圈套在配管上，将配管插入管件承口底端，沿管件外缘在配管上划线。
　　(D)将密封圈推入配管、管件的间隙内，钳头压块在待压接部位就位且与配管垂直，即可环压操作。
　　(E)在施压时，当下压块与钳头刻度线齐平时，卸压，将配管与管件相对工具旋转≥30º，再次加压直至上、下压块无间隙稳压3s后卸压，环压操作完毕。
　　(F)环压操作后，认真检查压接部位四周压痕均匀，管件与配管结合紧密无间隙。
　　(G)环压操作的空间尺寸不足时，应改用其它连接方式。如DN15～50mm时，用活接头连接；如DN≥65mm时，可用法兰连接或卡箍连接。
　　(4.5)压缩式连接
　　先把螺母管件套在配管上，再用专用工具将配管胀成一山形台凸缘，将密封圈放入连接管件的内壁，用手拧螺母，使螺母与连接管件相接，后用扳手拧紧。此种连接方式有防滑脱的功能，亦便于装拆，适用于DN15～50mm的范围。
　　(4.6)法兰式连接
　　法兰式连接分快接法兰与活接法兰两类。
　　A.快接法兰式连接
　　快接法兰式连接是将法兰与配管作环向焊接，用快夹使法兰间的密封垫压缩后，起到密封作用，从而完成配管间连接的方式，适用于DN15～100mm管道的常拆部位。
　　B.活法兰连接
　　榫槽型法兰与配管(或配件)作环向焊接，用紧固件通过活套法兰、榫槽法兰和密封圈起到密封作用，完成配管间连接的方式。适用于DN150～200mm的范围。
　　(5)管件材质
　　薄壁不锈钢管的管件有铸造管件及焊接挤压管件。
　　若是管道埋于墙壁内，通常用对接焊连接，局部用法兰连接。输送热水的管道，外套保温胶管。薄壁不锈钢管的管件制造有铸造成型及焊接冲压成型等工艺，以后者的质量较稳定，且美观。
　　近几年国内已有一些企业可制造各种规格的管材、管件及阀门、水嘴等已形成“白钢系列”产品，它在小口径管材中将是竞争力很强的品种。
　　3.3球墨铸铁管?
　　3.3.1发展动态
　　铸铁管是供水管网中使用量最多的一种管材，离心球墨铸铁管自20世纪40年代发明至今近60年历史。国外从二十世纪六十年代以来就得到迅速的发展，目前世界的铸管年产量约900～1000万t，其中球墨铸铁管产量约800万t，并每年以3％的速度递增。
　　（1）国外生产概况?
　　国外工业发达国家从六十年代开始逐渐淘汰了普通灰口铸铁管，普遍采用了球墨铸铁管，法国莫松桥公司、日本久保田公司为世界上规模较大，技术先进的球管生产厂家。
　　目前国外球墨铸铁管铸造技术发展方面，主要是采用的水冷金属型离心铸管技术；对大口径管用热膜法或树脂砂衬离心铸造技术。
　　（2）国内生产概况?
　　我国据不完全统计，原有铸铁管生产厂家达200多家，绝大多数厂家是用连续铸造工艺。1985年开始从德国、美国等引进了水冷金属型离心铸管技术及设备；国内也自行研制开发了水冷金属型、热模法及树脂砂衬离心球管工艺生产线。近10多年来，我国铸铁管厂家进行技术改造，在技改过程中将材质已由灰铸铁转向球墨铸铁，铸造方法由连续铸造转向离心铸造，也有不少连铸管厂趋向淘汰。生产球铁管的厂家已发展到20余家，110多台离心机，口径DN100～3000mm，总生产能力已达300万t。年产量已由1990年的不足10万t迅速增加到2003年的近190.2万t，年增长率平均为35～40%，占全部铸铁管产量的70%左右。2003年离心球墨铸铁管和球铁管件的出口量已达30万t，使我国球墨铸铁管铸造技术，已赶上及达到国际较好水平。
　　于1992年10月颁布实施了“离心铸造球墨铸铁管（GB/T13295-91）国家标准”；“球墨铸铁管件（GB/T13294-91）国家标准”；2003年国标进行了修订，于2003年8月1日开始实施“水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件”(GB/T 13295-2003)，代替原管材、管件标准，相当于国际标准ISO2531：1998(E)。
　　标准按管的公称通径可分为DN40、50、60、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1400、1500、1600、1800、2000、2200、2400及2600共30种；
　　按管的接口型式可分为滑入式(T型)、机械式(K型、NⅡ型、SⅡ型)和法兰式三类接口形式；
　　管材的壁厚级别分K9、K10、K11、K12四个级别，不同级别管材，管壁厚度不一，承水压能力不一，凡购管合同中不注明要求的均按K9级供货(国标未阐明管件是否类同管材的级别，按1991年的原标准，管件均按K12级别供货，这么就存在管材、管件实际内径不一致的问题，实质上消失模工艺铸造的管件壁薄，无须按K12铸造)；
　　管材、管件的标准壁厚按公称通径DN的函数关系来计算，其计算式如下：
　　e=K(0.5+0.001DN)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)
　　式中：
　　e---标准壁厚(mm)；
　　DN—公称通径(mm)；
　　K—壁厚级别系数，取…9、10、11、12…。
　　国标规定K12级别球铁管内径的标准值，含水泥砂浆公称衬层厚度后，相当于公称通径DN值；换言之，其他级别管材内径标准值应大于公称通径DN值。
　　各种级别、各种规格的管材及管件揷口端外径的正偏差均为+1mm，负偏差与规格、型式有关。
　　管材、管件插口不圆度为：DN40～200mm，在插口外径公差范围内；DN250～600mm，不超过插口标准外径的1％；DN600～2600mm，不超过插口标准外径的2％。否则应组装前重新校圆。
　　管材、管件标准壁厚允许偏差如表10。

表10 铸造类型 管壁厚(mm) 　　允许偏差(mm) 　　离心 6 　　-1.3 >6 　　-(1.3+0.001DN) 　　非离心和管件 7 　　-2.3 >7 　　-(2.3+0.001DN)

　　注：仅给出负偏差以保证对内压力的足够抗力。
　　3.3.2球墨铸铁管在管网中应用的角色?
　　（1）球墨铸铁管是供水管网的主要管材
　　（1.1）城市供水管网的功能需要球墨铸铁管
　　A.城市供水管道是输送饮用水的，必须内衬材料符合卫生要求。
　　球墨铸铁管内衬了水泥砂浆，管内输水符合卫生要求；若输送水的水质不稳定，则砂浆内表面应刷涂卫生级树脂保护，从而不比非金属管材差。
　　B.城市供水管道是输送有压力的水，必须管道有承内压的功能。
　　球墨铸铁管可承受内水压力超过2.0MPa以上，它比非金属管材强。
　　C.城市供水管道是敷设在道路下面，必须管道有承受土壤静荷载及地面动荷载的功能。
　　球墨铸铁管系延伸率、刚度、抗拉强度均较大的金属管道，承受土壤静荷载及地面动荷载的能力通常比其它管材强。当然若覆土过浅、过深时，也应通过结构计算确定相关措施。
　　D.城市供水管道的分支管件规格多、数量大。
　　球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应新安装需要，也能适应运行管道上不停水引接分支的需要，它比非金属管材解决起来方便。
　　E.城市道路下面管线种类多、布置紧凑、立面交错、更改频繁，这些都要求管材的适应性强、拆装方便。
　　球墨铸铁管系柔性接口，拆装方便、承受局部沉陷的能力好，特别在有地下水或管内有少量余水的状况下维修容易，它比化学管材维修难度小。
　　F.城市道路下面的雨、污水管道容易渗漏，土壤腐蚀性强，要求管道耐腐蚀性好。
　　球墨铸铁管通常外表面首先喷涂锌层，再喷涂沥青保护，这方面比非金属管材弱，但比钢管强。
　　G.在城市道路已按规划定型的条件下，要求道路下面的管道能长期不维修。
　　球墨铸铁管通常有50～100年的使用寿命，比化学管材及钢管使用寿命长。
　　（1.2）当前城市供水管网组成状况，预示着球墨铸铁管的发展前景
　　A.我国城市供水管网中，铸铁管占80％以上，近几年逐渐淘汰了灰铸铁管，大量使用球墨铸铁管。
　　B.我国台北市至1996年敷设3412km管道中，球墨铸铁管占84.82％。
　　C.日本东京市城市供水管网中，球墨铸铁管约占90％。
　　D.美国近几年内，年安装供水管道23万km，球墨铸铁管占47.7％。
　　（2）城市供水管网不一定使用单一管材
　　以上所述，球墨铸铁管是城市供水管网的主要管材，在国外DN50～2900mm之间均有球墨铸铁管的产品，在国内DN100～2200mm之间也有球墨铸铁管的产品，但并不说明城市供水管网要使用单一管材，其理由如下：
　　（2.1）DN≥1400mm及DN≤200mm的球墨铸铁管，铸造难度大、相对价格高。
　　（2.2）大口径球墨铸铁管的管件，铸造难度大、相对价格高。
　　（2.3）大口径球墨铸铁管管壁簿，承、插口端容易变形，影响管道敷设。
　　综上所述，在国内各城市供水管网中，球墨铸铁管目前宜适用于DN300～1200mm之内。
　　3.3.3推广球墨铸铁管时应注意的几个问题
　　（1）管材质量控制是关键
　　(1.1)球墨铸铁管不同于灰铸铁管的铸造，它是铸管行业的高科技产品，它从原料选择及每道工序的质量控制都有严格的要求。
　　(1.2)球墨铸铁的原材料要求含磷≤0.1％、含硫≤0.015％，否则应有脱磷、 脱硫措施。
　　(1.3)熔炼的铸铁铁水，再以电炉提高铁水温度达1550℃左右。
　　(1.4)随之添加镁、钙、铈等碱土金属或稀土金属的球化剂，使含在铸铁中的石墨组织从片状变成球状；
　　(1.5)添加球化剂后的铁水应以光谱仪快速检验铁水中主要化学元素的含量及金相分析。
　　主要化学元素含量应符合要求（碳3.6～3.75%；硅1.8～2.1%；锰≤0.4%；磷≤0.05%；硫≤0.02%；镁0.03～0.05%；稀土元素0.01～0.03%）。
　　按GB9441-88标准进行金相检验，要求球化等级以二级为主；球化率大于80%；石墨大小为6～7级(在400倍视场下，球径为1.5～4mm)，石墨球数达600～800个/mm²；渗碳体≤1%；小口径管铁素体≥90%，大口径管为85%左右(球光体控制在8～12%内)。
　　(1.6)上述快速检验合格后，则铁水在10～15min内倒入钢模中离心铸造成管坯。
　　(1.7)这种管坯必须热处理后成可延性的球墨铸铁管(DN≤1000mm的离心管材伸长率应≥10％，若壁厚级别超过K12时，伸长率应≥7％；DN1100-2600mm的离心管材伸长率应≥7％；管件、非离心球铁管伸长率应≥5％)。
　　(1.8)根据国标的要求，这种球墨铸铁管的力学性能指标为：抗拉强度≥420MPa；当DN≤1000mm，伸长率≥12％时或DN>1000mm，伸长率≥10％时，允许屈服强度270MPa，否则屈服强度≥300MPa；布氏硬度≤230HB(管件、非离心球铁管的布氏硬度≤250HB)。
　　(1.9)由于材质与壁厚偏薄，球铁管比灰口铸铁管耐腐蚀性弱些，因此球铁管根据ISO8179-1995标准(国内标准为GB/T17456－1998)，外涂层应为锌+沥青，喷涂应在管材表面洁净、预热的条件下进行，喷锌涂层应符合GB/T 17456-1998要求，规定平均喷锌量≥130g/m²，涂层厚度≥0.07mm，外表面涂刷富锌涂料应符合ISO 8179-2的要求；对沥青层要求采用GB/T17459－1998标准，焦油沥青喷涂层厚度约0.08mm。现不少用户忽略了喷锌这一要求，国外明确提出只有锌层与管表面结合为一体时，再喷涂沥青后才能对管材提供有效的保护。对于腐蚀性强的土壤中埋设，需要采用更高的防腐蚀保护层。选择的范围有：
　　1、沥青漆改为环氧树脂漆；
　　2、加厚锌层200g/m²；
　　3、增加聚乙烯管套；
　　4、锌铝合金（85%锌+15%铝）层400g/m²（可以代替聚乙烯管套）；
　　5、直接涂聚氨酯涂层1mm以上；
　　6、挤压成型的聚乙烯层；
　　等等。
　　(1.10)根据GB/T17457-1998(相当于ISO4179)标准，管内表面均应水泥砂浆衬里，日本还在砂浆表面喷涂卫生级不饱和树脂，但是树脂层应均匀渗透于砂浆表面，在长期水中浸泡不应剥离。
　　(1.11)管材、管件表面不应有重皮、裂纹；承、插口密封工作面不应有连续的轴向沟纹；国标规定管材、管件和附件不影响整体壁厚的表面缺陷和局部损伤可以焊补，但没有阐明消除焊补引起的内应力问题。作为用户，原则上不同意管材、管件进行补焊；若管材、管件进行了补焊，并通过了相应复核性检验，建议向用户说明原因，向愿意接受的用户出售。
　　(1.12)管材出厂前逐根试压检验；承口内清除铁瘤、抛光处理、承口、插口胶圈工作面均应刷涂卫生级的环氧树脂；口径≥400mm时建议管材运输与堆放期间，承口端应加内支撑。
　　（2）管件
　　管件的问题包括管件质量及规格品种配套的问题。
　　（2.1）管件质量长期影响着球墨铸铁管的发展，与球铁直管配套的球铁管件，材质与直管完全一致，接口形式与直管全部对应，在管道分支、变向、变径时必须使用，是球铁管道最重要的配件，也是球铁管管道最薄弱、故障率最高的部位，其质量直接制约球铁管管道的服务能力。在有抗震设防要求的地区选用球铁管，必须优先考虑配套管件的质量。管件的成型工艺主要有手工砂型、树脂砂型和消失模铸造等。手工砂型由于不能很好保证管壁均匀性，局部薄弱处强度很低，且受工艺局限，砂眼、夹渣严重导致打压渗漏，而且表面粗糙，生产效率低，此工艺管件作为落后工艺已于近年被淘汰。而消失模铸造和树脂砂铸造工艺正处于稳步发展的时期，其中消失模铸造工艺（EPS）负压实型铸造管件的优势已进一步凸显，以其外观质量好、生产效率高、可使管件厚度减少1/4，工作结合面免机械加工和内在品质优，并以独特的环保型作业环境正得到迅速推广。目前国内最好的消失模铸造球铁管件产品，已经做到一次成型，圆满解决了失圆变形难题，最小延伸率高于国家标准一倍、稳定在10%以上，达到国际先进水平，且具有很高的性价比，为球铁管的广泛应用提供了可靠的保障。这种铸造法的工艺流程如下：

　　消失模法负压实型铸造的主要设备有：制模设备（预发机、成型机）；模型粘结组合设备（简易或自动粘结机）；涂料及涂层制备设备（涂料研磨机、涂料箱）；造型设备（振动台、加砂装置）；落砂设备（翻箱机、底泄砂装置）；砂处理设备（筛分设备、冷却装置、水平及垂直输送设备）；负压浇注设备（真空系统）；抛丸除锈设备；环保设备（除尘系统、浇注尾气净化装置）。
　　消失模法负压实型铸造的主要原辅材料有：泡塑模型原材料（可发性聚苯乙烯珠粒EPS）；模型粘结胶；模型粘结胶带纸；模型表面修补剂、修补膏；型砂等。
　　利用消失模法负压实型铸造球墨铸铁管件，表面平整，可使管件厚度减少1/4，法兰盘端面及法兰盘孔不另行加工，承、插口工作面可不加工或少加工。
　　消失模法负压实型铸造属精密铸造工艺，目前主要在中、小口径管件上应用，各个工序上质量控制较严，泡塑模型原材料的质量、模型粘结胶的质量、模型成型的质量、涂层的质量、造型工艺、浇注工艺等对铸件的质量影响是不可忽视的，只有严把质量关才能使铸件质量稳定。铸件外观质量好了，还不能说明铸件质量的全面情况，法兰盘的平整度及尺寸、柔性接口工作面尺寸，都应核查。如何使泡塑模型熔化抽排的过程中，不使残渣留在铸体内，仍是另一项难点，这将影响管件的强度，因此产品逐件的水压检验不可免除。
　　消失模法铸造的管件售价较高，但管件重量轻、免机械加工，工程造价基本持平，它应是当前球墨铸铁管件的较理想的铸造工艺。
　　大口径管件目前较好的铸造还是采用树脂砂成型，质量较好，但机械加工难以避免。
　　近年国内有厂家试用金属模上高压喷射树脂砂，一方面使金属模重复使用，再方面使管件表面质量提高，也是很有前途的铸造工艺。
　　(2.2)管件的规格品种一定要与管材的口径配套，一定要与异形管件柔性接口防滑脱的措施衔接好。
　　(3)接口形式及胶圈问题
　　球铁管按国家标准的规定，接口形式分为滑入式、机械式两类。机械式的接口型式又分为K型、NⅡ型和SⅡ型三种，供水的球铁管通常DN≤1400mm一般采用T型滑入式接口，DN≥1600mm，采用K型机械式接口，球铁管管件也有采用机械式接口。
　　机械式接口一般先将管材、管件及配件入沟槽就位排管，然后再组装接口部件，施工质量容易保证，日后更换胶圈亦较容易，NⅡ型和SⅡ型形式在煤气管道上使用，由于有支撑圈及防滑脱的功能，在供水管道上也值得探讨。
　　(3.1)制造橡胶圈的材料
　　制造橡胶圈的材料有橡胶、促进剂、防老剂、硫化剂等。制造橡胶圈的促进剂、防老剂等应选用符合饮用水卫生规范的无污染型添加剂。
　　橡胶有天然及合成两种，前者伸长率比后者好，但易受霉菌侵蚀，且价贵，在埋地球墨铸铁管道中接口对橡胶圈的伸长率要求并不高，人工合成完全能满足需要，且不受霉菌及细菌噬害，而且价廉。
　　用于供水管道上的合成橡胶品种有聚异戊二烯、三元乙丙、丁苯、硅橡胶等，而聚异戊二烯、三元乙丙橡胶抗老化性能远比丁苯橡胶强，聚异戊二烯的抗拉强度、断裂伸长率比其它合成橡胶强，聚异戊二烯、三元乙丙的使用寿命可达100年，目前国内尚没有进口聚异戊二烯合成橡胶。
　　(3.2)胶圈形状
　　在国标GB/T13295－2003中，对供水工程使用的柔性接口球墨铸铁管橡胶圈性能有明确规定，球墨铸铁给水管用密封橡胶圈应符合ISO4633：1996标准(国内标准HG3091-2000)要求，现在球铁管使用的T、K型橡胶圈统一按GB/T13295－2003掌握。
　　T型胶圈截面由马蹄形和球形复合而成，两种不同断面的胶料复合在一起，经模压硫化而成。
　　接口安装时，首先将密封圈马蹄形部位的凸缘嵌入管承口凹槽内定位，然后将管插口端沿管轴线方向插入密封圈内环内，密封圈球形部位在承插口环隙内被压缩产生反弹力从而实现柔性接口的密封。
　　(3.3)承插柔性接口对橡胶密封圈材质的要求
　　承插式球铁管用的橡胶密封件应采用整体成型环形件。其技术性能应符合管道接口密封圈材料规范的执行标准HG3091-2000等同ISO4633：1996。其物理机械性能符合以下规定：
　　A.物理力学性能
　　(A)T型橡胶密封圈马蹄形部分硬度为88°±3°（邵氏）度；球形部分为50°±3°（邵氏）度；K型橡胶密封圈硬度为52°±3°（邵氏）度；
　　(B)扯断伸长率，当硬度为88°时应>100%，当硬度为50°时应>375％；
　　(C)拉伸强度≮9MPa；
　　(D)压缩永久变形，当24h×70℃时≯20%；当72h×23℃、硬度88°时≯15％，当72h×23℃、硬度50°时≯12％；当72h×(-10)℃、硬度88°时≯60％，当72h×(-10)℃、硬度50°时≯40％；
　　(E)热空气老化（7d×70℃）时，硬度变化为+8°/-5°，扯断伸长率变化为+10°/-(40°-30°)，拉伸强度变化≯(-20％)；
　　(F)应力松弛，当7d×23℃、硬度88°时≯18％，当7d×23℃、硬度50°时≯14％；
　　(G)在水中的体积变化，当7d×70℃时为+8％/-1％；
　　(H)耐臭氧试验时，在未经放大的条件下观察时看不到裂纹。
　　B.胶圈压缩比
　　埋地的输水管道接口内的胶圈被封闭在狭小的接口间隙间，除受到一定压缩变形的压应力外，促使橡胶老化的氧气、臭氧、紫外线等都几乎不存在，而胶圈的压缩变形及其压应力松弛，是致使胶圈密封压缩应力随应用年限增长逐渐降低，这也就是变形应力老化。因此选择适当的结构和压缩比对胶圈的耐久性就显得更重要。压缩比过小，容易接口渗漏；压缩比过大，一方面接口安装困难，叧一方面橡胶密封部位长期处于较大应力状态下造成疲劳破坏，缩短胶圈使用寿命。通常球铁管T型胶圈压缩比选用20～30%范围较宜。
　　C.橡胶材质宜采用三元乙丙橡胶（EPDM）、丁笨橡胶（NBR）或硅橡胶，橡胶件不得掺入再生胶。
　　在GB/T 13295-2003中，密封圈的材料没有硬性规定，天然胶与合成胶并用，近些年国内倾向使用三元乙丙橡胶。三元乙丙橡胶是一种饱和橡胶，具有优异的耐老化性、耐臭氧、耐候、耐热、耐水、耐蒸汽、耐化学药品性和优良的电绝缘性，能在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。由此看来，选用三元乙丙橡胶制作T型密封圈，虽价格较高，其耐久性优于天然橡胶和丁苯橡胶。需要注意的是目前三元乙丙橡胶原料尚需进口。
　　D.橡胶件的卫生性能应符合《食品用橡胶制品卫生标准》（GB4806.1）的规定，且应符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》（GB/T17219-1998）的规定。
　　其它材质的管道，其柔性接口所用的橡胶圈，物理力学性能若无专门规定，原则上可参照以上规定。
　　球墨铸铁管可使用50～100年的问题可以理解，橡胶圈能否达到这样的寿命？没有把握，这也是所有柔性接口存在的同一疑问。因此厂方提供配套胶圈时应向用户说明以下内容：
　　(A)胶圈由那个橡胶厂供货，该厂的相关证件；
　　(B)胶圈是选用什么材料制作，执行的什么标准，该批胶圈化学、物理检验数据。
　　(3.4)柔性接口的胶圈务必按标准定点供货
　　总的而言，当前胶圈重视的程度是不够的，产品标准中对此规定得亦不细，建议相关部门应指定专业科研单位作进一步工作，用管单位在订货时应有明确要求，在大批量订货时，应委托省、市质检部门作化学、物理抽验。
　　（4）柔性接口应有防滑脱措施
　　柔性接口的优点己经得到公认，但在异形管处支墩尺寸较大，有时在道路下面无法实施，因此研究柔性接口防滑脱问题十分迫切，归纳起来有以下几种方式：
　　(4.1)承插接口处加拉箍------利用拉箍与管表面的摩擦力来减少柔性接口滑脱力，从而减小支墩尺寸。如若管道口径不大，多个承插接口处又加拉箍，甚至免砌筑支墩。
　　(4.2)SⅡ型机械接口-----由于接口内有锁环，插口端加工有止退槽，故具有防滑脱功能。建议锁环采用球铁材质，以免锁卡时产生电化学腐蚀的问题。
　　(4.3)带止退槽的螺旋式接口------管承口端有内螺扣，螺纹压兰压紧挡环，使密封胶圈限位，若插口端加工有止退槽，则具有防滑脱功能。
　　(4.4)自锚式接口-----它是一种特殊的机械式接口，它由焊接于管插口端的挡环、外形带曲率的锁紧环、特殊的压兰及螺栓组成，它通过压兰、锁紧环实行自锚，较好地结合了柔性接口的密封性与防滑脱性。
　　(4.5)座圈卡固接口----它也是一种特殊的机械式接口，承口较长，承插口间用座圈卡固，其抗剪强度大，抗滑脱性能好，适用于较大口径管道上。
　　(4.6)复合接口----它是承口端用传统的T型接口外增加了防滑脱接口，因此承口较长，防滑脱接口系防滑脱胶圈与锥形钢环组成。
　　(4.7)防滑脱胶圈-----它是不改变管承插口T型接口的形式，仅是传统的T型胶圈的内斜面均匀分布了数个防滑脱金属钉，从而具有8～9倍传统的T型胶圈的防滑脱力。需要注意的是防滑脱金属钉与球铁管间紧密卡住，如何避免产生电化学腐蚀问题，而不影响管道使用寿命。
　　除以上列举的方式外，尚还有一些方式，这些方式均有待在研制、实践中去鉴别与完善。
　　(5)安装点点滴注意事项
　　(5.1)大口径球铁管在较大或太浅覆土条件下，必须通过结构计算，采取相应措施，才能确保球铁管管道的安全运行。
　　(5.2)大口径球铁管刚度较差，在管材从出厂至工地组装前，插口端应有支撑设施，保持圆度。
　　(5.3)柔性接口组装要求管子放平，中线对齐，一次性接口安装就位。若施力过大则应退出，查找原因后返工。强行安装就位、胶圈卷曲，难以退出。球铁管敷设时亦可弧形借转，注意管壁与承口间应有间隙。
　　(5.4)胶圈柔性接口基本上均采取推入式滑动安装就位方式，故插口工作面应涂润滑剂，润滑剂的选择应对胶圈及水质无害。接口安装就位后的内间隙不宜过大，胶圈不到工作面，出现局部沉降时容易渗漏水；内间隙没有也是不好的，接口的柔性受到削弱。?
　　(5.5)球铁管上的异形管件（三通、弯管等）的受力面应设支墩，为了减小支墩尺寸，可增安防滑脱部件。
　　(5.6)管材、管件的接口不推荐刚性接口，就是抢爆修复中，力求安装柔性快速抢修接头，这样减少停水时间，又可提高管道的安全性。
　　(5.7)阀门在管道上连接，应有可拆装的活动部件。对于DN≤300mm的可使用活法兰(单盘连接器)，否则用可固位的伸缩器。倘若选用终身免维护的软密封橡胶闸阀，闸阀侧旁的固位伸缩器应免设。
3.4预应力钢筒混凝土管
　　预应力钢筒混凝土管(PCCP)是在带钢筒（薄钢筒的厚度约1.5mm左右）的混凝土管芯上，缠绕一层或多层环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子。它的开发应用已有半个多世纪的历史，这一技术是法国Bonna公司最先研制的，到上世纪四十年代欧、美竞相开发，目前美、法各国的年产量达数十万km，其中美国、加拿大是世界上推广使用预应力钢筒混凝土管最多的国家，广泛应用于城市输配水干管、火电站供水管、水利工程、雨污水干管、工业供水及废水管线等方面，目前世界上规模最大的利比亚"人工河"工程，全长数千km，就是使用直径4m、工压2.8MPa的预应力钢筒混凝土管敷设，工程完工部分运行情况良好。
　　由美国水工协会负责制定的《预应力钢筒混凝土管》美国国家标准，代表了国际先进水平，主要包括了ANSI/AWWA C301-1999《AWWA STANDARD FOR PRESTRESS CONCRETE PRESSURE PIPE，CYLINDER TYPE(钢筒型预应力混凝土压力管)》产品标准和ANSI/AWWA C304-1999《AWWA STANDARD FOR DESIGN OF PRESTRESS CONCRETE CYLINDER PIPE(预应力钢筒混凝土压力管设计标准)》。
　　世界上主要制造预应力钢筒混凝土管的厂家有美国"Ameron"公司(DN1200～4000mm)，美国的"Price Brather"公司(DN1200～4000mm)，法国的"Bonna"公司(DN600～2500mm)，德国的"Dyckerhoff-Widmann"公司(DN600～2500mm)。
　　二十世纪八十年代末，随着我国城市供水、工业用水、农田水利建设的迅猛发展，对于输水管材提出更高的要求，山东电力管道有限公司、无锡华毅管道有限公司先后从美国"Ameron"公司引进技术及关键设备，深圳太阳管道公司从美国的"Price Brather"公司全套引进该公司的制管技术及设备。经过近十年对引进技术及设备的消化，完全己能国产化了。于1996年此类管材在我国建材行业颁布了《预应力钢筒混凝土管》行业标准（JC625-1996），2002年国内颁布了CECS 140：2002《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》，但ANSI/AWWA C301-1999和ANSI/AWWA C304-1999仍为国内预应力钢筒混凝土管设计、生产、铺设及监理的主要技术依据，近年已编制了国家标准(报批稿) ，该标准结合国内传统标准要求，列入了成品管材的物理力学性能检验内容和方法，列入了产品制造过程控制条款和部分生产工艺参数，方便了国内预应力钢筒混凝土管的产品设计，产品制造、安装铺设及施工监理部门的工作。
　　短短十多年来，国内从无到有，已建成了40多条生产线，年设计生产能力达1000多km，涉及管材规格范围从DN600mm到DN4800mm，适用工作压力最高达1.6MPa，适用最大覆土深度达10m以上。近几年来不完全统计，全国巳安装此类管材达400多km，在广东、江苏、江西、山东、四川等省使用情况良好，通常试压检验一次成功，通水后没有发现大的故障。
3.4.1预应力钢筒混凝土管的制造
　　此种管材分两个类型：内衬式管及埋置式管。内衬式(Lined Cylinder Type)和埋置式(Embedded Cylinder Type)的区别，前者系指在钢筒内壁成型混凝土层后，在钢筒外表面上缠绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子；后者系指在钢筒内、外侧成型混凝土层后，在管芯混凝土外表面上缠绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子。前者采用离心工艺成型，口径偏小(DN≤1400mm)，后者采用立式振动工艺成型，口径偏大(DN≥1200mm)。此种管材抗渗压力很高，工作压力通常为1.5～3.0MPa，可达5.0MPa。此种管材的管径范围是DN400～4000mm，最大可达DN7600mm。
　 产品型号以代号PCCPL表示内衬式结构(其中PCCPSL为单胶圈密封；PCCPDL为双胶圈密封)；以代号PCCPE表示埋置式结构(其中PCCPSE为单胶圈密封；PCCPDE为双胶圈密封)。管子的产品标记以管材代号、公称内径、有效管长、工作压力(P)、覆土深度(H)和标准号组成。如公称内径1600mm、有效管材长度为5000mm、工作压力为0.8MPa、覆土深度为4m的双胶圈埋置式预应力钢筒混凝土管。标记为：PCCPDE1600×5000/P0.8/H4 GB/T ××××-××××。
　 埋置式PCCP生产线的关键设备有螺旋制筒设备、钢筒水压检验设备、管芯立式振动成型及蒸养设备、立式差速缠绕预应力钢丝的设备、立式辊射喷浆设备、承插口环成型设备(采用分层手工对接焊)、薄钢板埋弧焊设备。以上设备现国内均能自制，多数厂家仅焊接设备外购。
　 内衬式PCCP生产线，除山东电力管道工程公司有进口的螺旋制筒设备外，均采用平板直缝焊接卷筒设备，其它设备有钢筒卧式水压检验设备、管芯卧式离心成型设备、蒸养设备、卧式差速缠绕预应力钢丝的设备、卧式辊射喷浆设备、承插口环成型设备(采用分层手工对接焊)、薄钢板埋弧焊设备。
　　以上两条生产线的设备，主要是仿制美国‘Ameron’公司的工艺。致于美国的‘Price Brather’公司的工艺，采用平板直缝焊接卷筒设备，管芯成型、缠绕预应力钢丝、辊射喷浆等均采用卧式设备，承插口环成型采用了高频对接焊设备。
　　预应力钢筒混凝土管（‘Ameron’公司埋置式制管）的工艺流程如下：

3.4.2管件
　　与预应力钢筒混凝土管（PCCP）配套使用的管件，是一种厚壁钢管和混凝土的复合管材。其基本结构型式是：带钢制承插口或其它特殊接口的钢件，内外衬敷焊接钢丝网，而后内外涂覆砂浆。管道接口采用橡胶圈密封或法兰等其他相应的接合方式。
　　配件的设计和生产目前还没有国家标准，其设计一般是依据AWWA M9《混凝土管手册》；产品的生产、检验一般是依据《压力钢管制造安装及验收规范》及《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》。
　　目前，PCCP管件已经实现了从类型到口径的全系列设计、生产，并成功应用于国内大型、重点工程项目，如深圳岭澳核电站、山西万家寨引黄工程等工程。与PCCP配套的管件，接口形式与标准管、其它类型管道或阀门等可以全部对应，但是它也是PCCP管道管线中最薄弱、故障率最高的部位，其质量直接制约管线的服务能力。因此，必须重视PCCP管件的制造和安装质量。管件制造的每项工序，均应有质量控制要求与检验手段；承揷口应校调圆度；DN≥600mm的承揷口在组装前应设米字撑。
　　(1)异形管
　　异形管如短管、半(全)斜口管、开孔直径较小的开孔管等。它亦是釆用标准预应力钢筒混凝土管相同的生产工艺制成的非标准直管。
　　(2)管配件
　　管配件是釆用厚钢板焊接制成钢筒，两端焊有钢制接头连接件(包括承插口钢圈、法兰)，钢筒内外配以规定的钢丝网片，内部用水泥砂浆或混凝土衬砌，外部作水泥砂浆或混凝土保护层。常用的配件有：弯管、三通、四通、渐缩管、承插合龙短管、双承合龙短管、双插合龙短管、吐泥管、人孔等。配件钢筒的钢板壁厚最小值如表11。

表11

管径(mm) 400～500 600～900 1000～1200 1400～1600 1600～2000 2000～2200 2200～2400 壁厚(mm) 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0

　　配件上如需要开孔则应根据实际工况进行设计计算，确定是否需要采用衬圈、护套或翼板对配件开孔处进行加强。
　　配件的制作和焊接应符合GB50236-1998的规定，焊缝可采用染色法(PT法)或磁粉法(MT法)加以检验，对于重要部位的焊缝应采用超声法(UT法)或X射线法(XT法)进行检验。
　　配件的内外表面应配置钢筋焊接网，钢筋网的网格尺寸不大于50×100mm，钢筋的最小直径不应小于2.3mm。配件外配的钢筋网应固定在离钢板表面约10mm的位置，配件内配的钢筋网可直接焊在钢板内表面。
　　配件外侧可采用纤维混凝土或纤维水泥砂浆喷抹，厚度不小于25mm；配件内侧可采用微膨胀混凝土或微膨胀水泥砂浆衬抹，最小厚度不小于10mm。且采用适宜方式进行养护。
　　(3)管体的开孔方式
　　管体的开孔，主要为了引接分支管、引接通气阀、放空阀的需要。由于钢筒的存在，它的开孔方式优于一、三阶段预应力混凝土管的开孔，开孔的结构设计与安装制作应分别符合GB50236、DL5017及其它相关标准的规定，管体的开孔处应采用衬圈、护套板加强。开孔部位的衬圈与分支管端面连续焊接，因开孔切断的环向预应力钢丝应牢牢固定在护套板边缘，且开孔配件内外应作水泥砂浆或环氧树脂保护。衬圈边缘开坡口，且与钢筒整体焊接，若衬圈较重，钢筒难以支撑，不应在钢筒上加肋，而应钢筒壁厚增加，因为钢筒加肋影响混凝土成型时不易密实。
　　(4)限制性接头
　　为了防止承插式接口轴向位移，特制的限制性接头，它用于管件附近可减小或免作支墩。包括铠装接头、焊接接头、法兰接头等。
　　焊接式接头分外焊式接头，内焊式接头。外焊式接头便于操作，通常以相同焊接长度沿圆周对称施焊；对于大口径管，内焊式接头更为经济实用，通常接头处胶圈不应安装，施焊时内部应设排风设施。
　　铠装式接头是通过机械方式传递管材接头处所受的纵向推力，它包括夹鉗式铠装接头、承口螺栓式铠装接头、卡环式铠装接头、开口环限制性接头。配用了铠装接头的标准管、异形管均称为铠装管；铠装接头的配件均称为铠装配件。铠装管的钢筒壁厚，应通过计算增加。
3.4.3预应力钢筒混凝土管的特点
　　(1)此类管材由于管芯中嵌入了一层薄壁钢筒，实质上是一种钢板与预应力混凝土的复合管材，它比一阶段、三阶段预应力管具有较好的抗渗性。
　　(2)此类管材由于承插端的工作面是定型钢制口环，几何尺寸误差小，承插工作面间隙仅1～2mm，O型胶圈占满凹型槽内，密封性能良好，在内水压力下，胶圈无法冲脱，往往滴水不漏，从而改善了一阶段、三阶段管胶圈安装不到位则容易冲脱、承插口容易滴水的问题。
　　承口、插口的钢制口环，有单胶圈及双胶圈两种，单胶圈的插口钢环上为一个凹形槽，双胶圈的插口钢环上为两个凹形槽。
　　此类大口径管材的承插口，若设计成双胶圈，在在接口安装就位后可在承插口双胶圈之间的小孔处，用小型人工试压的方法检验接口的密封性，有利及早发现问题，及时进行返工。致于接口试压后，管道仍需作水压检验。
　　(3)此类管材的承插接口是半柔性接口，要求承插钢制口环首先喷锌或刷可焊漆，再在完成成品管后作卫生级的环氧树脂刷涂，通常为1道底漆、2～3道面漆，刷涂总厚度≥0.4mm。若是采用非卫生级的带锈防锈漆是欠妥的，口环卷制成型后不作喷锌处理亦是较差的。
　　刷涂环氧树脂的防腐效果与钢板端面除锈的效果关系密切，防腐作业往往在管材最后一道工序完成，除锈方式受多方面的限制，毕竟会影响效果，因此管材承插接口安装就位后，在接口内外间隙处要用水泥砂浆灌注封口或用卫生级的双组份密封膏填嵌，钢板则在高碱度的钝化区内，从而不易发生腐蚀。
　　但半柔性接口承担不均匀沉降引起接口处的应力集中，将比柔性接口困难，故管道基础及管胸腔的回填，比一阶段、三阶段预应力管要求较严，通常在较硬的沟底应作砂垫层。如同一阶段、三阶段预应力管在接口安装就位前，沟底是要挖接头坑的。
　　(4)此类管材承内水压力高、埋土深度大，由于管材是复合管材，承受内水压力可达2～3MPa，最高可达5MPa，由于预应力钢丝可多层重叠，故可适应较大深度的覆土。
　　(5)此类管材可适应腐蚀性土壤的恶劣环境，在一般性土壤中敷设，由于混凝土、砂桨使钢筒四周受高碱性环境保护，钢材处于钝化状态，可以减缓腐蚀。若埋设在腐蚀性强的土壤中，通常管外壁应作防腐处理，必要时将管体之间的钢筒端面用导线连接在一起，采取牺牲阳极的阴极保护措施进行更好的保护，此类管材采用阴极保护方法比一阶段、三阶段预应力管更容易实施，这也是此类管材的一个优点。
　　(6)此类管材的管件配套齐全、简便、可靠。在推广使用一阶段、三阶段预应力管时，成都水司已成熟地采用相应的专用管件，引接分支管一律使用套管三通后开孔措施，从而使预应力管可用于配水管线上，而不依赖大量金属配套管材转换，既方便、可靠，又节省造价，这一经验在预应力钢筒混凝土管道上可以同样适用。由于此类管材具有钢板口环及钢筒，使推广复合转换管件的接口性能可靠，若在工厂里管材开孔接分支时，只要如前面所述，在钢筒上作加强处理，可免用套管三通，节省费用，这对此类管材的推广使用将是重要的因素。
　　(7)此类管材虽属非金属管材，但它是复合管材，埋于土中容易巡管定位。
3.4.4预应力钢筒混凝土管使用中的注意事项
　　尽管在前面述及了此类管材的特点，使用它的工程造价虽比三阶段预应力管高，但它的综合质量比后者强得多；它的工程造价比钢管低，它的敷设速度、防腐性能等方面比后者好，它是大口径输水管材中比较理想的管材。在选用此类管材时希能关注以下问题：
　　(1)原材料的质量控制
　　(1.1)水泥
　　水泥应釆用由大型回转窑生产的符合GB/T175、GB/T748及GB/T1344的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于425，碱含量不大于0.6％，C3A(3Cao.Al2o3)含量不大于5％。
　　(1.2)细骨料
　　用于管芯混凝土宜釆用细度模数Mx为3.2～2.3的中粗砂；用于保护层砂浆宜采用细度模数Mx为2.2～1.6的细砂。砂的质量应符合GB/T14684的规定，比重不小于2.6t/m³，含泥量不大于1％，且不应具有碱活性。
　　(1.3)粗骨料
　　制管混凝土用的粗骨料应用质地坚硬、清洁、多重级配的人工碎石或卵石，碎石质量符合GB/T14685的规定，比重不小于2.6t/m³，含泥量不大于0.5％，且不应具有碱活性，最大粒径不超过30mm，且不大于混凝土层厚度的2/5。
　　(1.4)水
　　制管及养护过程中使用的水，应符合JGJ63的规定。
　　(1.5)活性掺合料
　　成品粉煤灰、磨细矿渣或硅粉等活性掺合料，均可作为水泥的替代物，其最大替代量应经试验确定，替代物的质量应符合相应标准的规定。
　　(1.6)混凝土外加剂
　　所用外加剂不应对管材及输送的水质产生有害影响，其质量应符合GB/T8076的规定；混凝土外加剂的使用，应符合GB/T50119的规定。
　　(1.7)制作钢筒的簿钢板
　　制作钢筒的簿钢板可釆用冷轧薄钢板或热扎薄钢板，应符合GB/T700、GB/T912、GB/T11253的规定，厚度不应小于1.5mm，最小屈服强度不应低于215MPa，标距50mm时的断裂伸长率不应小于15％。
　　(1.8)配件用的厚钢板
　　配件用的厚钢板应符合GB/T699、GB/T700、GB/T3274的规定，钢材的最小屈服强度不小于205MPa或不小于配件设计时工压得出环向应力的2倍，两者取大值。
　　(1.9)承口钢板和插口异型钢
　　接头钢圈所用的承口钢板、插口异型钢应符合GB/T699、GB/T700、GB/T3274的规定，钢材的最小屈服强度不应小于205MPa，标距50mm内的最小伸长率为20％。
　　(1.10)预应力钢丝
　　预应力钢丝应釆用力学性能符合ASTM C648及GB/T5223-2002规定的冷拉钢丝，钢丝直径可选用5、6、7mm，钢丝应满足氢脆性灵敏度要求，钢丝在拔制过程中表面任何点温度不应超过182℃。
　　(1.11)钢筋焊接网
　　水泥砂浆保护层及配件加强用钢筋焊接网应采用机械制造，钢丝网的网格尺寸为50×100mm，钢丝直径不小于2.3mm，焊接钢丝网的技术符合GB/T1499.3-2002的规定。
　　(1.12)加强钢筋
　　加强用钢筋应分别符合GB/T1499、GB/T13788的规定，钢筋的最小屈服强度不应低于335MPa。
　　(1.13)接头密封胶圈
　　(1.13.1)管材接头用橡胶密封圈应采用圆形截面的实心胶圈，胶圈的尺寸和体积应与承插口钢环的胶槽尺寸和配合间隙相匹配。其基本性能和质量要求，应符合JC/T748-1987(1996)的规定。
　　(1.13.2)胶圈采用AWWA C301标准中规定的聚异戊二烯或合成橡胶(三元乙丙橡胶、丁苯橡胶)制造，由于圆形橡胶圈安装上预应力钢筒混凝土管的插口端槽内，需要胶圈拉长，这一点不同于球铁管的胶圈，因此胶圈不应是纯合成橡胶，务必在合成橡胶中天然胶含量不得少于50％(按体积计)。其它填料中不得有橡胶代用品、再生胶，不得污染饮用水的有毒有害物质。
　　(1.13.3)胶圈的主要物理力学指标应满足以下要求：
　　A.抗拉强度：聚异戊二烯(美国常用的一种合成橡胶)胶圈的抗拉强度应至少为18.6MPa，其它合成橡胶胶圈的抗拉强度应至少为13.8MPa。
　　B.断裂伸长率：聚异戊二烯胶圈的断裂伸长率应不小于400％，其它合成橡胶胶圈的断裂伸长率应不小于350％。
　　C.比重控制在0.95～1.45，波动范围应不大于±0.05。
　　D.压缩永久变形以原始变形的百分率表示的压缩永久变形不得大于20％。
　　E.胶圈老化后的抗拉强度不得低于老化前抗拉强度的80％。
　　F.胶圈硬度为邵氏硬度50°～65°（邵氏）度。
　　G.按10％的频率检查外观质量及尺寸，胶圈不得龟裂、裂缝、起皮或其它损环迹象。
　　H.检查胶圈的接头时，至少将其拉伸至原长度的2倍，转360º，目检经拉伸的接头，有剝落或裂缝的接头为不合格。
　　(1.14)接口试压
　　采用双胶圈的管材，承插对接后，可用预留孔对接头密封性进行试压，预留孔通常一个，用氮气钢瓶对接头进行试压。若水压检验，必须预留孔为两个，一个注水加压，另一个预留孔打开排气。总之接头试压力求用气体简单、安全；水压检验繁琐，少量水不易排出，留在间隙内呈‘呆滞水’是欠妥的。
　　(1.15)封口材料
　　接头内、外间隙应采用硅酸监水泥砂浆进行灌浆处理，灌浆前接头间隙应清理干净，并喷水湿润，外用纤维布扎实在后灌浆，对腐蚀性強的地段，砂浆内应掺和阻锈剂；内间隙填嵌的砂浆略干，灌填在顶部间隙的砂浆不至于自然掉落，且用抹刀手工抹平或用卫生级的双组份密封膏填嵌。
　　(1.16)管体防腐
　　当管材用于输送具有腐蚀性的海水或污水时，或用于含有腐蚀性介质的土壤环境中，或架空敷设时，应按GB50046-1995的规定，对管芯混凝土或水泥砂浆保护层进行防腐设计，涂覆防腐材料时应遵循GB50212的规定。防腐施工的质量应按GB50224-1995的规定进行评定。
　　(2)采购须知
　　采购合同中明确以下技术参数及要求：
　　管径、管材长度、工压、覆土深度、地面荷载、土壤类别、土壤腐蚀性、密封胶圈具体要求（单条或双条）、运输中的护管措施（包括二次搬运）、到货日期、数量、价格、验管细则等。
　　(3)验管质控要点
　　在管材运至目的地时应进行以下质检：
　　管径、管材长度、工压、标记、制管日期、管内外表面质量（应包括平整度，无残缺、裂缝、空鼓、剥落、浮渣、露石，承插口金属面防腐良好及光洁、无脏物）、混凝土与钢筒之间无裂隙现象。
　　此类管材的空鼓问题是至关重要的，若钢筒与混凝土之间出现空鼓或裂隙，将会使接触钢筒面混凝土中的碱析出，最终导致钢筒锈蚀，管材报废。尤其是离心成型的的管材，更应加强这方面的管理与检查。
　　混凝土与水泥砂浆表面出现裂缝是常见的，管子内表面不允许出现裂缝长度大于150mm的纵向可见裂缝；螺旋状和环状裂缝宽度小于0.5mm，距管端300mm以内的环向裂缝宽度小于1.5mm时通常是容许的，否则应予修补。覆盖预应力钢丝表面的水泥砂浆保护层不允许存在任何可见裂缝，覆盖在非预应力钢丝区域的水泥砂浆保护层出现的可见裂缝宽度不应大于0.25mm，否则应予修补。
　　水泥砂浆保护层出现损坏的表面积超过管材外保护层表面积的5％，则应退货到厂方铲除后重新制作水泥砂浆保护层。
　　(4)管材苯重不是管道安装的重大障碍
　　此类管材的重量类同三阶段预应力管，比其它管材重，在山区人工安装时是困难的，但在平原地区采用机械化安装时，问题就不那么严重，这是由于大口径管道安装都得用起重机械的。
　　(5)管沟基础是重要条件
　　此类管材是半柔性接口，它要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂夹石过渡层，使管道敷设过程中较少产生局部应力集中。因此在敷设此类管材时，不重视管基处理是不好的，当然其它管材敷设中，管基处理同样也不可忽视。
　　(6)管材不应闲置过久
　　购置的管材应力求尽早敷设，闲置于堆场数月时，应定期用水喷洒，不使砂浆与混凝土干裂；闲置过久又未喷水养护，管材质量会受严重影响，甚至报废。
　　复合式钢板、混凝土管件运至工地以及安装过程中，均应用湿麻袋遮盖保护，定期洒水养护。
　　(7)引出分支短管的要点
　　主管道水平向引出分支短管时，应配加肋的法兰盘，以便与分支管的平承柔性接口组合，通过柔性接口，使分支管道局部沉降时不使主管分支开孔部位承受过大的弯矩应力与剪切应力。对于较大的分支管，主管分支口部位的背向应作挡墩。
　　(8)管道可弧形借转
　　此类管材类同一阶段、三阶段预应力管，在敷设中每根管材可弧形借转一定角度，DN600～1000mm时允许相对转角1.5°；DN1200～2000mm时允许相对转角1.0°；DN2200～3000mm时允许相对转角0.5°。借转时，亦是接口沿轴向安装就位，然后借转。借转角度过大，使承插口环相碰，在受力状况下容易产生应力腐蚀，管道损坏。
3.5聚乙烯管(PE)?
3.5.1聚乙烯管的发展史
　　20世纪20年代德国科学家揭示了聚合物的奥秘，为高分子材料科学奠定了基础。
　　1931年在第二次世界大战战争中开发了聚氯乙烯（PVC），1933年英国ICI公司最先发明聚乙烯（PE）等塑料，聚乙烯是由乙烯合成的高分子材料，是一种生态环保的碳氢化合物，开始研究在燃气、给水管网中应用，1940年后一些公司批量使用塑料管道后，生产行业才认识到塑料管道发展的潜力巨大，由于其独特的性质和特性，并克服了金属管道的缺点，从此揭开了塑料管在城市市政管网中的地位。
　　聚乙烯管的使用已有近半个世纪的历史。最初是水管，后来发展到燃气领域；中、高密度聚乙烯较低密度聚乙烯增强了刚度和承压能力，因此是聚乙烯压力管的主导材料，到目前为止，商业化的已有三代产品。
　　第一代聚乙烯管材，树脂共聚单体含量相当低，为提高性能，不得不通过提高分子量来补偿。该种类型的第一个产品于上世纪50年代后期在欧洲首先商业化，这类树脂具有所谓的PE63级材料的性能，最小要求强度（MRS）通常为6.3MPa，因而通常认为这类树脂是PE63及PE63以下等级，第一代树脂是高密度聚乙烯。
　　第二代树脂即为目前的PE80材料，是在第一代树脂基础之上，考虑到20℃时长期静液压强度（MRS）的要求，提高了共聚单体含量，极大地改进了聚乙烯管材级树脂的耐环境应力开裂ESCR性能。同时可以稍微降低分子量，继而提高了树脂的流动性，以利于加工。第二代树脂是MDPE或HDPE，它的主要缺点是如果进一步提高ESCR性能，就会较大地损失材料的耐压能力，从而降低使用该材料挤出管子的压力等级。另一方面，如果想进一步提高压力等级，则增大了20℃时在50年（要求寿命）前发生脆性破坏的可能性。
　　第三代树脂即为PE100，出现在80年代末，PE100具有双峰型分子量分布，这使得第三代聚乙烯管树脂具有较高的密度或刚度，20℃，50年的蠕变抵抗能力高；同时又保持了较好的ESCR性能。
　　对于未加改性的聚乙烯来说，有研究者认为PE140等级为理论极限。PE125等级可通过交联聚乙烯获得；有试验研究表明，双轴取向的聚乙烯管材可以达到PE250等级。
　　从聚乙烯管的发展阶段而言，1940年前为塑料（聚合物）的发现阶段；1940～1954年为材料的评价与实验阶段；1954～至今为聚乙烯管道应用的普及阶段。普及阶段也是聚乙烯管开发的成熟期，连接方式的定型、管件的深入开发、机具的开发，并形成自动化生产线的大批量生产，减少了人的因素，产品质量的不断上升，成本不断下降， 聚乙烯管作为压力管道已成功的使用了50年，已为众多国家在输水、输送燃气的管道中得到应用。
　　国内从上世纪六十年代起步开发聚乙烯管材，当时的材料相当于现在的PE32、PE63，dn≤110mm，主要应用于农业给水、灌溉方面。
　　上世纪九十年代初，《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T 13663－1992标准的发布，部分城市开始试用聚乙烯管，原料以PE32、PE63为主。
　　1997年以建设部、化学工业部、中国轻工业总会、国家建材局、中国石油总公司联合下发“建科(1997)154号”文件，关于印发<<国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年发展规划纲要>>等化学建材文件的通知； 印发了加速化学建材推广应用和限制淘汰落后产品的规定。
　　2000年《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663－2000标准的发布，推动了聚乙烯给水管材的生产与应用，据前年资料统计，国内有制管企业150余家，年生产能力达50万t，生产规模在1万t/a以上的企业有10余家。
3.5.2国内聚乙烯给水管生产的相关问题
　　(1)进一步推广聚乙烯给水管材的时机成熟
　　(1.1)自从国家质量技术监督局2000年11月21日发布《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）以后，推动了聚乙烯给水管材的生产与应用，为了适应管材供货半径的合理化，大型专业制管企业，先后在多座兴建了分公司。
　　(1.2)目前国内使用的原料日趋多元化，主要来自欧洲、韩国、东南亚和中东。
　　欧洲：北欧化工、BP、阿托菲纳、苏威等；
　　韩国：三星石化、大林、现代石化、大韩油化、LG；
　　东南亚和中东的工厂：美国菲利蒲斯公司在新加坡的工厂（卡塔尔的工厂正在筹建中）、北欧化工厂在阿联酋的工厂、BP马来西亚的工厂。
　　生产聚乙烯给水管的主要原料为石脑油，目前它的价格变化仍然大，待欧洲及美国厂家在中东的聚乙烯装置投产后、其低廉的价格可能会对国内原料供应格局造成较大的影响。另外上海金山石化PE100的原料开发已处于论证鉴定阶段，聚乙烯混配料的价格将会有一定幅度的下降。
　　(1.3)尽管与聚乙烯给水管材相配套的管件国标尚未发布，近五年各制管企业在管材型式、品种、规格上做了大量工作，电熔管件、注塑管件、对接制管件及钢塑转換管件，均形成了系列化产品，品种多、规格全。与此同时，江苏江阴大伟塑料制品有限公司研制、开发了承插柔性连接（非锁紧型及锁紧型）管件，包括活络连接管件，丰富了聚乙烯管的组装形式，更有利于聚乙烯给水管在不同环境的推广使用。
　　（1.4）建设部于今年5月8日发布了《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》行业标准（CJJ101-2004），它必将对推广聚乙烯给水管的应用，提供了技术支持。
　　（1.5）近五年来，各城市的供水企业对推广应用新型管材，合理改造原有管网，改善管网水质，提高供水的安全可靠性，给予了极大的关注和人力、财力的支持。这将使聚乙烯给水管在旧管非开挖改造及新型居住区的管道敷设碰上极好的机遇。
　　(2)聚乙烯管材、管件质量的关键是原料
　　(2.1)按照《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）的规定，PE80、PE100的聚乙烯给水管材应使用混配专用料生产。
　　(2.2)按照建设部行业标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）的强制性条文规定，埋地聚乙烯给水管道系统应选用最小要求强度（MRS）不小于8.0MPa的聚乙烯混配专用料生产的管材和管件。
　　(2.3)大多数企业的生产线或库房内存在白料与色母料，他们抱怨用户一再压价，引起白加黑自配料无法堵绝。但这些企业却一致赞同用混配专用料，是确保制管质量的重要措施。用作水管的PE材料须加入2.5%的碳黑,以保证管材的老化速度在管材寿命设计范围内；碳黑的分散度要达到≤3级，以其均匀性来消除不平衡的应力点。然而目前韩国材料是混配料及本色料并存；欧洲提供的材料均为混配料，即为出厂成品粒料已完成了碳黑及其它添加剂的共混造粒,没有本色料,这样就充分维护了其品牌的质量声誉。因为制管企业自行采取本色料加黑色母料的做法存在以下隐患及不稳定因素：
　　A.碳黑品种选用难达合理程度；
　　B.碳黑加入量难达到标准要求；
　　C.碳黑分散度达不到标准要求；
　　D.色母的基料选用的随意性大。
　　因此‘白加黑’的做法对管材的寿命、应力开裂性能、卫生安全性均会产生严重的质量隐患。
　　据悉聚乙烯PE100、PE80的混配料国产化的速度正在加快，不久的将来会推向市场，当然积极试用国产化的原料是义不容辞的责任，但全面选用国产料还应有一段路程，因此建议近期生产聚乙烯给水管材、管件的原料仍应使用欧洲品牌的、获得国际权威实验室颁发了原料等级认证证书的混配专用料。
　　(3)完备的检验体系是确保产品质量的重要环节
　　（3.1）按照《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）的规定，每批原料应检验：炭黑含量；炭黑分散等级；氧化诱导时间（200℃）min；熔体流动速率（5kg，190℃）。另外，有些制管企业还按prEN12201：2002欧洲标准对原料作密度、挥发份含量、含水量、拉伸强度、耐慢速裂纹增长(SCG)、耐快速裂纹扩展（RCP）进行检验。
　　（3.2）按照《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）的规定，管材出厂前应对颜色、外观、尺寸、80℃静液压强度(165h)、断裂伸长率、氧化诱导时间的检验；管材型式检验还包括20℃静液压强度（100h）、80℃静液压强度（1000h）、纵向回缩率、卫生性能的内容。对于蓝色管材还需对‘耐候性’做专门的检验。
　　(3.3)以德国巴顿菲尔全自动聚乙烯管材生产线为代表的过程控制，是确保制管质量的关键。全自动原料烘干设备可对原料进行充分的水分烘干，并自动上料补料；“蓓达镭射”能自动检测管材的壁厚、自动对进料进行均匀的控制，使管壁厚度精确无误，确保管材的受压均衡。
　　(4)回用料问题
　　(4.1)按照《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）的规定，按本标准生产管材时产生的洁净回用料，只要能生产出符合本标准的管材时，可掺入新料中回用。
　　(4.2)也就是允许添加洁净的回用料应是本次生产产生的洁净回用料。不可将PE100和PE80级料混用；若是同等级但熔融指数相差太大也不能混用。从设备及工艺的角度讲回用料用量<5%新料为好；标准规定管子的熔融指数不应超过原料的±25 %，从这个角度讲回用料的量也不能加的太多。
　　（4.3）有些企业的回用料含杂质较明显，控制均匀添加的措施不严谨，应改善。并应将掺加回用料情况填表归档，向相关用户通报。
　　(5)多类型的连接方式，有助于管材在不同场合的应用
　　热熔连接、电熔连接、法兰连接、钢塑过渡连接是聚乙烯管早先开发应用的连接方式，在欧洲某两家公司2000年推出了聚乙烯管非熔接连接的技术趋向及系列产品。与此同时，国内亦独立自主地提出这一思路，经几年的攻关，参照ISO14236-2000《给水系统聚乙烯压力管材用机械连接管件》的技术要求，成功地推出了聚乙烯给水管道工程承插连接这一技术，推出了系列产品，在国家行业标准CJJ/T98-2003《建筑给水聚乙烯管道工程技术规程》和国家行业标准CJJ101-2004《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》中，列入了这种新型的连接形式，有助于管材在不同场合的应用。
　　参照建设部行业标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）的（3.3.1）条文规定，各种连接方式的适用场合如表12。

表12

序号 连接方式 适用管径范围 适用的环境 1 热熔连接 1.1 热熔对接 dn≥63mm 管路单一，管件少，障碍少，应有温度补偿措施，适宜非开挖工程，工程集中且量大，需电源、昂贵的热熔设备，环境条件要求严，施工速度慢，异形管受力方向的部位需筑支墩，待专业队伍施工，需专业电工参与。 1.2 热熔承插连接 dn32-dn110mm 入户支管，水表节点，室内管道，应有温度补偿措施，需电源、热熔设备，异形管受力方向的部位需固定，待专业队伍施工，需专业电工参与。 1.3 热熔鞍型连接 dn63-dn315mm 热熔对接工程中，引接小口径分支管的方式之一，需电源、热熔设备，应砼全包，待专业队伍施工，需专业电工参与。 2 电熔连接 2.1 电熔承插连接 dn32-dn315mm 配水管道，室内管道，应有温度补偿措施，需电源、电熔设备，相对工程造价高，待专业队伍施工，需专业电工参与。 2.2 电熔鞍型连接 dn63-dn315mm 配水管道停水，不停水引接分支管，组装质量可靠，应砼全包，需电源、电熔设备，待专业队伍施工，需专业电工参与。 3 机械连接 3.1 承插柔性连接 3.1.1 非锁紧型 dn90-dn315mm 配水管道，小区配水支管，适应不同环境条件，施工速度快，不存在温度补偿问题，异形管受力方向应筑支墩，工程综合造价低，原管道施工队伍施工。 3.1.2 锁紧型 dn32-dn315mm 配水管道，小区配水支管的管件连接口，室内管路，适应不同环境条件，施工速度快，不存在温度补偿问题，穿越障碍容易，异形管受力方向砌筑支墩小，工程综合造价低，原管道施工队伍施工。 3.2 法兰连接 dn≥63mm 管道中控制阀门，伸缩节等设施的连接方式，原管道施工队伍施工。 3.3 钢塑过渡连接 dn≥32mm 聚乙烯管与金属管，金属阀门、金属水嘴等的连接方式，原管道施工队伍施工。

　　(6)原料、产品的存放、包装问题
　　(6.1)个别制管企业的进口原料露天堆放，管材也有露天无遮盖堆放，这样是欠妥的。
　　(6.2)对于管材出厂前两端应加堵盖；盘管整体应用编织布包扎，且不超出运输车辆的宽、高限度；对于柔性承插管的堵盖应加长，确保端口密封面的圆度及完好。
　　(6.3)中、小口径管材出厂应捆扎成形，互不相擦；为了节省运输费用而小管套入大管的方式，一方面要用户认可、二方面小管在大管中卡固稳妥、三方面小管堵盖随车运去，到目的地再行封堵。
　　(6.4)管件务必用编织袋密封运输。
　　(7)管材的缩径问题
　　(7.1)生产聚乙烯给水管的工艺流程如下：
　　聚乙烯原料→干燥→挤出→真空定型→喷淋冷却→打印标识→直管(盘管)切割→翻料(盘卷)堆放→检测→合格品→入库。
　　(7.2)管材定长切锯后，管两端面外径要缩小，当dn315～1600mm时，管两端外径要缩小20～60mm，两管热熔对接后，加之内翻边的存在，管材接口处，缩径达40～80mm，在dn1600mm聚乙烯管生产线上缩径现象更为明显。这样管道容易积气，这对输配水的过水能力影响很大，也容易引起微生物在管道内的滋生。
　　(7.3)制管企业在生产线定长锯切后应增添一扩口工序，保证出厂的管材端面不缩小。
　　(7.4)制管企业在工厂采用热熔对接焊制的管件，为了减少输水阻力应采取措施避免产生内翻边。
　　(7.5)同样原因，管段现场热熔对接时，亦应有措施避免或切除内翻边。在亚大塑料制品有限公司总部考察时，见到他们就已引进了一台内翻边去除工具，遗憾的是一直没有应用过，据了解操作麻烦，业主或规程上均没有强行要求。
　　(7.6)管材热熔对接形成内、外翻边，是否对接口的强度有加固作用，去除内、外翻边后，接口的强度是否削弱，应该立题论证。
　　(8)密封橡胶圈的材质要求
　　(8.1)在承插柔性连接方式上，密封橡胶圈的材质是相当重要的，在《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）的3.3.12条中，从材质、物理力学性能、卫生要求等均作了明确规定。
　　(8.2)制管企业应从水管密封胶圈定点供货的专业橡胶厂订购。
　　(8.3)橡胶材质可采用三元乙丙、丁苯橡胶，由用户选定，建议采用进口的三元乙丙橡胶原料生产。
　　(8.4)橡胶厂批量供货时，应提供原料材质及来源证明，物理力学检测报告，卫生检测报告。
　　3.5.3对于供水企业应用聚乙烯管的几个问题
　　(1)在城市供水管网中，聚乙烯给水管首先推广的范围
　　(1.1)在管网技改工程中，非开挖钻孔牵引管道、管中管工程、浮沉法穿越湖泊及江河的工程，采用热熔对接的聚乙烯给水管，是可选用的方案之一。
　　(1.2)非车行道下的配水管道，特别是小区内的配水支管，宜采用承插式柔性非锁紧型聚乙烯给水管材，管件采用锁紧型接口。
　　(1.3)配水支管引接入户支管，采用止水栓管件时，务必管卡部位全包混凝土。
　　(1.4)停水、不停水从配水支管引接入户管时，电熔鞍型连接形式是可靠的连接方式。
　　(1.5)水表节点及入户支管，热熔承插连接的聚乙烯给水管材，亦是可选用的方案之一。
　　(1.6)在城市供水管道中采用的聚乙烯给水管材、管件，宜采用PE100欧洲品牌的混配专用料生产。
　　(2)选购管材、管件的须知
　　(2.1)选购混配专用料的技术性文件，主要应包括以下方面
　　A.原料厂家在国际权威实验室进行的原料等级认证证书；
　　B.应标明原料的级别和牌号；
　　C.应标明该批号的原料是‘给水管用混配专用料’，因水管原料要特别注意应符合输水设备的卫生性能要求；
　　D.应标明该批号原料出厂的物理性能检验报告单，检验项目包括炭黑含量；炭黑分散等级；氧化诱导时间（200℃）min；熔体流动速率（5kg，190℃）。另外，有些制管企业还按prEN12201：2002欧洲标准对原料作密度、挥发份含量、含水量、拉伸强度、耐慢速裂纹增长(SCG通过缺口试验和锥体试验方法检验)、耐快速应力开裂(RCP通过S4方法检验)检验；
　　E.制管企业对该批号采购的混配专用料，应委托有资质的检验单位，对上述C、D两项涉及的内容进行复验，提供相应检验报告单；
　　F.建议国家相关检验部门向用管、制管单位提供鉴别聚乙烯原料品牌、级别的检验方法。
　　(2.2)企业资历
　　考察制管企业的相关证书、检验手段、过程控制等是否满足《给水用聚乙烯（PE）管材》国家标准（GB/T13663-2000）和建设部行业标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）的规定。
　　(2.3)采购方应提供以下相关数据
　　A.管道的工压、输送水的最高水温；
　　B.管材、管件的用材级别；
　　C.管道公称外径、管材长度、连接方式；
　　D.不同管径等的管道长度；
　　E.管件的类别、规格、型式、数量；
　　F.管材、管件的外覌颜色。
　　(2.4)采购方应提供以下相关要求
　　A.管材、管件的出厂合格证、检测报告；
　　B.密封橡胶圈的材质、牌号、合格证、检验报告、规格、数量；
　　C.管材、管件（包括辅件）的包装要求；
　　D.管材、管件的运输方式及相关要求；
　　E.付款方式、付款细则；
　　F.交货日期、交货地点、交货方式、验收细则；
　　G.要求的服务细则、承诺条款等。
　　(3)敷设聚乙烯给水管道的措施
　　建设部行业标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）中，已对埋地聚乙烯给水管道工程的设计、安装施工、工程验收等方面均作了规定与阐述，它是指导我们敷设聚乙烯给水管道的守则。为了贯彻这一规程，扼要商讨以下问题：
　　(3.1)防老化问题
　　A.聚乙烯给水管可以是蓝色管，也可以是黑色管上挤出蓝色条，通常后者抗紫外线和防老化的性能好些；
　　B.聚乙烯管不宜明敷，实在需要明敷也建议加套管保护；
　　C.聚乙烯管在运输、存贮过程应防止阳光直射，工地摆放时间力争很短；
　　D.作了防老化处理的聚乙烯管违背上述两点也是可用的，但使用年限要打折扣。
　　(3.2)关于温度相关问题
　　A.聚乙烯管输送的介质温度高于20℃时，选用管材的公称压力应按《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）中4.1.1式计算，它将大于管网的工压值；
　　B.《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）中4.2.4条，要求埋地聚乙烯管道与热力管道间距不得小于1.5m，并按聚乙烯管道表面温度不超过40℃的条件计算间距；
　　C.局部明敷管道加了套管，亦要核定阳光直射套管是否使聚乙烯管表面温度超过40℃，否则应添隔热层；
　　D.聚乙烯管的线膨胀系数是钢管、球铁管的10多倍，但聚乙烯管的弹性模量却比金属管低的多，说明虽然聚乙烯管伸缩的程度比较高，但是伸缩产生的应力却明显的小， 因此敷设聚乙烯管时克服季节温差引起的轴向变形的措施是相当重要的，可控制这种伸缩所需的固定方法常常简单而经济，它利用聚乙烯独特的优点--应力松弛性能来控制机械活动和变形，最基本的有两种方法：一是不固定管道，使管道随着温度变化自由运动，如在规划允许的范围内热熔、电熔连接的管道蛇形敷设，适应管道温度变化的需要；二是通过锚定的方法来控制其尺寸变化，如热熔、电熔连接的管道与金属管道、水泥压力管道连接时，应对聚乙烯管道牢固卡住，避免聚乙烯管温度变化的轴向力，影响与金属管道、水泥压力管道连接口的密封性。当然，各管段闭合时的气温尽量趋向年平均气温；非锁紧型承插柔性连接的聚乙烯管道，可自行适应管道温度变化的需要。
　　(3.3)聚乙烯管道刚度较弱、材质较轻的对策
　　A.管槽沟底是卵石等硬土层时，应垫砂或碎土，管体四间亦应回填砂或碎土；
　　B.管道埋深不宜小于0.6m，在轻型车行道下不宜小于1.0m，管道穿越车行道应设套管保护；
　　C.管线上的阀门应有垫墩，并阀座两侧采取卡固措施，防止阀门启闭时的扭力影响管道的接口；
　　D.承插非锁紧型柔性管道敷设时，建议每根管有2-3点用砖等与沟壁卡紧；
　　E.聚乙烯管材较轻，敷设过程中若沟槽积水容易浮管，因此聚乙烯管道入沟后，随即覆土，防止发生浮管事故。
　　(3.4)聚乙烯管与阀门等法兰连接时，建议增设双法兰短管
　　《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-200）条文说明的表3，列出了常用规格的聚乙烯管和金属管、阀门的相应配套关系表。具体数据如下表13。

表13 聚乙烯管公称外径dn 32 40 50 63 75 90 110 160 200 315 400 450 500 560 630 阀门、金属管公称通径DN 25 32 40 50 65 80 100 150 200 300 350 400 450 500 600

　　注：单位mm。
　　由于聚乙烯管与金属管的内、外径配套关系不一、管壁厚度不一，故聚乙烯管与阀门、金属管法兰连接时，建议增添一双法兰短管。短管一侧法兰盘尺寸与阀门、金属管法兰尺寸一致；短管另一侧法兰盘尺寸与聚乙烯管法兰尺寸一致。从而法兰盘连接规范、合理，管内径过渡平滑，减少水流阻力。
　　(3.5)金属示踪线
　　聚乙烯管埋于地下后，难以用常规方式巡示，给管网的维护管理带来困难，故《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）中4.2.10条规定，管道敷设后宜沿管道走向埋设金属示踪线。
　　后记
　　本文针对供水管网中建议釆用的管材，作了较系统的介绍，在选择管材时应结合当地具体情况作技术经济比较，特别要高度重视管件的规格配套性、质量可控性、寿命可比性、技术经济性…，因篇幅所限没进行相关的讨论。
　　作者Emil：hwh1937@yahoo.com.cn
　　发稿日期：2005年8月11日