不同管材在给水排水工程管理中的应用

不同管材在给水排水工程管理中的应用

苏敏睿

苏敏睿上海誉帆环境科技股份有限公司广州分公司  510530

摘要：随着城市基础设施的迅速发展，为解决给水排水工程中管材选择的问题，本文围绕金属管材和非金属管材，对不同类型管材在给水排水系统中的应用进行总结，归纳出不同管材相关性能特点和适用场景，提出采用新型环保材料以及改进制造技术等应用提升策略，以期提高管材的性能和经济效益，优化不同管材在给水排水工程管理中的应用。

关键词：管材；给水排水；工程管理

引言：在现代城市基础设施建设中，给水排水工程扮演着至关重要角色，选择合适管材不仅能确保供水和排水系统的高效运行，还能降低维护成本，延长系统寿命。随着科技进步和材料科学发展，各种新型管材不断涌现，每种管材都有其独特性能和应用场景，因此本文将详细探讨常见管材在给水排水工程中的应用，以期为工程设计和管材选择提供参考。

1. 不同管材在给水排水工程中的应用

1.1金属管材

1.1.1钢管

钢管在给水排水工程中的应用主要得益于其强度高和耐高压的特点，其制造通常采用无缝钢管工艺，通过热轧或冷拔成型，确保管道在高压输送条件下的安全性，例如常见的碳钢管道符合GB/T 8163标准，能够承受的工作压力可达到25 MPa以上，此外采用热浸镀锌处理钢管可有效延长其使用寿命，适用于城市供水主干管道及工业用水输送。在工程实践中，直径300毫米的钢管常用于市政供水主干管道，输水能力可达到每小时1500立方米，确保大流量供水的可靠性和稳定性。但钢管受本身材料影响，尤其是在潮湿和酸碱环境中容易生锈，需要采用镀锌、涂层或阴极保护等方法进行防腐，以延长其使用寿命。

1.1.2球墨铸铁管

在市政给水排水系统中，球墨铸铁管常用于给水系统、污水系统。球墨铸铁管是一种铁、碳、硅的合金，其中碳以球状游离石墨存在，球墨铸铁中，球状石墨对铁使之坚韧，球墨铸铁具有铁的本质，钢的性能，同时铸铁管内壁光滑，摩擦阻力小，输水效率高。其接口形式有T型滑入式、K型机械式，施工方便，由于接口具有柔性，管线遇到小的弯度时，容易调井，施工方便，另外柔性接口的管线可以适应复杂的地形变化。球墨铸铁管的安装相对简单快捷，且由于其优异的耐腐蚀性和耐磨性等性能，维护成本相对较低，使其成为给水系统、污水系统中重要的管材之一。

1.1.3铜管

铜管以其优异的耐腐蚀性能和良好导热性能，广泛应用于家用给水管道和空调制冷系统。在家用给水管道中，铜管不仅能确保水质安全，还能长时间保持管道内壁的光滑，减少水流阻力，提高输水效率，并且铜管的耐腐蚀性能使其在长期使用中不易生锈，确保水质不受二次污染。在空调制冷系统中，铜管凭借其优良的导热性能，能够迅速传递制冷剂的热量，提高制冷效率，例如在中央空调系统中，使用铜管可以显著提升系统的能效比（EER），从而降低能耗。在实际应用中，铜管常采用焊接和卡压连接技术，保证连接部位的密封性和耐用性，焊接工艺可采用钎焊或熔焊，其中钎焊温度约为600℃，可确保连接部位的高强度和耐腐蚀性，并且铜管在空调系统中的使用寿命可达50年以上，而其传热系数为401 W/m·K，比铝管高出约60%，能够大幅提升制冷效率和系统稳定性[1]。

1.2非金属管材

1.2.1PVC管

聚氯乙烯（PVC）管价格低廉、耐腐蚀性强，特别适用于低压给水和排水管道系统。PVC管的安装较为简单，可通过胶接或热熔连接，确保接头的密封性和耐久性，需要根据工程实际需求选择不同壁厚的PVC管，例如低压给水系统常用的UPVC管，其公称压力范围为0.6MPa至1.6MPa，能够满足大多数市政和建筑给水需求。而在排水系统中常用规格为直径110mm至315mm，长度通常为6米，便于运输和安装，此外PVC管具有良好的流体力学性能，内壁光滑，水头损失小，提高了输水效率和系统的运行经济性。PVC管的缺点在于其耐高温性能差，容易在高温环境中变形或失效，容易受紫外线影响而加速老化，导致使用寿命缩短。一般建筑给水排水系统常采用pvc管。

1.2.2HDPE管

高密度聚乙烯（HDPE）管主要优点包括柔韧性好、耐冲击、耐腐蚀和寿命长，HDPE管的柔韧性使其在铺设过程中能够适应地形变化，减少对连接件的需求，降低施工难度和成本。在具体应用中HDPE管常用于长距离输水管道，其内壁光滑，可减少水流阻力，提高输水效率。例如在某城市排水工程中雨水系统，采用直径800-1200mmHDPE管道铺设长度达20公里，成功减少30%的水头损失，显著降低能耗。在铺设HDPE管时常采用熔接或电熔连接方法，确保管道的整体密封性和强度，为城市基础设施建设提供可靠保障，同时HDPE管道是一种可回收利用的材料，具有较低的碳排放。与传统的金属管道相比，它能够减少对自然资源的消耗和环境的污染，符合可持续发展的要求。

1.2.3混凝土管材

混凝土管材在给水排水工程中主要包括普通混凝土管、钢筋混凝土管以及预应力混凝土管，通常混凝土管材的抗压强度较高，一般普通混凝土的抗压强度为20-40 MPa，钢筋混凝土的抗压强度可达到40-60 MPa，预应力混凝土则更高，可超过60 MPa。并且混凝土管材耐腐蚀，尤其是对于土壤中的酸碱性物质不敏感，使用寿命较长，并且混凝土材料在高温下性能稳定，不易发生变形或损坏，适用于大口径管道，常用于市政工程中的雨水和污水管道。

2. 给水排水工程中管材应用提升策略

2.1新型材料研究应用

在给水排水工程中，新型材料的研究和应用趋势着重于提高管材的性能，减少环境影响，并降低维护成本。例如使用纳米技术改良的高密度聚乙烯（HDPE）管材，通过在材料中加入纳米填料，以增强其机械强度和抗化学腐蚀性，实验数据表明添加5%的纳米粘土的HDPE管材，其抗压强度可提高20%，延长使用寿命达30年。另外生物基塑料管材的研发也在逐步推进。这类管材主要由可再生植物源制成，如玉米或甘蔗，不仅减少了对传统石化资源的依赖，还显著降低了生产过程中的碳排放，例如一种新开发的生物基PVC管，其生产过程中的碳排放比传统PVC管低40%，同时保持了相似的物理和化学性能。

2.2管材制造技术改进

在给水排水工程中，管材制造技术改进可显著提高了管材的性能和生产效率。例如高密度聚乙烯（HDPE）管的生产中通过使用多层共挤技术，可成功在管材内外表面增加耐紫外线和抗氧化层，显著提高管材的耐候性和使用寿命，此技术允许在不同的层使用不同材料，使得管道更适应不同的环境条件。或者是加强对自动化和智能化制管设备的引入，例如全自动焊接技术在钢管制造中的应用，通过精确控制焊接参数，使焊缝质量提高30%，焊接效率提升50%。

结语：综上所述，正确选择管材对于保证系统效率和耐用性至关重要，从传统金属管到现代新型材料管，每一种材质都有其独到之处，也有其局限性。而随着新材料技术的发展和环保要求提高，要求更多高性能、低成本且环境友好的管材被开发出来，以满足更为严苛的工程需求，并且管材选择不仅是一个技术问题，更是一个战略决策，它需要考虑到材料性能、成本效益以及环境影响等多方面因素，结合工程实际情况进行选择，确保管材使用最优化。

参考文献：

[1]刘劲松,孙扬乐,陈大勇,宋鸿武,张士宏,陈传来. 铜及铜合金管材三辊行星旋轧研究及应用现状[J]. 锻压技术,2024,(06):14-25.

[2]张黎明. 高密度聚乙烯树脂在管材挤出的应用研究[J]. 山西化工,2024,44(01):182-183+187.

[3]徐瑞华,林志超. PVC-O新型管材在给水工程中的发展现状及应用[J]. 中国建材科技,2023,32(06):125-128.