钢丝网骨架聚乙烯复合管与球墨铸铁管---管道性能比选方案东宏管业徐宁钢丝网骨架聚乙烯复合管以下简称SRTP管,球墨铸铁管以下简称球墨管,根据两种管材的性能及优势,合理对管道进行选型设计。
一、管材生产介绍1、球墨管:管材是使用铸造铁水经添加球化剂后,经过离心球墨铸铁机高速离心铸造成的管道,其主要原料是生铁,添加一定的碳、硅、锰、硫、磷和镁等球化剂,进行内外防腐而成。
2、S RTP管:管材以高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强体,以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,用高性能粘结树脂将钢丝骨架与内、外层高密度聚乙烯连接在一起,管材因高强度钢丝增强体被包覆在连续热塑性塑料之中,使管材克服了钢管和塑料管各自的缺点,而又保持了钢管和塑料管各自的优点。
二、直接成本对比1、管材重量球墨管为刚性管材,管材每米重量较重;SRTP管为塑料柔性管材,管材每米重量较轻,综上所述,球墨管每米重量是SRTP管材的2倍以上,在施工性能方面。
因球磨管重量较重,增加了施工难度,综合比较,球墨管不如SRTP管具有优势。
2、管材直接成本球墨管使用每吨原材料价格,是每吨聚乙烯原材料价格的一半以上,但管材平均每米重量重超出SRTP管2倍以上,经对管材使用原材料分析,球墨铸铁管成本价格较高。
3、管材运输以管线实际使用10公里计算,分析两种管材的运输成本分析:1)球墨管因管材自身重量较重,使用DN500mm球磨管材的总重量为1000吨,使用DN600mm球磨管材的总重量为1318吨;2)SRTP管材重量较轻,使用dn500mm的SRTP管材总重量为388吨,使用dn630mm的SRTP管材总重量为637吨。
3)运输成本分析:球墨管比SRTP管总重高出1293吨,按每百公里每吨运费50元计算,每百公里运费可节省6.5万元左右。
4、施工使用设备:1)球墨管:管材自身重量较重,在施工现场进行二次倒运、铺管过程中需使用至少1台大型机械设备,在施工过程中因管材连接方式、自身重量等问题,需使用大至少2台大型辅助机械设备施工。
2)SRTP管:管材重量最轻,在管材进行二次倒运、铺管过程中无需大型机械辅助,当管材使用电熔连接方式时,最多使用1台普通机械设备;当管材连接使用双密封连接时,只需使用扳手等工具。
3)分析:在上述工序中,球墨管在倒运、铺管、施工等工序中比SRTP管多借助至少2台大型机械设备辅助操作,综合比较,在倒运、铺管、施工等工序使用SRTP 管材的综合性价比最高,可节省大量施工费用。
三、综合性能成本对比1、水力性能1)球墨铸铁管:管材内表面粗糙度大于0.06mm,特别是供水管道水通过性差,绝对粗糙度是0.013-0.014,材料属极性物质,前期主要依靠管材内壁涂层的维持,输送介质中杂质较多会使摩擦系数增大,损耗较高,长期使用管材内壁涂层作用会弱化,管壁易结垢,相对流通能力差。
2)SRTP管:管材内外层为聚乙烯材质,具有PE管材的特性,管材内外表面光洁度高,内外壁光滑,粗糙不超过0.03mm,摩阻系数低,绝对粗糙度是0.009,管材属非极性物质,长期输送介质中会在管材内壁形成一层润滑粘膜,管壁不结垢。
3)结论:球墨管内壁光滑度不够,存在细微凹凸现象影响水流阻力,PE管和SRTP管水头损失只有球墨铸铁管的50%,输送等量水流时,管材口径只需球墨铸铁管的87%,与球墨铸铁管在相同条件下,可提高输送能力30%。
2、耐腐蚀性能1)球墨铸铁管:管材内表面为衬涂防腐处理,防腐性能差,经防腐后涂层具有一定的耐腐蚀性,长时间使用管材内壁涂层作用会弱化,若输送介质中杂质较多,会使摩擦系数增大,导致管材防腐层寿命降低,长时间使用管材会出现漏水现象,管材的连接方式为承插式胶圈连接,其连接处胶圈宜腐蚀且不耐酸、碱及化学介质的腐蚀,综合比较管材耐腐蚀性能较差。
2)SRTP管:管材内外壁采用高密度聚乙烯为基体,具有良好的耐酸、耐碱、耐多种化学介质的腐蚀,不受潮湿水分和土壤酸、碱、盐的影响,管材本身还是电的绝缘材料及热的不良导体,不会发生电化学腐蚀。
3)结论:根据管材应用领域,大家会发现输送的介质都会有一定腐蚀性,介质在输送过程中因摩擦系数较大,会对管体有较大的冲击,而球墨铸铁管不管做什么样式的防腐,都不会对管体形成一个长期的保护作用,其连接方式也会导致在输送有腐蚀性的介质时,会有泄漏隐患。
3、卫生性能1)球墨铸铁管:管材本体卫生性能较差,需做衬涂处理,长期使用会滋生藻类或其他微生物细菌,且材质宜老化生锈、结垢,输送水时宜产生“黄水”现象,对输送介质造成二次污染,降低了输送介质的卫生性能。
2)SRTP管:管材材质无毒,管材内外壁光滑,在输送介质过程中,不会出现腐蚀、不结垢、滋生藻类和其它微生物细菌,彻底杜绝了城市饮用水的二次污染,保证了输送水质的卫生性能。
3)结论:球墨铸铁管在长时间使用中,会导致介质受到二次污染,SRTP管因自身材质特点,能有效的保证输送介质无二次污染,保证输送介质的卫生,对提高水质有着重要的意义。
4、连接方式的密封性能1)球墨铸铁管:管材采用橡胶圈柔性接口,因管材自身重量较重,需使用至少3台大型辅助设备施工,使用施工人员较多,密封性能可靠性差,易发生泄漏,施工条件要求较高,易受人为因素影响且操作较复杂,劳动强度大,橡胶圈的老化速度快于管材本身,一般5年过后球墨铸铁管网“跑、冒、露、滴”等水损为严重。
2)SRTP管:管材不大于1.6MPa压力的以电熔连接方式为主,利用高密度聚乙烯的热塑性原理,采用电热熔连接。
管网连接一次成功,永不渗漏,密封性能极好,利用统一标准的参数进行焊接,人为因素少,连接可靠性高。
管材大于1.6MPa 的以双密封连接方式为主,该连接方式在公司加工,承压可达到9.0MPa,现场只需进行组装,连接工艺操作简单,受人为因素影响小,且施工不需使用大型设备辅助,两种连接方式只需3-5人便可操作以及简单工具就可操作,不需使用较多施工人员配合施工,管材连接时间短,可连续操作施工,连接速度快。
3)结论:综上所述,钢丝管的接口受环境、人为因素影响较少,其接口密封性比球墨铸铁管更安全可靠。
5、耐低温冲击性1)球墨铸铁管:管材在0℃以下不宜施工作业,低温状态下有脆裂可能,连接处有泄漏隐患,管材具备钢铁的强度和韧性,抗应力开裂性强,但一般水管接口处易出现爆裂现象,在变形2%情况下,管道宜开裂,脆性较大。
2)SRTP管:管材具有较低的弹性模量,不仅有较高的抗外冲击性,在安装及运输过程中不易断裂或损坏,而且还有极高的抗内冲击性能,抗水锤能力较强,在小角度拐弯直接利用管材进行角度变换,无需增加管件,管材在受到内压时可向轴向和环向均匀分散受力,其耐环境应力开裂性能非常突出,同时具有较低的缺口敏感性、良好的抗剪切强度和优异的抗刮痕能力。
3)结论:经上述对比不难看出,SRTP管具有非常突出的耐冲击性能,同时管材还具有较强的抗水锤能力,综合比较SRTP管比球墨管有较大的性能优势。
6、柔韧性1)球墨铸铁管:管材机械性能高,为刚性管材,不具备弯曲性能,对管沟的开挖敷设要求高,无法避免管线受基础的限制,当地壳变化引起的应力都会传递于连接口处的胶垫上,极易破坏密封材料,接口会出现漏水现象,管材抗震性能差,无法有效抵抗地基沉降、地震破坏。
2)SRTP管:管材由于钢丝呈54.7度斜向缠绕在管材上,使得管材在受到内压时可向轴向和环向均匀分散受力,管材在压扁后可自动反弹,具有比PE管材较高的柔性和挠性,在埋地敷设时,对管沟开挖要求较低,当遇到障碍物时可借助管材自身的弯曲性能进行绕行,可随管沟蜿蜒敷设无需增设管件,管材可适用于任何地形,因管材柔韧性能较好,可效抵抗地基沉降、地震破坏。
3)结论:根据两种管材自身特点的对比,SRTP管比球墨铸铁管的柔韧性好,且能有效的抵抗地基沉降、和地震破坏,能充分分解管材弯曲所受到外力影响,从而降低施工难度,增加了对于管线的经济价值。
四、施工成本对比1、管材定尺:1)球墨管:因管材生产工艺原因,管材最长定尺为6米或9米。
2)SRTP管:管材定尺一般为12米或17米,还可根据客户需求制作。
3)SRTP管的定尺长度是球墨管定尺长度的2-3倍左右,不考虑施工速度的情况下,使用SRTP管的施工周期比球墨管提高2-2.8倍以上,可节省大量施工费用。
2、管沟开挖1)球墨铸铁管:管材因自身重量和连接方式等原因必须在管沟槽内施工,管材在沟槽内施工,需开挖工作面,管沟开挖量大,施工危险性较高,管沟开挖宽度要考虑沟槽的支撑宽度和另一侧工作面宽度,沟底宽度至少不低于管材外径的3倍以上,因管材为刚性管,管沟地基需平整处理,然后在敷设管道。
2)SRTP管:管材对管沟开挖条件要求较低,可在沟槽外施工,施工简单方便,管材施工后放置管沟槽即可,管材下沟不需大型辅助设备辅助;若在管沟槽内施工,只需按标准开挖沟槽,不需多开挖工作面,开挖量比不挖工作量基本一样,管材为柔性管材,可蜿蜒敷设,管地基无需平整处理。
3)结论:球墨管和SRTP管都在沟槽内施工时,球墨管沟槽开挖量比SRTP管至少高出50%以上,还需进行管沟槽平整处理;而SRTP管可在沟上施工,比球墨管管沟槽开挖至少节省70%以上,可有效减少管沟槽的开挖量,在管沟槽开挖方面比球墨管可节约大量费用。
3、施工周期每天工作以8小时为例,施工班组每天工作量:1)球墨管:管材为承插连接,使用施工人员数量最多,还需借助大型机械设备操作,管材定尺最长为6米,导致管材每天施工速度较慢。
2)SRTP管:管材每天施工所用施工人数比球墨管少,管材定尺以12米为例SRTP管每天施工速度是球墨管的1.3-1.6倍以上,管材定尺以17米为例SRTP管每天施工速度是球墨管的1.9-2.3倍以上,SRTP管的施工周期比球墨管至少可提高1.3-1.9倍以上,这还不包含每天节省的人工费及大型机械费用。
3)综合比较,在施工周期方面使用SRTP管材,可节约大量施工费用,性价比最高。
4、施工中的管道附属构筑物1)球墨管:管材施工沿程需根据地形、转角等设置多处支墩。
在垂直或水平方向转弯处设支墩,根据管径、转角、工作压力等因素经计算确定支墩尺寸。
2)SRTP管:管材为柔性管材,无需设置支墩。
3)综合比较,SRTP管材在施工中比球墨管可节省大量设置支墩的安装费用。
5、使用寿命1)球墨管:管材长时间使用易老化、生锈,因管壁光滑度不够,前期主要依靠管材内壁涂层的维持,如输送介质中杂质较多,摩擦系数增大,则防腐层和使用寿命将会降低,管材采用橡胶圈柔性接口,长期使用胶圈易老化变形,使用寿命降低,管材使用年限一般不超过25年。
2)SRTP管:管材内外壁光滑,管体含有2-2.5%均匀分布的碳黑,不会因遭受紫外线辐射而损害,能够使其在室外露天存放或使用,管材采用双密封连接,焊口安全系数高,强度均大于管体本身强度,确保管材使用年限为50年。