備選管材經(jīng)濟(jì)分析

PAGEPAGE2永昌積水復(fù)合材料有限公司2009-10-19隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及水資源的短缺和不均勻的儲(chǔ)量，國(guó)際國(guó)內(nèi)的輸水調(diào)水工程越來(lái)越多，管道輸送成為其中重要的一種方式，而在管道輸水工程中，管材的選擇成為關(guān)鍵，它既決定整個(gè)工程的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，也對(duì)工程的投資有重要的影響。因此，在這里對(duì)玻璃鋼管，PCCP管，鋼管，球墨鑄鐵管等四種管材進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比，供大家參考：一、管材性能比較耐腐蝕性方面。玻璃鋼夾砂管道為一種天然耐腐蝕管材，主要原材料是高分子成份的不飽和聚酯樹(shù)脂和礦物質(zhì)成份的玻璃纖維，它能有效地抵抗酸、堿、鹽等介質(zhì)的腐蝕和未經(jīng)處理的生活污水和工業(yè)污水、腐蝕性土壤和化工廢水及眾多化學(xué)液體的侵蝕，不需要進(jìn)行任何防腐處理即可在強(qiáng)腐蝕條件下長(zhǎng)期使用，設(shè)計(jì)使用壽命最低50年。而PCCP管材耐腐蝕性能較差，在運(yùn)行使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，管道在安裝運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行陰極保護(hù)，特別是PCCP管的鋼套筒和鋼制接頭處的PH值不同會(huì)加速接頭處的腐蝕，直接導(dǎo)致接頭漏水和爆管，以下為PCCP管道腐蝕機(jī)理圖：鋼筒被腐蝕產(chǎn)生PCCP管身滲漏鋼筒鋼管與PCCP管有同樣的腐蝕問(wèn)題，即使在加強(qiáng)級(jí)防腐的情況，也不能保證沒(méi)有防腐漏點(diǎn)，而成為最先被腐蝕的地方。球墨鑄鐵管因耐腐蝕性能次于玻璃鋼管，優(yōu)于PCCP管和鋼管。水力學(xué)性能方面。玻璃鋼夾砂管的糙率系數(shù)為0.0084，PCCP管的糙率系數(shù)為0.013。經(jīng)測(cè)試，玻璃鋼夾砂管的水流摩阻力系數(shù)為0.00915，PCCP管的為0.0232。由此可以看出玻璃鋼夾砂管道能顯著減少沿程的流體壓力損失。對(duì)于相同管徑的管網(wǎng)，使用玻璃鋼夾砂管道可比PCCP管道節(jié)省泵送費(fèi)用40%左右；在輸送能力相同時(shí)，采用玻璃鋼管道可比PCCP管道管徑可減少10%～25%，例如PCCP管用DN2000和DN1800，玻璃鋼夾砂管只需用DN1800和DN1600即可，用從而減少土方開(kāi)挖量，降低施工費(fèi)用；對(duì)于集中式或間歇式供水，采用玻璃鋼管道可比PCCP管道節(jié)省1/3左右的泵送時(shí)間和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。鋼管的糙率系數(shù)低于PCCP管，高于玻璃鋼管，取值0比較合格。球墨鑄鐵管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)與PCCP管內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相同，都是水泥砂漿，且都是離心法制造而成，其糙率系數(shù)也相當(dāng)。據(jù)額河建管局監(jiān)測(cè)，小洼槽倒虹吸DN3100MM玻璃鋼管道復(fù)合糙率大于0.0084。經(jīng)有關(guān)專家分析由于接口部漸擴(kuò)漸縮造成局部水頭損失增加的原因，因此，要保證該管道低糙率特性的發(fā)揮，管道的接口方式優(yōu)化是很重要的課題。管材使用強(qiáng)度方面玻璃鋼管道使用高強(qiáng)度的玻璃纖維和耐腐蝕的高分子成份的不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合而成，其軸向和環(huán)向強(qiáng)度經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其各方面強(qiáng)度性能達(dá)到最佳要求，同時(shí)較高的設(shè)計(jì)安全系數(shù)（一般大于工作壓力的8.4倍以上）使其運(yùn)行安全可靠，在無(wú)外在人為破壞的情況下（如機(jī)械損壞），正常使用50年其物化性能依然不會(huì)發(fā)生較大的變化。而PCCP管道由于其起增強(qiáng)作用的鋼骨架在使用過(guò)程中因電化學(xué)腐蝕作用，其鋼板和鋼筋會(huì)不斷出現(xiàn)生銹腐蝕，一般在使用十幾年以后，強(qiáng)度開(kāi)始隨時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下降，直到破壞，目前對(duì)于PCCP管中存在電化學(xué)腐蝕作用還沒(méi)有徹底的解決方法予以避免。鋼管會(huì)因腐蝕原因，其強(qiáng)度遞減。球墨鑄鐵管的強(qiáng)度變化目前尚無(wú)明確的結(jié)果。（4）環(huán)保性方面。玻璃鋼夾砂管道的內(nèi)襯層采用食品級(jí)不飽和聚酯樹(shù)脂，可確保水質(zhì)符合《GB/T17219生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于輸送和貯存含氯的飲用水及生活用水。除此之外，在避光條件下玻璃鋼管道可以確保自來(lái)水的水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期運(yùn)行管道內(nèi)壁也不會(huì)生苔、結(jié)垢、滋生微生物，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成二次污染，可確保出廠水質(zhì)與管網(wǎng)水質(zhì)無(wú)任何變化。而PCCP管長(zhǎng)期使用后，內(nèi)壁會(huì)生苔、結(jié)垢、滋生微生物，不但會(huì)造成管內(nèi)徑縮小，增加泵送成本，而且對(duì)水質(zhì)造成二次污染。鋼管會(huì)產(chǎn)生銹蝕。球墨鑄鐵管與PCCP管相同。以下圖片供參考。PCCP管道結(jié)構(gòu)圖內(nèi)壁鏡面光滑的玻璃鋼夾砂管道（5）耐磨性方面。玻璃鋼管內(nèi)表面十分光滑，長(zhǎng)期使用后其糙率系數(shù)基本變化不大，而PCCP管在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于其內(nèi)表面水泥顆粒的脫落，結(jié)垢和微生物的滋生，糙率系數(shù)增加較大，兩者的耐磨性能也出現(xiàn)較大的差異，從上圖中可以看出：通過(guò)相同的250000次負(fù)荷循環(huán),球墨鑄鐵—水泥內(nèi)襯管磨損約為8.4mm,石棉水泥管磨損約5.5mm,混凝土管磨損約2.6mm,陶土管磨損約2.2mm,高密度聚乙烯管磨損約0.9mm,而玻璃鋼管表面磨損極小，在大的負(fù)荷作用的情況下，僅為0.3mm，如果在正常的壓力情況下，介質(zhì)對(duì)玻璃鋼管道內(nèi)襯的磨損可忽略不計(jì)。鋼管的磨蝕應(yīng)高于玻璃鋼管和PE管，低于PCCP管和球墨鑄鐵管。球墨鑄鐵管與PCCP管相同。（6）運(yùn)輸安裝方面。玻璃鋼夾砂管道的密度為1.75～1.9g/cm3，與相同壓力、相同管徑的PCCP管材比較，玻璃鋼夾砂管道單位長(zhǎng)度的重量約為PCCP管的15％，如吊裝DN2000MM管徑12米長(zhǎng)的玻璃鋼管需8～10噸的吊車，但吊裝6米長(zhǎng)PCCP管則需要16噸甚至20噸以上吊車才能滿足要求，因此裝卸、運(yùn)輸安裝方面，玻璃鋼管無(wú)需大型的吊裝和運(yùn)輸設(shè)備。而PCCP的裝卸、運(yùn)輸安裝則必須使用大噸位的吊車和重型卡車。單位鋼管重量約為玻璃鋼管的2-4倍（因管徑差異）單位球墨鑄鐵管重量為玻璃鋼管的4-5倍。在管道現(xiàn)場(chǎng)施工安裝上，由于PCCP管道自身重量較重，抗不均勻沉降能力較差，對(duì)一些基礎(chǔ)承載力較差的路段，還必須做混凝土基礎(chǔ)防止管道下沉，又由于PCCP管道接頭為半柔性連接，對(duì)安裝時(shí)的管床基礎(chǔ)要求較高，如管道局部出現(xiàn)基礎(chǔ)下沉，極易造成接頭滲漏，而一旦出現(xiàn)一個(gè)接頭滲漏，相鄰管道因基礎(chǔ)被水浸泡，就會(huì)出現(xiàn)連鎖反應(yīng)而擴(kuò)大接頭滲漏面。與PCCP管道相比，玻璃鋼夾砂管道由于自身重量較輕，再加上其接頭為柔性連接，每個(gè)接頭有1°左右的偏轉(zhuǎn)范圍，因而對(duì)基礎(chǔ)的要求和抗不均勻沉降能力遠(yuǎn)大于PCCP管道。當(dāng)局部出現(xiàn)較輕的不均勻沉降，由于接頭的偏轉(zhuǎn)，可抵消較輕的不均勻沉降對(duì)管道產(chǎn)生的作用力，接頭不會(huì)出現(xiàn)滲漏。鋼管的焊接效率很低，且焊縫處的防腐成為薄弱環(huán)節(jié)，但其抗沉降能力好。在管道安裝效率方面，對(duì)DN1800MM的管道，PCCP管一般每天每個(gè)工作面只能安裝6米長(zhǎng)管道10根，而玻璃鋼管道每根長(zhǎng)達(dá)12米，對(duì)于DN1600MM的管道，每天每個(gè)工作面的安裝量在80～1球墨鑄鐵管自身重，單根長(zhǎng)度為玻璃鋼管的1/2，因此其安裝效率為玻璃鋼管的1/2，且目前的球墨鑄鐵管安裝后無(wú)法做接口小壓試驗(yàn)。以下圖片供參考。玻璃鋼夾砂管道現(xiàn)場(chǎng)試小壓示意圖現(xiàn)場(chǎng)安裝圖片（DN2400玻璃鋼夾砂管道，長(zhǎng)12m,重7.5噸）（7）管材的剛度方面。PCCP管道的剛度最為優(yōu)良，玻璃鋼夾砂管道剛度可以根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)制造，并且以不同的成本滿足各剛度等級(jí)要求，經(jīng)濟(jì)性較好。例如，剛度為7500Pa的玻璃鋼夾砂管道，一般可適用于管頂以上覆土3～4m以內(nèi)的工況條件，而剛度為10000Pa的玻璃鋼夾砂管道，一般可適用于管頂以上覆土6m以內(nèi)的工況條件。玻璃鋼夾砂管道的初始徑向變形率要求在1～3%，50年后變形率不超過(guò)3～５％。設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定玻璃鋼夾砂管道的初始變形率則要達(dá)到２0％而不破壞。玻璃鋼夾砂管道的剛度可根據(jù)覆土深度的不同而進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。以下Sb實(shí)驗(yàn)供參考。長(zhǎng)期抗彎曲變形性能實(shí)驗(yàn)（用于證明玻璃鋼夾砂管道在強(qiáng)腐蝕性條件和受外壓的情況下可使用50年）鋼管的剛度可以通過(guò)管身加肋的方法提高。球墨鑄鐵管的剛度性與PCCP管一樣，是非常好的。 綜上所述，通過(guò)對(duì)PCCP管、玻璃鋼夾砂管、鋼管、球墨鑄鐵管四種管材的對(duì)比分析，玻璃鋼夾砂管在耐腐蝕性、水力學(xué)性能、環(huán)保性、耐磨性及運(yùn)輸安裝方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)，而且管道運(yùn)行過(guò)程與球墨鑄鐵管、鋼管一樣具有快速修復(fù)的便捷性。二、管材經(jīng)濟(jì)性能比較對(duì)于相同流量的玻璃鋼管道與PCCP管道相比，玻璃鋼管道直徑比PCCP管道和球墨鑄鐵管直徑要小兩個(gè)管徑等級(jí)，比鋼管小一個(gè)管徑等級(jí)，其土方開(kāi)挖和土方回填玻璃鋼管道只有PCCP管道和球墨鑄鐵管的百分之七十五左右，鋼管的百分之八十五左右。其施工過(guò)程中的土地占用和地表植被破壞也相應(yīng)地少一些，這樣一些土地的臨時(shí)占用費(fèi)，建筑拆遷費(fèi)和地表綠化費(fèi)也將相應(yīng)比其它三種管道要低百分之十五到二十，以下僅對(duì)玻璃鋼管材、PCCP、鋼管、球墨鑄鐵管的主要的造價(jià)費(fèi)用進(jìn)行比較，結(jié)果如下表：管材種類管材到工地價(jià)格（元/米）土建安裝費(fèi)用（元/米）綜合造價(jià)（元/米）小計(jì)（萬(wàn)元/公里）玻璃鋼夾砂管DN1600278013904170417PCCP管DN1800330018005100510鋼管DN1700433521006435643.5球墨鑄鐵管DN1800800說(shuō)明：（1）上表中管材到工地價(jià)格包括管道價(jià)格、運(yùn)費(fèi)；（2）土建安裝費(fèi)用包括土方開(kāi)挖、管溝墊層制作、土方回填和管道安裝費(fèi)用。（3）玻璃鋼管與PCCP管價(jià)格取自2008年烏市城投公司中介項(xiàng)目招標(biāo)價(jià)格，鋼管、球墨鑄鐵管按市場(chǎng)價(jià)計(jì)算。 從上表分析可知，在各種管材的經(jīng)濟(jì)性比較分析中，玻璃鋼管的綜合造價(jià)最低，使用壽命是各種管材中最長(zhǎng)的，其性價(jià)比為各種管材當(dāng)中最好的。三、生產(chǎn)環(huán)境條件玻璃鋼管道和鋼管為室內(nèi)生產(chǎn)，冬夏均可，PCCP管為室外生產(chǎn)，冬季氣溫寒冷，無(wú)法滿足水溫凝固的養(yǎng)護(hù)要求，球墨鑄鐵管只在內(nèi)地有幾個(gè)工廠生產(chǎn)，受生產(chǎn)環(huán)境，投資技術(shù)等因素影響不宜分散設(shè)廠，故其主要問(wèn)題為運(yùn)輸問(wèn)題。四、目前各種管材的應(yīng)用領(lǐng)域1、玻璃鋼管道玻璃鋼管道主要應(yīng)用領(lǐng)域有長(zhǎng)距離輸水管線、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、工業(yè)特別是食品、化工工業(yè)應(yīng)用廣泛，如新疆庫(kù)爾勒城市供水，遼寧大伙房引水，新疆農(nóng)六師灌區(qū)引水，新疆引額濟(jì)烏小洼槽倒虹吸輸水，阿塞拜疆巴庫(kù)引水工程，烏茲別克費(fèi)爾干納引水工程，哈薩克斯坦阿斯塔納引水工程，哈密地區(qū)礦山輸水；農(nóng)業(yè)節(jié)水項(xiàng)目有十四師皮墨墾區(qū)節(jié)水，二師38團(tuán)蘇塘灌區(qū)節(jié)水，克拉瑪依大農(nóng)業(yè)節(jié)水等項(xiàng)目，近期在水電站開(kāi)發(fā)的熱潮中，玻璃鋼管被成功應(yīng)用于電站壓力管。2、PCCP管道PCCP管主要應(yīng)用于長(zhǎng)距離輸水工程，如十四師皮墨墾區(qū)輸水工程，引額濟(jì)烏大洼槽倒虹吸工程，新疆準(zhǔn)東工業(yè)基地調(diào)水工程等。3、鋼管鋼管目前主要做熱力管道和工業(yè)用管道工程，在水領(lǐng)域很少用鋼管。4、球墨鑄鐵管球墨鑄鐵管主要應(yīng)用主動(dòng)城市供水管網(wǎng)工程。以上經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比分析表明：四種管材各有特點(diǎn)，各有優(yōu)勢(shì)，可針對(duì)不同的工況、環(huán)境條件進(jìn)行選擇，在長(zhǎng)距離，大口徑輸水管道工程中，玻璃鋼管、PCCP管的適應(yīng)性較好，特別是在新疆這樣土壤腐蝕性較強(qiáng)的地質(zhì)狀況，玻璃鋼管道的耐腐蝕低造價(jià)優(yōu)勢(shì)更加顯著。在城市管網(wǎng)工程中，球墨鑄鐵管的應(yīng)用更為成熟，特別是可帶水作業(yè)的特點(diǎn)更能滿足快速搶修的要求，而用于輸水管線，其投資將增加60%。附：永昌積水復(fù)合材料有限公司主要業(yè)績(jī)玻璃鋼管道由于其優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，已被社會(huì)各界廣泛認(rèn)同，并在石油，化工，城市供水，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，衛(wèi)生食品和大型水利建設(shè)工程中勢(shì)如破竹般的替代了其他管材，得到大量應(yīng)用。如：新疆引額濟(jì)烏小洼槽倒虹吸管道DN3100mm玻璃鋼管道10.8公里；新疆引額濟(jì)烏供水管線采用DN400mm玻璃鋼管道200公里；新疆庫(kù)爾勒城市供水工程采用DN1100mm玻璃鋼管道100公里；其他管徑70公里；烏魯木齊市墩子山水庫(kù)引水工程玻璃鋼管道3.8公里；新疆克拉瑪依油田供水采用DN1001600mm玻璃鋼管道500公里；新疆塔里木油田供水采用DN200500mm玻璃鋼管道100公里；新疆哈密雅滿蘇鐵礦輸水工程DN250400mm玻璃鋼管道60公里；新疆哈密榆樹(shù)溝水庫(kù)引水工程DN400—800mm玻璃鋼管道40公里；安北鐵礦柳元引水工程采用DN250mm玻璃鋼管道65公里；新疆瑪納斯化工排污管道采用DN800mm玻璃鋼管道60公里；新疆庫(kù)爾勒尉犁引水工程DN500mm玻璃鋼管道43公里；克拉瑪依大農(nóng)業(yè)引水工程DN4001600mm玻璃鋼管道250公里；和田皮墨墾區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉工程DN4001000mm玻璃鋼管道70公里；土庫(kù)曼斯坦管網(wǎng)工程采用DN200300mm玻璃鋼管道300公里；巴基斯坦航空油輸送工程采用DN150mm玻璃鋼管道20公里；云南車木河引水一期工程采用DN900mm玻璃鋼管道43公里；廣東東莞城市引水工程采用DN5001600mm玻璃鋼管道40公里；上海長(zhǎng)江三期引水工程采用D