室内给水管道推广应用哪些新型管材

镀锌钢管作为建筑给水管材已有近百年的历史,由于其良好的强度、刚度和抗冲击能力以及很好的耐温、耐压能力、适中的价格,长期以来一直广泛应用于工业、农业及建筑物内部的各种供水管道。但是由于镀锌钢管自身使用时的缺陷,其管内壁易生锈、结垢、滋生细菌、微生物等有害物质,从而对水质造成二次污染,淘汰和限制使用将势在必行。

当前在国家产业政策的大力支持下,大批新型给水塑料管材及复合管材相继不断出现,其中塑料给水管材主要有:硬聚氯乙烯塑料管( UPVC)、高密度聚乙烯管( HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)、低密度聚乙烯管(LDPE )交联聚乙烯管(PE - X)聚乙烯管、聚丁烯管( PB) 、无规共聚聚丙烯管( PP - R) 、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯管(ABS)、氯化聚氯乙烯管(CPVC)和环氧树脂管等。复合管材主要有: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。传统优良管材还有铜管、薄壁不锈钢管,为适用于给水管材提供了更多的选择。

早期的PVC塑料管仅限于供水、排水、化工用、农用排灌和供燃气用管材,如今建筑给水推广应用的新型塑料复合管材,品种已呈多样化;如给水使用硬质聚氯乙烯塑料管(UPVC) 、PVC芯层发泡塑料布管、双塑波纹塑料管、聚丙烯塑料管(PP)、交联聚乙烯管(PE - X) 、无规共聚聚丙烯管( PP - R)、铝(铝或铝箔)塑复合管(PAP)和钢塑复合管等管材;其他新型管材还有玻璃钢管、不锈钢管和对人身体有益健康的铜水管等管材。给水管道选材今后应注重于使用环保卫生、耐高压、耐温好、经济实用、科技含量高和便于施工,保证连接质量的新型塑料复合管材。

给水塑料管材与传统的金属管材相比,具有重量轻、耐腐蚀、水流性好、不结垢、卫生清洁,有较好的耐温、耐压、耐热性能和使用寿命长的特点;有些可以回收再利用,称为给水绿色管道,也更适合于做饮用水管道。

塑料复合管弯曲性好,具有金属管的耐压、耐冲击性能和耐热性能;又具有塑料管重量轻、耐腐蚀、水流性好、不结垢、卫生安全、使用寿命长的特点。未来,塑料复合管将广泛应用于建筑工程冷热水管道、采暖管道、制冷管道、燃气管道和化工流体管道等领域。

新型建筑给水管材,其主要性能及特点如下:

(1)给水塑料管材

1)硬聚氯乙烯塑料给水管(UPVC)

给水实壁的硬聚氯乙烯(UPVC)管材、管件是以聚氯乙烯树脂为主要原料的塑料制 品,管道化学稳定性好、耐腐蚀性强、使用寿命长、使用卫生、对水质基本无污染。UP- VC管还具有导热系数小、不易产生结露;管内壁光滑、流体阻力小、水流性好,比同口径的给水铸铁管流量提高30% ,具有防潮和具有金属给水管所没有的特性。给水使用UP- VC管材即可方便施工,降低工程造价,而综合造价低于铸铁管,又利于保证水质,可以广泛用于给水、排水,雨水、化工、喷灌管道及电缆电线套管的安装使用。

UPVC管一般适用于工作压力不大于0.6MPa的给水管材,其不足之处为强度较低、耐热性能较差,热变形温度较低,其维卡软化温度仅为76℃左右,不能在较高的温度条件下使用。UPVC管适合埋地敷设,供水温度适合在45℃以下的条件下使用,不宜在阳光下裸露敷设或曝晒。UPVC管也不能与酮类化学物质接触,否则,会发生溶胀或溶解。UPVC管材韧性差、材质较脆、容易产生曝裂现象,适用于埋地敷设。UPVC管因其耐温低,很少用于热水管道。管道连接方式管径大于或等于100mm时,管道一般采用橡胶圈接口;管径小于100mm时,一般采用承插式连接;管件一般采用螺纹连接,阀门前后与管道的连接也都采用法兰连接。

2)交联聚乙烯管( PE - X)

交联聚乙烯管( PE - X)抗划痕能力极强,在塑料管材中最适合于敷设在楼板垫层内。管材敷设弯曲性能较好,使用温度等级- 70～95℃,瞬时耐高温可达110℃。用于地板采暖与生活热水系统中,线膨胀系数为0.2mm m ℃,在塑料管材中是最大的,应注意的问题如在垫层中敷设,需要作好管道的热补偿。管道连接方式采用机械式连接、卡环式连接和机械压紧式连接。

3)聚丁烯管材( PB) ,具有较好的耐温性能和低温抗冲击性能,工作温度70℃,瞬时 工作温度可达90℃,具有良好的高柔性和弯曲性能。其接口采用机械挤压夹紧式与热熔式连接方式。应注意的问题为,其管材透氧性大,敷设时应做好复氧层处理。

4)高密度聚乙烯管材( HDPE ) ,抗冲击强度高、耐腐蚀、柔韧性好、卫生性好,在正常条件下使用可达50年;管道连接方式采用独特的电熔焊接与热熔对接技术,接口强度高、连接质量可靠。

5)环氧树脂管,适用于室外大管径的给水管道,其接口采用弹性密封圈柔性连接方式。

6)聚丙烯塑料管( PP)、经过改性后的交联聚乙烯管(PE)和经改进后的三型无规共聚聚丙烯管( PP - R) ,管材具有耐压、耐腐蚀、无毒卫生等性能;管道内壁光滑、流体阻力小、水流性好;导热系数低、保温节能、质量轻和外形美观的特点。管道连接方便可靠、使用寿命长、废料可以回收再利用。

PP - R管为聚丙烯管(PP)改进后的无规共聚聚丙烯管,其管材特点为卫生无毒、耐腐蚀、阻力小、不结垢、质量轻( 20℃时密度为0.89～0.91g cm 3 ,重量仅为钢管的1 8 ,紫铜管的1 10) 、保温性能好(导热性能20℃时导热系数0.23～0.24W m K,仅为铁管的1 200 ) ,拉伸模量较小,受温度变化产生的膨胀力也较小;同时具有较好的抗冲击、耐压(耐压力试验强度达5MPa)和耐热性能, PP - R管维卡软化温度为131.3℃,最高使用温度可达95℃,在工作压力0.6MPa ,长期使用工作温度60～70℃条件下,使用寿命可达50 年,是一种较为理想的热水管材。PP - R管在塑料类水管中,现属于中高档的水管,可作为冷、热水管道使用;也是代替铜管和取代传统镀锌钢管的升级换代产品,适用于工业与民用建筑中冷、热水系统(宜用于60℃以下的生活热水)、纯净水供水系统、地板采暖系统和输送或排放化学物质等场合的新型管材。

PP - R管道与金属管或用水器具连接使用带螺纹嵌件或法兰连接外,其余管道连接方式采用热熔式或电熔式连接,管道安装方便、施工费用节省、安全可靠;因为热熔连接部位的强度大于管材本身的强度,不容易产生渗漏,特别适于直埋、暗敷部位的场所。

PP - R塑料管较金属管硬度低、刚性差,所以施工时避免受外力重压、敲击或机械损伤;也不得暴晒或长期受紫外线照射,否则,易老化降解。冬季施工在低温- 5℃以下,管道脆性较大。PP - R管的线膨胀系数较大(0.15mm m ℃ ) ,直线管道敷设应采取膨胀变形的技术措施。

(2)铝塑复合管、钢塑复合管

复合衬塑管是将塑料复合而衬在铝管、钢管和不锈钢管的内壁或外壁上,它们兼有金属管材强度高、刚性好和塑料管材的耐腐蚀的优点。复合管的适用范围较广,可用于饮用水系统的冷、热水管,对水质无二次污染。用于煤气、液化气和天然气管道,气密性能好。用于食品饮料厂、化工厂输送各种液体,且无毒、无臭、耐酸、耐碱、耐腐蚀。

在住宅家庭二次装修时,复合管用于冷、热水管明装敷设较多。铝塑或钢塑复合管弯曲性能好,连接采用热熔对接焊或承压式连接。复合管不能直接与金属箱体等焊接,一般只能用管件与焊接在箱体上的带螺纹的短管相连接。

对于铝塑复合管其特点为导热系数低0.4W m K,约为钢管的1 100。热膨胀系数小,仅为聚乙烯的1 8,与铝材相似。水力性能为内壁光滑,介质流动性好,可减小管道直径, 降低成本。铝塑复合管在耐温、耐压方面,长期耐受温度小于60℃,耐压1.0MPa ,耐高温管长期耐受温度小于95℃。铝塑复合管气体渗透性完全隔绝氧气,避免氧气通过管壁进入管路对热力管道及其他设备产生腐蚀作用。管道安装方便弯曲不反弹、不易受挤压而产生变形,多用于室内饮用水系统的冷热水管、太阳能热水器给水管、暖气管和地板低温辐射采暖盘管。

复合管不足之处,在于管道金属与内衬塑料的材料热膨胀系数不同,从而导致管材因受环境温度与介质温度变化的影响,有的产生内衬黏结不牢或分离现象,这都是需要改进的地方。室内冷、热水复合管要求进行明装敷设,暗装敷设宜使用整根管并不允许留有管接头,其原因是为了便于以后正常使用与检修。

(3)孔网钢带复合塑料给水管

孔网钢带复合塑料管是在管壁中间以冷轧带钢,多孔薄壁钢管为增强体,在金属孔网管的外层和内层复合一种热塑性塑料,等于将管道内外壁用塑料做了双面防腐,具有塑料管相同的防腐性能,而且耐腐蚀性也得到了提高,夏季使用也不容结露。孔网钢带复合塑料管具有超过塑料管的较高强度、刚度和抗冲击性能,还具有类似钢管的低线膨胀性;一般用于给水立管和大口径刚性给水或排水用管材。管道安装一般采用电热熔连接方式,因连接点与管道热熔在一起,接口强度较高、连接可靠,不容易发生渗漏。

(4)不锈钢管材

不锈钢管不易氧化生锈、耐腐蚀、抗腐蚀性强、抗冲击性强、热传导率相对较低。不锈钢无缝钢管用于高档住宅公寓的室内给水系统,相对价格较高,不宜普遍推广应用。室内给水系统采用薄壁不锈钢管相对价格较低、经济些;薄壁不锈钢管的连接有焊接、螺纹接和封压连接等方式。

(5)铜管材

铜管按有无包裹材料分为裸铜管和塑覆铜管(管外壁覆有热挤塑料覆层,用以保护铜管及管道保温) ,铜管具有较好的机械性和良好的延伸性,其管材坚硬、强度高、管壁光滑、流动性好、不结垢、耐腐蚀和具有不可渗透性等许多优点,铜管还有抑制细菌的繁殖生长,保持水质清洁卫生,使用铜管对人有益健康,是一种优质的环保管材。建筑给水使用的铜管一般是指薄壁的紫铜管或黄铜管,其连接方式主要采用钎焊。

综上所述,给水塑料管主要用于建筑中小口径给水的理想管材,现在已为发达国家中小口径输水管大部分采用的管材;其最大特点就是卫生无毒、无害、符合用水卫生标准、输送的水不受二次污染、确保水质清洁卫生。给水塑料管由于有以上的优越性能,完全满足给水工程上使用以及人们生活、生产的广泛需要。塑料给水管道、管件选用时,应具有出厂质量合格证并应有明显标志标明生产厂家的名称和规格;包装上应有批号、数量、生产日期和检验员代号;还应具有卫生检验部门的检验报告或认证文件。

新型给水塑料管材目前的价格要比镀锌钢管高出1 4以上,但它在合理的环境下正常使用年限可长达50年,可见给水塑料新型管材在未来市场占有率、用于建筑给(排)水工程中将大放异彩。塑料管的发展,当前主要以UPVC管、PE管和PP - R管为主,并将大力发展新型复合管材和改性塑料管材。铜水管有益人体健康,用于给水管道还是物有所值的;铜材作为一种高价金属,铜管价格因此也较高,目前仅用于高档住宅和使用要求水质标准较高的建筑。