给水管材的选用与施工管道工技师论文.doc

给水管材的选用与施工

单位：XXXX
姓名：XXXXX
工种：管道工
级别：技师

2008年11月11日
给水管材的选用与施工
摘 要: 从冷镀锌钢管给水管材的问题引出了现代新型的给水管材，并从管材的耐温耐压、线膨胀系数、导热性、抗水锤能力、价格、安装等多方面进行了比较分类，并根据各种管材在建筑中的运用范围分成了三个部分；室内给水各分区主干管，卫生间配水支管，给水引入管、室外给水及室内高压管，针对不同部分的管材运用及施工情况进行了归纳和总结。
关 键 词: 管材、分类、性能对比、UPVC、PPR、安装连接
一、新型管材产生的历史背景
镀锌钢管应用在建筑物内供水管道上已有近百年的历史，其良好的强度、刚度和抗冲击能力，一定的耐温、耐压能力，便宜的价格，原材料易于获取且易于加工，因而用为一种给水主材广泛地应用地工农业及建筑内部各供水管道及消防管道，但由于镀锌钢管在使用中易产生腐蚀、生锈、结垢、泄漏及堵塞等弊病从而对水质造成严重的二次污染，微观上表现为水样大肠肝菌及细菌总数严重超标，表面上出现“黄水"、"黑水"、"红水"等现象，水质恶化；另一方面因锈蚀渗漏破坏了用户的居住及工作环境，干扰正常生活，影响人们的生活质量，并导致水资源的巨大浪费。随着人们居住环境和生活品质的提高，对水的使用提出了更高的要求迫切要求一种新型的绿色环保和替代产品出现。同时，由于镀锌钢管要消耗大量的钢材，浪费大量能量，不利于国家以塑代钢的环保政策，为此进入九十年代，建设部下决心推广塑料及复合材料管材，传统的度锌钢管将逐步退出历史舞台。
二、新型给水管材的涌现
在有机化学工业的发展推动下，在国家政策的支持下使得大批新型给水塑料管材及复合材料管材相继涌现，其中塑料给水管材主要有：硬聚氯乙烯管(UPVC)，高密度聚乙烯管(HDPE)，聚丙烯管(PP-R)，聚丁烯管(PB)，丙烯睛丁二烯-苯乙烯管(ABS)，氯化聚氯乙烯管(CPVC)等。复合管材有铝塑复合管、涂塑钢管、钢塑复合管、塑复铜管、孔网钢带塑料复合管等。
所有这些新型给水管材的出现，再加上传统优良的铜管，薄壁不锈管，为我们采用适合的给水管材提供了更多的选择，使我们可以根据建筑物的功能、性质、规格档次进行适当的选用。
三、管材指标分类及选取用
由于新型建筑给水管材大多采用热塑性塑料材料制成，故在考察和选用新型管材的时候，应注意从以下几个方面进行比较：
1.耐温耐压能力 2.线性膨胀系数、膨胀力
3.热传导系数及保温 4.抗水锤能力
5.重量、水力条件 6.安装连接方式
7.价格 8.管材尺寸范围
9.寿命 10.原材料来源
11.卫生指标 12.耐腐蚀性
13.施工难易程度
下面就以上性质指标作适当阐述并附性能参数比较表(见表一
项目
UPVC
PB
PP-R
ABS
铝塑复合管
塑复铜管
钢塑复合管
涂塑钢管
钢骨架PE管
密度(g/cm3)
1.43
0.92
0.97

温度（℃）（长期使用）
≤45
≤90
≤70
≤60
≤60
≤80
≤50
≤50
≤60
压力（MPa）（工作压力）
1.6
1.6～2.5（冷水)/（热水） 1
(冷水) 2/(热水) 1
1.6
2.0～3.0
2
2.5
2.5
(冷水)1.6/(热水) 1
膨胀系数（℃）
7×10-5
13×10-5
11×10-5
11×10-5
2.5×10-5
1.18×10-5
1.4×10-5
1.4×10-5
2.5×10-5
导热率 (W/(m·k))
0.16
0.22
0.24
0.26
0.45
视塑复材料定
接近钢管
接近钢管
视塑复材料定
弹性模量(N/cm2)
3.5×105
3.5×105
1.1×105
—
—
—
2.1×107
2.1×107
—
膨胀力(N) D=32mm,t=50℃,L=10mm
3038
470
1774
—
—
7987
20090
20090
—
管壁厚度
中间
最簿
最厚
中间
厚
簿
—
—
簿
综合价格
便宜
贵
贵
较贵
较贵
贵
比涂塑管贵
镀锌管的1.3倍
便宜
规格范围外径(mm)
20～315
20～63
20～110
15～300
14～32
15～65
15～150
15～100
50～500
寿命（a）
50
50
50
—
50
50
30
30
30
连接方式
弹性密封或粘接
夹紧式、热熔式、插接电熔全连接
热熔式连接
粘接
夹紧式、采用金属管件
夹紧式、焊接式
管螺纹及法兰连接
管螺纹及法兰连接
电熔式

1.耐温耐压能力：
热塑性塑料给水管路系统的设计工作压力，一般是指输送介质温度为20℃时塑料管材的承压能力。选择冷水管道时，一般以此值作为选择标准，但随着被传输介质温度的升高和塑料给水管路使用年限的增加，其承压能力将逐渐下降，因此选择热塑性塑料管材作热水管时，应考查其在热水温度下的长期承受能力作为选择标准；复合性管材主要材料仍以热塑性材料为基础，金属材料能增加其刚度和抗拉、抗冲击能力，但浊度的变化有可能改变管道承压能力，故复合材料管道应针对输送冷、热水选择不同管材。
2.线膨胀系数(m/m℃)，膨胀力和敷设方式。
塑料管的线性膨胀系数比金属的线性膨胀系数大得多，其线性变形主要表现在管道轴向方向上的膨胀延长和水平方向上的弯曲，其膨胀量与温差成正比，故对于明装或非埋设型暗装，当直线距离大于20m时，应考虑采用伸缩节或折角自然补偿方式，这是塑料管与金属管的一个最重要的差异。在设计及施工安装时应予以充分重视。但同时考虑到虽然塑料管的线性膨胀系数是金属管的几至十几倍，但其膨胀力却只有金属管的几十分之一，同时有良好的抗形变性能。故对于暗埋敷设的支管，由于受摩擦阻力，塑料管线性膨胀会受约束而蠕变为横向变化，而不至于使外敷水泥崩裂，故配水支管可按传统方式埋设或适当留一定管槽空间。
3.导热性能(导热率w/cm.k)：
塑料管的导热率约是钢的1/100，是铜的1/1000，也就是塑料管自身有极好的隔热保温性能。在条件有限的情况下甚至可以不做保温处理，但现行的塑料热水管规程仍然对保温作了一定的规定，如对于屋面及室外可能结冻的管段仍需保温，而对于埋墙、地板敷设的配水支管不需考虑。
4、抗水锤能力(弹性模量N/cm)、壁厚：给水系统中由于阀门启闭，系统压力突然变化，会造成水锤现象，严重的水锤现象可导致管材的爆裂和变形。一般塑料管的抗水锤能力均低于钢管。
5.壁厚、重量、流量、管径范围：由于材料的不同，在同样抗压、耐温和强度条件下，管道壁厚会产生差异，从而引起壁厚、管内径及水力条件不同，一般情况下，薄壁管材管内径大，水力条件好，重量轻，施工简便。是施工首选管材。
6.价格：由于原材料获取困难，一般地讲，塑料类管材及复合管的价格要高于镀锌钢管的价格。但是从安装、运输、贮藏等方面来看，塑料类管材及复合管的综合价格并不一定比镀锌钢管高。
7.安装连接方式：
1)夹紧式安装：采用管箍，另附用生丝带和白素麻丝、扩管器、搬手等工具连接管材与管件，这种方式因受人力因素影响较大，安装时可能需要反复调试。另外夹紧式安装用于管材和管件的材质不同时，由于各自的热膨胀系数不同，在冷热水交替使用时可能产生渗漏。
2)热熔式安装：利用热塑性管材的性质进行管道连接，热熔时使用专门的加热设备，使同种材料的管材与管件的连接面达到熔融状态，用手工或机械将其压合在一起。这种方式结合紧密，安全耐用，避免了金属管件接头处水的跑、冒、滴、漏等现象。
3)电熔合连接：管件出厂时将电阻丝埋在管件中，做成电热熔管件，在施工现场时，只需将专用焊接仪的插头和管件的插口连接，利用管件内部发热体将管件外层塑料与管件内层塑料熔融，形成可靠连接。人为因素降到最低，施工质量稳定。另外安装时仅用电缆插头，可以克服操作空间狭小等安装困难。
四、管材的使用及比较
多种给水管材涌现，给用户和工程设计带来了极大的便利，但由于各种给水管材因其在性能、尺寸范围及安装施工工艺等方面有其相应的特点，有各自的适用范围，同时在给水管道系统中所处部位不同，而在施工安装中有不同特点。一般将其分为三个方面。
1)室内给水分区主干管：属给水系统的主要部分，这一部分管道大敷设在屋面保温夹层、吊顶、管道井内，采用支架固定，无需埋设。管径一般在25-80mm范围内，要求有高品质的耐久性、外观持久性、无腐蚀、无结垢、无泄漏、低噪声、卫生、寿命长、安装方便的管材。这一部分管材在施工中一次性安装，用量大，适合这一部分管材的塑料管有：硬聚氯乙烯(UPVC)，聚丙烯(PP-R、PP-C)，聚丁烯(PB)，丙烯晴-丁二烯一苯乙烯(ABS)；复合管材有涂塑钢管、钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。UPVC管价格便宜，安装施工方便，但使用中有UPVC单体和添加剂渗出，故使用中应注意其铅含量要达到生活饮用水规定的＜0.05mg标准，PB管(聚丁烯)有较好的高温耐久性，性质稳定，同时低温条件抗弯曲性能，抗脆裂性能和抗冲能力较强，重量轻，壁薄，水力条件最好，伸缩性和抗蠕变性好，有一定抗紫外线能力，安装连接方式多样，适用不同环境，但价格较高。PP-R管耐温性能好，重量轻，强度好，耐腐蚀，无毒，可回收，采用热熔连接，但其管壁较厚。ABS管强度大，低温环境不破裂，耐冲击，不含任何添加剂，管件和管材必须同时采用ABS材料，粘接固化时间较长。涂塑钢管相对于钢塑复合管，在卫生条件、安装难易、价格上均具有一定的优越性。以上各种管材，可同时用于冷、热水的管材有PP-R、PB、，铝塑复合管，只用于冷水管材主要是UPVC、ABS、钢塑复合管、孔网钢带塑料复合管。
2)卫生间等配水支管：这部分管材管径在16-25mm，一般为暗装管道，接点多。卫生间管道因卫生设备和用户装修标准的不同，安装程序上往往不由建筑施工方一次安装完成，而是用户自行在二次装修中完成这部分管道的安装。由于管道大多暗敷，对管材、管件、安装连接要求较高，但长期以来受市场管材质量的困扰以及安装施工人员素质良莠不齐等因素影响，这部分管道发生的问题最严重，因而也是给水管材中急需解决的问题。适合这一部分管材的塑料管有：高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯(PP-R、PP-C)，聚丁烯(PB)等；复合管材有铝塑复合管、塑复铜管、涂塑钢管等。根据表一比较：PB、PP-R管性能不错，但在用于卫生间管道时由于用户分散购买、施工难以形成规模，故对需专用热熔、电熔工具的管道，使用受到一定的限制，最好销售单位能够提供相应的配套服务，才能更有效地被接受。铝塑复合管因可弯曲、不反弹，切割方便，安装工具简单，目前在卫生间内使用较多，但安装中需注意两个问题：一方面管材与管件采用夹紧安装方式，受人力因素影响较大，紧固性难以保障，为解决这一问题，部分厂家已有专利管件出现配套使用或采用分水器配管法，仅在管道两端与分水器和用水器具连接处安装管件；另一方面管材强度比较弱，在施工中要特别注意受压变形而影响道流量和水力条件。
3)给水引入管，室外给水、输水管
这类管道管径大，要求强度高、耐压好、密封性好、耐腐蚀、水力条件好、抗冲击能力强，安装简便，重量轻、寿命长。管径范围在50-200mm以上。适合这一部分管材的管材有：孔网钢带塑料复合管、ABS、UPVC，涂塑复合管、钢塑复合管。这类管材由于强度及耐压要求高，全塑料的管材为达到要求热必以增加壁 厚的方式来达到目的，但同时在耗材、内径、水力条件、重要等方面受到影响。相对来说，复合管在这方面有一定的优势。孔网钢带塑料复合管有钢管和塑料管各自的优点，又克服了一般复合管二者结合不紧的不足，具有刚性好，强度大，承压高，重量轻，膨胀小，导热差，价格低廉的优点，适合于给水引入管，室外给水管和大、中型给水输入管道，连接方式采用电热熔。不足之处在于：因超压或外力损伤时，快速修复较难。
五、结论
综上所述，新型给水管材在选用及施工时应考虑：
1.管材耐压能力，特别应注意温度的变化会改变管道承压能力这一事实。
2.塑料管的线膨胀系数比金属管的线膨胀系数大得多，明装管道注意设温度补偿装置。
3.采用夹紧式安装的管道，应注意金属接头与管道匹配，施工安装应由专业人员进行，保证质量。采用热熔式安装或电熔合连接时，应使用专用工具进行。
4.给水系统中管道所处部位不同在施工安装中有不同特点，应根据管材的性能选用管道及连接方式。