黃河鋒

摘 要：城市居民的生活、工業(yè)的運轉(zhuǎn)都離不開水，因此國家在全國范圍都鋪設(shè)有發(fā)達(dá)的地下供水管網(wǎng)系統(tǒng)。由于供水系統(tǒng)均采用高壓供水，這樣就會導(dǎo)致在管件接口處發(fā)生漏水現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計我國一年因為管網(wǎng)漏水導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億，因此對供水管網(wǎng)連接防漏問題的研究非常重要。在我國的供水管網(wǎng)中，主要采用了球墨鑄鐵管與鋼管的連接方式，那么如何保證兩者連接的密封性？文章將對兩者進(jìn)行分析，給出各自連接建議，并分析二者之間連接的方式，給出兩者安全高效密封連接的方法建議。

關(guān)鍵詞：管網(wǎng)；漏水；球墨鑄鐵管；鋼管；連接

供水管網(wǎng)的漏失問題一直是供水公司致力于解決的經(jīng)濟(jì)損耗問題，同時也是在國家提出保證居民安全健康用水政策前提下亟待解決的問題。根據(jù)《2013年城市供水年鑒》的數(shù)據(jù)顯示，我國600多座城市在2012年中供水管線的物理凈漏失率高達(dá)15.78%，這比國家規(guī)定的12%以下的城市管網(wǎng)凈漏失率標(biāo)準(zhǔn)高出了33.3%。根據(jù)年鑒統(tǒng)計，2012年全國城市居民生活供水系統(tǒng)的總漏失量高達(dá)6.0×109m3，根據(jù)全國各地供水市場價格1.50元/m3計算，我國因為城市管網(wǎng)供水系統(tǒng)漏失導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失超過60億元，這項損失統(tǒng)計僅為保守估計，實際損失可能會超過100億元。如果考慮全國重型企業(yè)的工業(yè)化用水供水系統(tǒng)漏失，全國因為供水管網(wǎng)漏失損失將會達(dá)到驚人的200億元以上。因此針對供水系統(tǒng)中管件接頭連接密封性問題的研究十分必要及重要。

1 球墨鑄鐵管特性分析

1.1 制造工藝

球墨鑄鐵管的鑄造方式為離心鑄造，主要應(yīng)用了專用設(shè)備“離心球墨鑄鐵機(jī)”的高速離心作用，離心所用的鐵水為18號以上鑄造鐵水與球化劑的混合體系。球墨鑄鐵管又被稱為球館、球鐵管和球墨鑄管等。

1.2 主要性能

當(dāng)球墨鑄鐵管的球化率被控制在180%時，管柱的機(jī)械性能得到了很好的改善，具備優(yōu)良的防腐性能，延展性得到大大提升，密封效果良好，可以進(jìn)行方便的安裝施工。根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，其最小的抗拉強(qiáng)度為420/Mpa，最小屈服強(qiáng)度為300/Mpa，最小延伸率為7%。在低壓管網(wǎng)中可保持較長的使用壽命及安全性，但是不適用于高壓管網(wǎng)，在進(jìn)行高壓測試時出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

1.3 連接建議

球墨鑄鐵接口形式可選用油麻或者“O”形橡膠圈作為嵌縫材料進(jìn)行嵌縫，現(xiàn)在部分施工操作為了追求更好的密封效果，在嵌縫材料的選擇上多數(shù)采用了“O”形橡膠圈，因為采用“O”形橡膠圈進(jìn)行嵌縫可以使縫隙更加細(xì)微均勻，并且其具備一定的防水性，在外層密封材料的保護(hù)下，使得此種密封組合具備良好的密封性能。接口密封建議選用三元乙丙“O”形橡膠圈配以環(huán)氧樹脂內(nèi)外涂層、聚氨酯內(nèi)外涂層、PE膜涂層等[3]。

2 鋼管特性分析

2.1 制造工藝

鋼管的種類繁多，針對不同類型鋼管的制造工藝各不相同，當(dāng)前主要采用的供水鋼管為不銹鋼管或內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管。不銹鋼管主要分為兩大類：無縫管和焊管。無縫鋼管根據(jù)制造工藝可分為熱（冷）軋管、冷拔管和擠壓管，焊管分為直縫焊管和螺旋焊管等。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管可以理解為在鋼管內(nèi)壁附加了一層薄壁不銹鋼管的復(fù)合型雙層金屬管。

2.2 主要性能

不銹鋼管避免光滑，具備耐磨損自保護(hù)功能，延展性及韌性俱佳，最值得稱道的是它所具備的的良好的耐化學(xué)性能、耐酸性能及耐堿性能。由于其密度較低，在同尺寸管線中重量較輕，安裝施工簡便。

2.3 連接建議

相對于其他管件，不銹鋼管的連接方式較多，除了傳統(tǒng)連接方式，還有壓縮式、壓緊式、活接式、推進(jìn)式、推螺紋式、承插焊接式、活接式法蘭連接、焊接式等。以上連接方式可根據(jù)不同的施工環(huán)境進(jìn)行合理選擇，前提都是保證安裝的簡易性及可靠性。在接口的密封性施工方面，建議選用硅橡膠、丁腈橡膠和三元乙丙橡膠材質(zhì)類密封圈或密封墊。

3 管件連接方法探析

3.1 管件連接方式介紹

目前國內(nèi)的管道連接方式主要有：螺紋連接、法蘭連接、焊接連接、承插連接、粘合連接等。螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡單，連接及拆卸方便可靠的優(yōu)點，但是有些管件材料本身不適合螺紋加工，因此螺紋連接方式尤其材料局限性，并且其密封性不夠理想。法蘭連接被廣泛的應(yīng)用到在鑄鐵管、襯膠管、非鐵金屬管和法蘭閥門等的連接上，具有承壓能力強(qiáng)、密封性能好的優(yōu)點。焊接連接一般適用于同材質(zhì)材料之間的連接，承壓能力較差。承插連接分為剛性連接及柔性連接，剛性連接具備密封性能優(yōu)異的特點，柔性連接具備抗震性能優(yōu)異的特點。粘合連接僅適用于接口承力不大的情況，并且對連接面的面積及粗糙度都有要求。

3.2 球管與鋼管的連接方式探析

在當(dāng)前城市管網(wǎng)中球墨鑄鐵管與鋼管的結(jié)合使用十分普遍，兩者的結(jié)合能夠在復(fù)雜地形的管網(wǎng)鋪設(shè)中凸顯出其優(yōu)勢。二者的連接方式主要有以下三種。

3.2.1 K型機(jī)械接口

接口配件的規(guī)格在DN400以下時適宜選用K型機(jī)械接口，當(dāng)球管規(guī)格在DN300以下時我們應(yīng)該選用機(jī)械接口形式。K型機(jī)械接口在實際施工中安裝迅速，因為采用的是新舊管道的碰接方式，可以快速完成，避免因為長時間停水造成的經(jīng)濟(jì)損失。但是K型機(jī)械接口的缺點也是顯而易見的，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)水壓過高時，容易造成機(jī)械接口的移位而產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。因此在進(jìn)行K型機(jī)械接口安裝時，要對接口進(jìn)行緊固處理，保證接口不會產(chǎn)生水利壓力導(dǎo)致的移位現(xiàn)象。

3.2.2 油麻膨脹水泥接口（剛性接口）

此方法適用于球管規(guī)格為DN300以上情況，連接常規(guī)方式為鋼制雙套。采用該接口方法較耗費勞力，因為是采用了水泥固結(jié)連接，因此其柔性極差，當(dāng)施工位置處開溝槽地基層不穩(wěn)定及回填溝槽的質(zhì)量不過關(guān)，都會引起大載荷情況下使接口斷裂的損壞的事故發(fā)生。并且因為接口材料選用了水泥，也要考慮水泥本身的固結(jié)時長是否會影響正常的工期。

3.2.3 鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換法（柔性接口）

鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換法是利用承插原理，在鋼管外連接一卷板鋼管，同時在該卷板鋼管上焊接鋼管（該鋼管與球管插口外徑相同）。該方法最大的優(yōu)點就是安裝快速方便，具備一定抗震能力。

4 總結(jié)及建議

文章對供水管網(wǎng)的漏水問題進(jìn)行了調(diào)研，指出了因供水管網(wǎng)接頭密封性差原因?qū)е碌慕?jīng)濟(jì)損失是巨大的，必須予以重視，并以此為背景對國內(nèi)外管件的常規(guī)連接方式進(jìn)行了調(diào)研，指出了管件連接的幾種方式：螺紋連接、法蘭連接、焊接連接、承插連接、粘合連接等。從制造工藝、主要性能兩方面對球墨鑄鐵管及鋼管的特性進(jìn)行了分析，并給出了兩種管材的連接方式建議。對國內(nèi)管件的連接方法進(jìn)行了探析，針對球管與鋼管的連接問題，給出了三種連接方式建議。

文章的主要結(jié)論如下：

4.1 球墨鑄鐵管接口密封建議選用三元乙丙“O”形橡膠圈配以環(huán)氧樹脂內(nèi)外涂層、聚氨酯內(nèi)外涂層、PE膜涂層等。

4.2 鋼管接口的密封建議選用硅橡膠、丁腈橡膠和三元乙丙橡膠材質(zhì)類密封圈或密封墊。

4.3 球墨鑄鐵管與鋼管推薦連接方式：K型機(jī)械接口、油麻膨脹水泥接口（剛性接口）、鋼制標(biāo)準(zhǔn)管轉(zhuǎn)換接口（柔性接口）。

參考文獻(xiàn)

[1]張磊，韓陽，范量.淺析球墨鑄鐵管在城市管道中的應(yīng)用及前景[J].山西建筑，2008，14：31-33.

[2]牛冰.談球墨鑄鐵管在工程中應(yīng)用的優(yōu)勢[J].廣東建材，2005，11：35-36.

[3]王建德.淺談球墨鑄鐵管的性能及施工要求[J].中華民居（下旬刊），2014，02：361.

[4]李亞維.關(guān)于球墨鑄鐵管的安裝之我見[J].科技資訊，2008，05：35.