21世紀(jì)建筑給水管節(jié)能環(huán)保型薄壁不銹鋼管材及管件

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0 引言?
建筑業(yè)是國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一，應(yīng)用新型建筑給水管材又是當(dāng)今建筑領(lǐng)域的熱點問題之一。借鑒國外成熟的應(yīng)用經(jīng)驗，研制開發(fā)綜合性能優(yōu)越的管材和管件，對提高我國現(xiàn)代建筑的檔次、改善供水水質(zhì)、保障人民身體健康和節(jié)約水資源具有重要的意義。?
薄壁不銹鋼管材和管件(簡稱不銹管)，經(jīng)久耐用，外表精美，屬節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，已被國內(nèi)外工程界所公認(rèn)。不銹管有壓縮式管件等多種成熟的連接方式，安裝簡便，安全可靠，在減少壁厚降低成本方面，更具有開發(fā)和推廣應(yīng)用的意義。?
1 國外不銹管應(yīng)用已趨普及［1］?
1.1 相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)?
國外應(yīng)用薄壁的不銹管起始于上世紀(jì)60年代，目前，發(fā)達國家在建筑給水、水處理系統(tǒng)的應(yīng)用日趨普遍。英國、德國、美國和日本都有不銹鋼管的標(biāo)準(zhǔn)，也有ISO和DINEN的標(biāo)準(zhǔn)。美國根據(jù)凈水法制定的AN-SI/NSF61-1997a國家標(biāo)準(zhǔn)/國家衛(wèi)生基金國際標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)定用于處理飲用水的金屬材料僅不不銹鋼和球墨鑄鐵。其它如加拿大衛(wèi)生部、RvA(荷蘭鑒定委員會)和世界衛(wèi)生組織也確認(rèn)了這一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)飲用水系統(tǒng)的管道和系統(tǒng)部件也以上述標(biāo)準(zhǔn)作為健康保證的基礎(chǔ)，通過符合該標(biāo)準(zhǔn)要求的第一批材料有不銹鋼AISI304、304L、316和316L。?
1.2 日本應(yīng)用情況?
日本早在上世紀(jì)70年代初，由于管網(wǎng)中飲用水水質(zhì)的不斷惡化，開始在樓宇內(nèi)安裝使用了不銹鋼管道，隨后推廣到埋地供水管道。1980年后的二十年間，東京地區(qū)歷年更新給水管，目前已有80%以上住戶將原進水管(住戶與主管道之間的連接管)換成了不銹鋼管，從而使管網(wǎng)漏損率下降了7.7%，節(jié)約了水資源。另外在水處理廠、水管橋和橋梁的添架管方面都應(yīng)用也十分廣泛。?
1.3 歐美各國應(yīng)用情況?
歐美各國已廣泛應(yīng)用不銹鋼管，美國底特律某體育場內(nèi)給水系統(tǒng)，甚至包括各售貨點的直飲水管路，全部采用了304不銹鋼管。瑞典KarlsKoga市，經(jīng)過十多年試驗，埋地給水主管道正被316不銹鋼管所替代?，F(xiàn)不銹鋼管已成為美國新建的1600多座城市廢水處理廠(WWTP)的標(biāo)準(zhǔn)用材。?
2 國內(nèi)不銹管發(fā)展概況?
2.1 問題的提出?
在建筑給水管系中，由于鍍鋼管已經(jīng)結(jié)束了百年輝煌的歷史，以鋁塑管為代表的復(fù)合管和PE、PP-R等塑料管發(fā)展迅猛，但各種管材“還不同程度地存在著一些不足，遠不能完全適應(yīng)供水管系的需要和國家對飲用水有關(guān)水品質(zhì)的要求”［2］。因此，有關(guān)專家預(yù)言：建筑給水管材最終將恢復(fù)到金屬管的時代。根據(jù)國外的應(yīng)用經(jīng)驗，在金屬管中認(rèn)定薄壁不銹鋼為綜合性能最好的管材之一。?
2.2 發(fā)展應(yīng)用概況?
薄壁不銹管，國內(nèi)于上世紀(jì)九十年代末才聞出，是當(dāng)今管材領(lǐng)域中嶄露頭角的新生族，已大量應(yīng)用于建筑給水和直飲水的管路。建設(shè)部非常重視這一新型管材，《薄壁不銹鋼水管》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已于去年出臺，管道工程技術(shù)規(guī)程正在擬定；以建筑冷(熱)水用的不銹鋼管管道安裝國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集，建設(shè)部也于去年發(fā)文，正由同濟大學(xué)負責(zé)主編。目前，浙江、廣東、江蘇、四川等地都有了專業(yè)廠家生產(chǎn)薄壁不銹管，產(chǎn)品已趨成熟期，因而，推廣應(yīng)用的時機也已成熟。?
2.3 不銹管連接方式?
2.3.1 常見的管件類型有壓縮式、壓緊式、推進式、焊接式及焊接與傳統(tǒng)連接相結(jié)合的派出系列的連接方式，其原理、適用范圍等詳見表1。?
2.3.2 凡連接方式采用密封圈或密封墊的，其材質(zhì)大多選擇硅橡膠、丁腈橡膠和三元乙丙橡膠等，且應(yīng)符合對熱水輸送管橡膠密封圈材料的國家標(biāo)準(zhǔn)。?
2.4 國內(nèi)市場看好?
2.4.1 建筑給水管道需求大?
根據(jù)《建筑事業(yè)“九五”計劃和2010年遠景目標(biāo)綱要》測算，2001-2010年間，每年管材需求量為50-60萬km，其中住宅建筑室內(nèi)冷熱水管需求量為40萬km［3］。隨著不銹鋼管等新型給水管的開發(fā)，對提高城市現(xiàn)代建筑的檔次，意義重大。?
2.4.2 管道直飲水發(fā)展迅速?
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，管道直飲水在國內(nèi)深圳、上海等城市發(fā)展迅速，經(jīng)濟發(fā)達的中等城市也積極規(guī)劃直趕而上。在直飲水管道中，不銹管系無疑是首屈一指的。因為開始富裕的中國人民，“健康第一”是人們共同關(guān)注的話題，目前國內(nèi)上檔次的賓館，都已配置或正在配置管道直飲水。深圳等城市的主要活動中心有免費飲水系統(tǒng)，“街頭渴了不要緊，只需彎腰就能飲”的公益項目也已在寧波等城市實施，這些管路都采用不銹鋼管作為健康的保證。?
2.4.3 國產(chǎn)替代進口前途廣?
深圳市自來水集團公司曾在梅林一村25棟高層住宅和濱海社區(qū)10棟住宅樓的管道直飲水項目中，使用了日本的卡壓式薄壁不銹鋼管材及管件，該公司現(xiàn)又在深圳萬科集團金色家園二期4棟36層、彩田新村14棟26-28層公寓的管道直飲水項目中，安裝了國產(chǎn)的壓縮式薄壁不銹鋼管材及管件，開創(chuàng)了以國產(chǎn)替代進口的先例。?
3 不銹管的性能與特點?
3.1 力學(xué)性能，見表2?
3.3 耐蝕性能?
3.3.1 不銹鋼在飲用水中具有非常好的耐蝕性，原因在于①其表面有一層致密的鉻氧化保護薄膜，且一旦劃紋時，在有空氣存在的情況下能立即形成新的氧化保護膜；②能承受30m/s的高流速的沖擊，因此能抵御流經(jīng)管口、彎管、閥門和泵后渦流造成的腐蝕；③在設(shè)計采用不銹鋼時，不必考慮腐蝕余量。?
3.3.2 管道漏損的原因，其最大的“殺手”就是C1。而304不銹鋼能耐200ppm氯化物、316不銹鋼能抵御1000ppm氯化物的天然水，這對大型的建筑尤為重要。?
3.3.3 從電勢序列看，不銹鋼比碳鋼和鑄鐵更不易起化學(xué)作用，在實際應(yīng)用中，可與銅基合金接頭(或銅制熱水泵)組裝，實用性強，效果好。?
3.4 節(jié)能性?
3.4.1 管壁為鍍鋅管1/3，重量輕能降低運輸和安裝成本，DN25及以上管材都屬高徑壁比范疇；?
3.4.2 內(nèi)壁光潔、摩阻小，在同一工況下，比其它金屬管流量大；?
3.4.3 導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫性能好。?
3.5 環(huán)保性?
3.5.1 無毒、無積垢，能杜絕管路的二次污染；?
3.5.2 耐各種酸堿鹽溶液，耐高速水流沖擊；?
3.5.3 與其它管材相比，浸析到水中的重金屬(Ni、Cr、Mo)量最少，浸析到純凈水中的金屬(Na、Fe、Ca)量最少；?
3.5.4 產(chǎn)品能100%回收，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。?
3.6 創(chuàng)新性?
3.6.1 管件應(yīng)用冷擠壓成型工藝，能有效地克服傳統(tǒng)澆鑄成型的易使管件產(chǎn)生氣泡、縮松和應(yīng)力集中等缺陷；?
3.6.2 各種管件的連接方式，管壁薄，節(jié)材；多數(shù)還可拆卸，維修便捷。?
3.7 經(jīng)濟性?
詳見以下4經(jīng)濟分析。?
4 經(jīng)濟性分析?
4.1 使用壽命長［1］?
不銹管是使用壽命最長的管種之一，能永保管道潔凈的水質(zhì)。意大利米蘭Canegrate水處理廠，對其采用碳鋼和不銹鋼的壽命成本逐項剖析，由

此得出結(jié)論：在30年壽命周期中，其維修和更新費用是企業(yè)成本的主要因素：采用不銹鋼比采用碳鋼更加經(jīng)濟的轉(zhuǎn)換點是使用到10年。?
4.2 控制漏損率［1］?
由1.2，日本出于飲用水的二次污染而應(yīng)用了不銹鋼管，卻從實踐中得出了不銹管能有效控制城市管網(wǎng)漏損率的結(jié)論。如日本東京管網(wǎng)應(yīng)用不銹鋼管比率從1983年的11%提高到2000年的80%以上，城市管網(wǎng)漏損率卻從14.7%降至7%，使自來水產(chǎn)業(yè)的效益大為提高，同時節(jié)約了水資源，見表

4。?
4.3 實例比較?
寧波市一戶一表管道工程，以6層多層住宅為例，每單元12戶，需DN50管材22m，DN20管材44m，彎頭49只，異徑直角四通5只，其它三通、活接頭、轉(zhuǎn)換接頭等54只。選用各種管材造價對見表5。?
4.4 不銹管價格尚有下浮的空間，一是取決于生產(chǎn)工藝成熟度的提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴大；二是以國產(chǎn)料替代進口料；三是由于進口料關(guān)稅下調(diào)已定局，見表6。?
5 結(jié)語?
5.1 綜合所述，薄壁不銹管材和管件，發(fā)達國家出于人體健康第一和壽命周期成本的初衷，應(yīng)用已趨普及。在國內(nèi)，市場前景看好，推廣應(yīng)用的時機也已成熟。?
5.2 不銹管按照不同管徑的范圍，有各種管件和連接方式相匹配。不銹管力學(xué)物理性能、耐腐蝕性能好，具有節(jié)能性、環(huán)保性、創(chuàng)新性和經(jīng)濟性，是21世紀(jì)應(yīng)用于給水系統(tǒng)綜合性能最好的、新型、節(jié)能和環(huán)保型的管種之一。?
5.3 建議生產(chǎn)廠家應(yīng)繼續(xù)不斷開發(fā)適銷對路的多種類型的管件和連接方式，以適應(yīng)國內(nèi)外市場的需求。產(chǎn)品應(yīng)用范疇也應(yīng)從目前的建筑給水、直供水管道擴大至暖氣、燃氣管網(wǎng)及食品、醫(yī)藥、化工和電子等行業(yè)。?
5.4 建議國家有關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)關(guān)注這一新型管材的發(fā)展，旨在適應(yīng)提升產(chǎn)品檔次、滿足人民群眾提高生活質(zhì)量的需要，且能替代進口管材和出口創(chuàng)匯，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。?
參考文獻：?
［1］NiDI資料 不銹鋼在水工業(yè)中的應(yīng)用(一)、(二)?
［2］關(guān)于推廣應(yīng)用“高徑壁比高精度不銹鋼中、高壓供水管及配套管件與專用技術(shù)”的通知 國科市字［2001］71號?
［3］建筑給排水管材的回顧和展望 黃汝宏 在中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會給水排水設(shè)備分會管道委員會成立大會上講話 2001.9?
［4］我國不銹鋼及其原材料進口關(guān)稅減讓情況 《不銹》2002年1期 P37?
作者：丁再勵 地址：北京車公莊大街19號(100044) 單位：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院 電話：010-68393573?
作者：黃汝宏 地址：北京太平路22號(100036) 單位：總后建筑設(shè)計研究院 電話：010-66934849 68473529?
作者：繆德偉 地址：寧波市育才路288號怡景閣3A2(315016) 單位：寧波市華濤不銹鋼管材有限公司 電話：0574-87212899?
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