球墨鑄鐵管資料

1、資料資料離心球墨鑄鐵管離心球墨鑄鐵管（下稱球鐵管）具有鐵的本質(zhì)，鋼的性能，高強(qiáng)度、高延伸、耐腐蝕，是城市供水和低壓供氣的首選管材。球鐵管是供水管網(wǎng)中使用量最多的一種管材，球鐵管自20世紀(jì)40年代發(fā)明至今近60年歷史。國外從二十世紀(jì)六十年代以來就得到迅速的發(fā)展，目前世界的球鐵管產(chǎn)量約800萬t,其中歐洲160萬噸，北美250萬噸，南美25萬噸，中東20萬噸，澳洲10萬噸，亞洲330萬噸。一、國內(nèi)外生產(chǎn)概況：國外生產(chǎn)概況：國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家從六十年代開始逐漸淘汰了普通灰口鑄鐵管，普遍采用了球鐵管，法國莫松橋公司、日本久保田公司為世界上規(guī)模較大，技術(shù)先進(jìn)的球鐵管生產(chǎn)廠家。目前國外球鐵管鑄造技術(shù)主要是采

2、用的水冷金屬型離心鑄管技術(shù)；對大口徑管用熱膜法或樹脂砂襯離心鑄造技術(shù)。國內(nèi)生產(chǎn)概況：據(jù)不完全統(tǒng)計，原有鑄鐵管生產(chǎn)廠家達(dá)200多家，絕大多數(shù)廠家是用連續(xù)鑄造工藝。1983年，邢臺鋼鐵廠首先引進(jìn)了熱模離心鑄管工藝。1998年，新興鑄管集團(tuán)公司利用自主技術(shù)開發(fā)的特大型熱模離心球墨鑄鐵管生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)出了長8000mm，直徑為2000mm的球墨鑄鐵管，應(yīng)用于太原引黃工程。近10多年來，我國鑄鐵管廠家進(jìn)行了技術(shù)改造，鑄造方法由連續(xù)鑄造轉(zhuǎn)向離心鑄造，連續(xù)鑄造工藝已基本被淘汰。尤其是進(jìn)入90年代，我國離心球墨鑄鐵管進(jìn)入高速發(fā)展階段，目前我國已經(jīng)明令淘汰灰鑄鐵管，給離心球墨鑄鐵管帶來良好的發(fā)展機(jī)遇，至2007

3、年國內(nèi)生產(chǎn)廠家約30余家，110多臺離心機(jī)，口徑DN802200mm，產(chǎn)能約300萬噸。2006年離心球墨鑄鐵管和球鐵管件的出口量已達(dá)43.48萬t，使我國球鐵管鑄造技術(shù)，已趕上及達(dá)到國際先進(jìn)水平。二、優(yōu)良的性能球鐵管具有鐵的本質(zhì)，鋼的性能，高強(qiáng)度、高延伸、耐腐蝕，是當(dāng)今世界安全可靠用于輸水供氣的最佳選擇。國內(nèi)有關(guān)部門對1988年至1990年間30個主要城市供水管材發(fā)生的爆管、斷管、泄漏等事故進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果表明：平均事故率球鐵管0.14次/Km，灰鑄鐵管0.55次/Km，鋼管0.5次/Km。預(yù)應(yīng)力管0.54次/Km，石棉水泥管1.72次/Km，塑料管4.68次/Km。球鐵管平均事故率最低

4、，是灰鑄鐵管和鋼管平均事故率的1/4，是塑料管平均事故率的1/33。規(guī)格試驗壓力/MPa延伸率/%規(guī)格試驗壓力/MPa延伸率/%803005.010110020002.573506004.010220026001.8770010003.210名稱總長度（km）發(fā)生事故（次）平均事故率（次/km）總次數(shù)爆管折管口漏其它球墨鑄鐵管163.1424一一1950.14灰口鑄鐵管22054.471220911572234468941290.55鋼管775.504572357812960.59預(yù)應(yīng)力砼管2587.321394108599093180.54石棉水泥管98.70172289819251.72塑

5、料管318.7114948492103111244.68表119881990年間30個城市使用幾種管材發(fā)生事故的情況1、優(yōu)異的綜合力學(xué)性能a）球鐵管最小試驗壓力、延伸率和爆破水壓表2球鐵管最小試驗壓力和延伸率表3不同管徑的爆破水壓DNK9管最小壁厚（mm）P1(bar)P2(bar)804.84112401004.83411921504.82371382004.91851093005.6144924006.4125865007.2114826008.0106797008.8100778009.6957590010.49274100011.29074120012.88672140014.4837

6、1160016.08171180017.67970200019.27870注：Pl-最小壁厚爆破水壓，抗拉強(qiáng)度420MPaP2-最小壁厚減2mm爆破水壓，抗拉強(qiáng)度420MPab）離心球墨鑄鐵管和鋼管比較。項目離心球墨鑄鐵管鋼管抗拉強(qiáng)度/Pa三4.2X1084.0207X108水壓試驗/Pa三3.9227X1083.9227X108伸長率/%三1024耐腐蝕性能好差表4力學(xué)性能比較比較可知，離心球墨鑄鐵管的耐腐蝕性能優(yōu)于鋼管，實踐應(yīng)用證明，離心球墨鑄鐵管使用壽命基于不同的使用條件可達(dá)50100年，是鋼管的35倍。管材優(yōu)點缺點球鐵管1、耐內(nèi)壓強(qiáng)度咼且能耐腐蝕；2、富有強(qiáng)韌性，耐沖擊強(qiáng)度大；3、機(jī)械

7、接頭的可撓性與伸縮性；4、接頭施工方便；5、對于正常條件的土壤，無需再作專業(yè)的砂土管基，并且可使用掘出的土壤回填；6、霎頭種類多。1、彎頭、三通處需打水泥固定臺防護(hù)。鋼管1、耐內(nèi)壓強(qiáng)度咼；2、富延展性，耐振動及沖擊；3、接頭可焊成一體，無須防止脫離。1、容易腐蝕；2、接頭焊接、敷設(shè)防銹層費(fèi)時，費(fèi)用較咼，涌水地帶施工困難；3、為抵抗溫度變化，需設(shè)置可撓管；4、大口徑管容易鹿茸平；5、由于接頭鋼性，克服變形需使用沙子鋪底，且要求用細(xì)沙回填并夯實。表5球鐵管、鋼管的總體特點對比鋼管在安裝施工時采用現(xiàn)場焊接，為剛性聯(lián)接。這種聯(lián)接方式使本來就很棘手的防腐技術(shù)更增加了難度，防腐質(zhì)量難以保證。同時鋼管焊接后

8、形成一條很資料長的導(dǎo)電體，在城鎮(zhèn)地下雜散電流和泄漏電流作用下，使鋼管產(chǎn)生電腐蝕現(xiàn)象加劇了對鋼管的腐蝕速度。這就是鋼管埋于地下壽命只有1525年的主要原因。如果將鋼管埋于腐蝕性強(qiáng)的土壤中，其壽命會更低。c）離心球墨鑄鐵管與塑料管部分性能對比表6球鐵管與塑料管的部分性能對比管子公稱內(nèi)徑mm100200300400500600700800壁厚mm球鐵管8.19.09.910.811.7塑料管6.312.820.125.531.740.245.351.0重量kg/m球鐵管15.832.353.880.3111.5147.0187.1232.0塑料管2.088.2221.234.052

9、.584.4107.0136.0使用壓力MPa球鐵管5.05.05.04.04.04.03.23.2塑料管0.68壓力穩(wěn)定性球鐵管使用壓力基本與年限及常規(guī)介質(zhì)溫度無關(guān)塑料管隨年限與介質(zhì)溫度提高，使用壓力明顯下降熱膨脹系數(shù)球鐵管11.5x10-6.K-1塑料管標(biāo)準(zhǔn)要求12.53x10-4.K-1，國外0.62.0 x10-4.K-1管線必須考慮溫度補(bǔ)償塑料管的允許使用的壓力是隨著使用年限的增長和介質(zhì)溫度的提高而降低。塑料管線被鼠類啃咬釀成事故的現(xiàn)象也是時有發(fā)生的。而這些缺陷對于離心球墨鑄鐵管材來說是不存在的。d）離心球墨鑄鐵管與peep管對比表7球鐵管與PCCP管的比較管子種類球墨鑄鐵管peep

10、管備注承壓能力10.60.7單位重量13以DN1200為例，前者為420.1Kg/m,后者為1229Kg/m運(yùn)輸中損傷01015%柔性接頭轉(zhuǎn)角35。最大1.50對地基要求低要求砂基或混凝土基，且平整PCCP管不適合于復(fù)雜地形注：以球墨鑄鐵管為基準(zhǔn)進(jìn)行對比水泥管價廉、耐腐蝕，過去曾用于輸水，近期主要用于污水的輸送上。但與球墨鑄鐵管相比，它仍有很多不足之處e）管材的管體強(qiáng)度對比表8不同種管材的壁厚編號管子種類管子壁厚（mm）水泥砂漿厚度（mm）1球鐵管8.52球鐵管7.03水泥砂漿內(nèi)襯球鐵管8.56.04水泥砂漿內(nèi)襯球鐵管7.06.05高級鑄鐵管11.56鋼管6.010小于130由向偏移角為360

11、0,不小于230；52、抗震防凍球鐵管具有較封柔性接口的特L，對于DN350資料壓能力和一定的延伸率，又采用柔性接口,橡膠圈密5,對于DN40DN300,不小、于330對于DN700DN2600，不,T型柔性接口是滑入式接口的型式之一，該接口具有比剛性連接的管材更適應(yīng)于管基局部不均勻沉降的特點，具有良好的密封性、延伸性，根據(jù)管徑的不同，管子偏轉(zhuǎn)角可達(dá)到14度，能吸收因地基沉降而產(chǎn)生的應(yīng)力，避免管道破裂，接口的設(shè)計允許一定拔出量，可以補(bǔ)償管線的熱脹冷縮，因此管線具有柔性結(jié)構(gòu)，輸水供氣的安全可靠性大大提高，并且具有較強(qiáng)的抗震和防基礎(chǔ)下陷的能力，以及防止雨凍的現(xiàn)象。球墨鑄鐵管的接口類型較多，如果設(shè)計

12、一條管線，可根椐地質(zhì)報告提供的情況,在管基土壤抗垂直承載力特差的局部地段，且置換也達(dá)不到設(shè)計要求時,在該地段設(shè)計時，可考慮選用一部分抗地基變動能力較強(qiáng)的自錨柔性滑入式接口的球管，這種接口的球管功能是使管線形成一種鏈?zhǔn)綐?gòu)造，從而在地基不良，發(fā)生大地震地情況下也能安全使用。表9不同管徑的允許拔出量規(guī)格拔出量/mm規(guī)格拔出量/mm8018600191002170034150278003920025900492502810005330028110061350281200704002114008245031150086500241600921979年6月12日宮城大地震后，日本自來水協(xié)會報告中F的各種管

13、材發(fā)生事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表明球墨鑄鐵管損耗率最低（見表15）。表10地震對各種管材損耗率統(tǒng)計表管材球墨鑄鐵管鋼管灰口鑄鐵管PVC管每公里管道損耗率0.041.24。170.173、耐腐蝕性能好，使用壽命長球鐵管的耐腐蝕性主要取決于兩個方面：一是其金相組織中的球狀石墨質(zhì)點形成一個惰性保護(hù)層，成為一個阻止進(jìn)一步向內(nèi)腐蝕的屏障，從而大大減緩資料資料了化學(xué)腐蝕的速度：二是接口的密封采用橡膠圈密封，它又起到了管與管之間絕緣體的作用，防止了長電流的形成，使電腐蝕現(xiàn)象大大減弱。由于抗腐蝕能力的提高，也使球鐵管的使用壽命延長至50100年。1）球墨鑄鐵管本體在海水中的耐腐蝕性：浸入海水并進(jìn)行機(jī)械攪拌，鋼管的腐蝕速

14、度是球墨鑄鐵管的2倍，球墨鑄鐵管隨著時間的延長腐蝕速度降低，而鋼管不存在這種情況。管子種類不同浸入時間腐蝕量毫克/平方分米/天毫米/年進(jìn)入時間90天180天360天90天180天360天球墨鑄鐵管24.0220.0810.066灰鑄鐵管24.916.414.50.1270.0830.073鋼管30.220.727.30.1400.0970.130表11幾種管材的海水腐蝕比較離心球墨鑄鐵管比其他材質(zhì)的鑄管，具有更好的耐腐蝕性能。2）球墨鑄鐵管本體大氣腐蝕試驗：ASTM（美國材料與試驗協(xié)會）在農(nóng)村、海岸和工業(yè)等不同地區(qū)進(jìn)行的球鐵和鋼的大氣腐蝕試驗也呈現(xiàn)出相似的規(guī)律。表12不同

15、管材在不同地區(qū)的大氣腐蝕比較試驗地區(qū)農(nóng)村地區(qū)（微克/平方分米/天）海岸地區(qū)（微克/平方分米/天）工業(yè)地區(qū)（微克/平方分米/天）試驗地點StateCollegePointKeyesCalifKureBeackN.CNewyorkN.JE.Chicagolnd試樣種類狀態(tài)1年3年1年3年1年3年1年3年1年3年鐵素體球鐵鑄態(tài)9.01.04.82.2鐵素體球鐵加工2.29.05.08.81.013.51.7珠光體球鐵鑄態(tài)6.21.411.32.07.014.32.3珠光體球鐵加工5.08.23.07.

16、0低碳鋼軋制9.73.024.421.73.414.73.83）球墨鑄鐵管防腐措施：管道埋設(shè)在土壤中首先受到土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響，土壤的物理化學(xué)性質(zhì)包括土壤性質(zhì)、土壤類別、比電阻、含水量、PH值、植物根系、雜散電流及干擾電流和微生物繁殖情況等。從防腐機(jī)理上可將防腐涂層分為積極性防腐涂層和被動性防腐涂層。積極性防腐涂層防腐原理可分兩種：其一，改變其保護(hù)表面的電極電位，如水泥砂漿涂層可升高金屬表面電極電位使其鈍化而不易被腐蝕；其二，降低涂層的電位使其低于管子金屬表面，達(dá)到保護(hù)金屬表面的目的（犧牲陽極）；被動防腐是將金屬與其腐蝕環(huán)境隔絕，防腐效果取決于防護(hù)

17、材料的電絕緣性能和水密性。球鐵管在在產(chǎn)品出廠時，已經(jīng)做好了防腐涂層，傳統(tǒng)的防腐工藝包括球鐵管外表面噴金屬鋅和涂瀝青。噴鋅加瀝青防護(hù)層具有兩個相輔相成的防腐機(jī)理。其一，鋅層的均勻腐蝕在鑄管表面形成穩(wěn)定的鋅鹽保護(hù)層，即使在金屬鋅完全消耗后，鋅鹽保護(hù)層也能為管子表面提供長時間的有效防護(hù)；其二，鋅與鐵之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流作用使破損涂層產(chǎn)生自我修復(fù)機(jī)能。在施工時，不必再做額外的防腐，可以直接安裝。另外，可根據(jù)用戶的不同要求，提供不同內(nèi)外涂層如外涂層：鋅環(huán)氧防腐漆外涂層、聚乙烯套、聚乙烯覆膜管、聚氨酯涂層、鋅鋁粉瀝青漆、鋅冷纏帶、鋅鋁合金環(huán)氧樹脂涂層、預(yù)裝隔熱層等；內(nèi)涂層：水泥砂漿內(nèi)襯、水泥砂漿內(nèi)襯

18、封面涂層、聚氨酯內(nèi)襯、環(huán)氧樹脂內(nèi)襯、環(huán)氧陶瓷內(nèi)襯等。4、施工簡便、綜合工程造價經(jīng)濟(jì)鋼管可有整個系列尺寸范圍的產(chǎn)品，在性能上無疑是球墨鑄鐵管的競爭對手。它已被廣泛采用于供水業(yè)中，有的單獨(dú)使用，有的和其它管材配合使用。但鋼管供水線的綜合成本限制了它的應(yīng)用。表3是日本久保田公司試驗DN1000以下的球鐵管與鋼管的對比的結(jié)果。表13球墨鐵管與焊接鋼管對比試驗結(jié)果材質(zhì)材料費(fèi)施工費(fèi)維修費(fèi)漏水率/公里年球鐵管10050600100.01鋼管901001000.3表14國內(nèi)某工程不同方案造價（元米）比較萬案灰口鑄鐵SDRII聚乙烯管鋼管K9級球鐵管項目管DN300申315x28.6申325x8DN300管材費(fèi)

19、254.45463.80218.89275.52管件費(fèi)12.72230.1910.9413.77安裝費(fèi)17.4031.4011.4031.40防腐費(fèi)127.42合計284.52518.40388.65303.69使用壓力，MPa0.4使用壽命，年30502050鋼管安裝時采用焊接。這種連接方式，也使本還是問題的防腐技術(shù)增加了難度。天津1983年引灤工程使用兩條鋼管供水線，由于沒采用昂貴的陰極保護(hù)，而只使用“三油二布”石油瀝青防腐，現(xiàn)由于沿線地理環(huán)境惡化（水質(zhì)的PH值在5.56.0,土壤比電阻410QM及細(xì)菌腐蝕），以及難于維修等原因，防腐層已老化，無防腐作用可言，管壁平均減薄

20、0.5mm,在焊縫周圍有達(dá)直徑15mm的深坑,坑深大于7mm，即年腐蝕0.4mm。原管壁厚1820mm，若再不采取額外措施，其壽命為25年。5、接口型式球鐵管接口型式種類很多，接口為整體鑄造，可滿足不同的需要，每種接口在應(yīng)用之前，必須經(jīng)過嚴(yán)格的型式試驗：表15不同管徑的接頭安全性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格DN80DN200DN400DN800DN1600PFA(bar)8562423227PMA(bar)10274513832PEA(bar)107100564337偏轉(zhuǎn)角3o303o302o301o301o30注：PFAPMAPEA表16球鐵管接頭安全性型式試驗方法試驗項目試驗要求試驗條件1正內(nèi)靜水壓力試驗壓力

21、：（1.5PFA+5）bar保壓時間：2h無可見滲漏接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應(yīng)力接口最大尺寸公差最大偏轉(zhuǎn)角2.負(fù)內(nèi)壓試驗壓力：一0.9bar保壓時間：2h試驗期間最大壓力變化：0.09bar接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應(yīng)力接口最大尺寸公差最大偏轉(zhuǎn)角3.正外靜水壓力試驗壓力：2bar保壓時間：2h無可見滲漏接口最大尺寸公差直線排列接口施加剪切應(yīng)力4循環(huán)內(nèi)壓24000次循環(huán)試驗壓力：PMA(PMA+5)bar之間無可見滲漏接口最大尺寸公差直線拔出接口施加剪切應(yīng)力注：PFA允許工作壓力。部件在持續(xù)運(yùn)行中能承受的最大靜水壓力水壓。PMA-最大允許工作壓力。部件在運(yùn)行中能經(jīng)常承受的最

22、大壓力，包括沖擊壓。PEA-最大允許現(xiàn)場試驗壓力。為保證管線的完整和密封性，新安裝的部件在相對短的時間內(nèi)能承受的最大試驗靜水壓力。目前常用的接口T型接口柔性滑入式接口、柔性機(jī)械式K型接口、自錨式防滑脫接口、U型接口、頂管等圖2柔性滑入式接口圖3機(jī)械柔性接口訕*呼讎址翌咱氾泌姿曲巒述緲妙圖4自錨式防滑脫接口圖5U型接口Cemenlmixtvlining圖6TD型頂管三、當(dāng)前城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)組成狀況當(dāng)前城市供水管網(wǎng)組成狀況，預(yù)示著球鐵管的發(fā)展前景，我國城市供水管網(wǎng)中，鑄鐵管占80以上，近幾年逐漸淘汰了灰鑄鐵管，大量使用球鐵管。我國臺北市至1996年敷設(shè)3412km管道中，球鐵管占84.82%。日本東京

23、市城市供水管網(wǎng)中，球鐵管約占90%。美國近幾年內(nèi)，年安裝供水管道23萬km,球鐵管占47.7%。有關(guān)部門在2002年對全國592個城市供水使用管材進(jìn)行了統(tǒng)計，球鐵管占10.05%，灰鑄鐵管占41.70%，鋼管占14.96%，預(yù)應(yīng)力管占9.50%，石棉水泥管占0.83%，塑料管占8.80%。統(tǒng)計情況說明：10年來，雖然使用球鐵管的增長速度很快，正經(jīng)歷著由球鐵鑄管代替灰鑄鐵管的轉(zhuǎn)變，但是球鐵管在實際使用中，所占比重仍然偏低。與中國臺灣、美國、英國、法國、德國、日本相比，還有很大的市場發(fā)展空間。國內(nèi)有關(guān)部門對1993年至2003年全國30個主要城市供水管材實際使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計。1993年全國30個

24、主要城市共鋪設(shè)球鐵鑄管163Km,2003年30個城市共鋪設(shè)球鐵鑄管4595Km，增長了28.2倍，而灰鐵管只增長了2.8倍，塑料管增長了16.6倍。統(tǒng)計結(jié)果說明，球鐵鑄管正逐步成為城市供水和低壓供氣的首選管材。表17日本鑄鐵管比例變化情況年份1965197019751980灰鐵管（噸）193535260060773013730球鐵管（噸）29935502408521453752701球管比例（）13.465.998.598.2在建設(shè)部城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃中DN300DN1000mm,球墨鑄鐵管是理想的管材，確定這個規(guī)格段的球鐵鑄管作為今后城市供水管網(wǎng)的主要管材。在建設(shè)部城市供水行業(yè)2010年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)也指定球墨鑄鐵管是未來供水行業(yè)的主導(dǎo)管材。球墨鑄鐵管以其優(yōu)良的機(jī)械性能、安裝簡易密封完美的接頭方式以及適用廣泛的防腐措施，越來越得到市場的認(rèn)同。四、球鐵管在自然災(zāi)害中的優(yōu)異表現(xiàn)2008年初湖南發(fā)生凍雨自然災(zāi)害期間，長沙水司進(jìn)行了各種管道損壞搶修3001處，統(tǒng)計結(jié)果表明3001處中球墨鑄鐵管無一處，充分顯示了球墨鑄鐵管柔性接口熱脹冷縮性適應(yīng)能力。據(jù)經(jīng)濟(jì)參考報平時工夫到災(zāi)時損失小，南昌“大災(zāi)無大礙”報道，高起點是財富，低起點是包袱