离心球墨铸铁管（精选八篇）
离心球墨铸铁管 篇1
随着现代化建筑的不断兴起, 对建筑材料的要求越来越高。柔性卡箍式离心铸铁管是近几年进入国内市场, 以它较好的性能引起了极大的关注。
1 工程实例
河北省体育局运动员公寓是综合性建筑, 包括地下一层, 地上二十一层。建筑面积共计24350m2, 总高度77.2m。一至五层排水管采用UPVC排水管, 六至二十一层排水管采用柔性卡箍离心排水铸铁管。
自安装施工完后, 一次性通过了闭水试验, 经甲方、监理验收合格。系统调试, 排水畅通, 未出现任何渗水现象。经过几年的使用和运行, 情况良好, 使用方对运行效果比较满意。
2 适用范围
柔性卡箍离心铸铁管管材以灰口铸铁为原料, 经离心浇注而成。适用于各类型建筑的雨水、污水、通气管道系统, 尤其适用于防火等级要求高, 管道需一定抗震性能的高层建筑。
3 材料要求
3.1 外观、尺寸检验:
3.1.1 直管和管件的内外表面应光洁平整, 不允许有裂缝, 冷隔, 错位, 蜂窝及其它防碍使用的缺陷。
3.1.2 直管长度偏差为±10mm, 重量偏差允许负偏差8%, 管件每个重量允许负偏差为10%, 直管的弯曲度应不大于2mm/m。
3.2 材料验收
管材和管件进场应严格按GB/T 12772-1999标准进行检查验收。
4 工艺原理
柔性卡箍式离心铸铁排水管由无承口离心铸铁管、无承口管道配件、专用不锈钢卡箍及橡胶密封圈等四大部分组成, 接口是将直管或配件的端头插入专用的橡胶密封圈内, 橡胶密封圈外用专用的不锈钢卡箍锁紧, 达到连接和止水的目的。
5 操作要点
5.1 接口处安装
(1) 将接口处的管外表面擦洗干净。 (2) 将不锈钢卡箍先套在接口一端的管身上。 (3) 在管接口外壁涂一些肥皂水作为润滑剂, 将橡胶圈的一端套在管接口上 (一般是套在已固定好的管子或管件这一端) , 并应套入至安装规定深度。 (4) 将橡胶圈的另一头向外翻转。 (5) 将要连接的管件或直管的管口放入翻转的橡胶圈内, 校准方位, 与另一管端接口挤实, 把翻转的橡胶圈口翻回正常状态。 (6) 再次校准管道的坡度、垂直度、方位, 初步用支 (吊) 架固定住管道、移动不锈钢卡箍套在橡胶圈外合适的位置, 用专用套筒力矩扳手拧紧卡箍的紧固螺栓。接口完成后, 将支 (吊) 架上螺栓拧紧, 使管道牢固。 (7) 排水管按规范必须进行闭水试验, 污水至每层地面最低处排水口;雨水立管满水至雨水斗部位。另外, 污水整个系统还必须进行通水试验。
5.2 安装特点
(1) 卡箍式离心铸铁管属于柔性接口, 解决了有一定弧度敷设的排水管线, 同时可以抗震。 (2) 卡箍接口仅能承受有限的轴向拉力和垂直于轴向的剪切力。 (3) 在更换任意一根管或配件时, 不用拆除相邻管段, 只需松开被拆管段或配件两头卡箍, 直接更换相同尺寸的管段, 然后重新紧箍卡箍即可, 拆装非常方便。
6 效益分析
卡箍式离心排水铸铁管应用于雨水、污水和通气管系统中, 虽然材料费比传统排水管 (承插铸铁排水管、UPVC塑料管) 高大约20%, 但其实际安装费比传统排水管安装费低20-30%, 并且卡箍式离心铸铁管使用寿命长、坚固耐用、维修方便和返修率低的特点, 使一栋大楼从总体角度考虑, 总的费用低于传统排水管系统。
另外, 该系统还巧妙地运用了一些特殊配件:如穿楼板专用短管等, 可以节省许多管支架, 穿楼板套管, 节省投资。
摘要：随着现代化建筑的不断兴起, 对建筑材料的要求越来越高。柔性卡箍式离心铸铁管是近几年进入国内市场, 以它较好的性能引起了极大的关注。
离心球墨铸铁管 篇2
摘要：球墨铸铁管是铸铁管的一种，其金相组织为铁素体加少量珠光体，具有机械性能良好、防腐性能优异、延展性能好、密封效果好、安装简易等特点，在我司近百公里DN100—DN800球墨铸铁管供水管网建设中大量使用。本文就市政给水中采用的球墨铸铁管的特点、生产工艺，以及实际安装方法及使用中运行情况进行了阐述。
关键词：球墨铸铁管；生产工艺；施工技术；抢修
一.球墨铸铁管的特点
有关球墨铸铁管的使用历史可以追溯到1668年巴黎郊区从塞纳河至凡尔赛全场约21.14Km的输水管线，300年的时光流逝，除部分管道和接头维修更换外，主体至今仍在使用。我国的球墨铸铁管行业起步于20世纪90年代初，在中国城镇供水协会的大力支持下发展迅猛，经过近20年的实践使用，其安全性、实用性已被供水行业普遍认可，2008年国内年产量已达到220万吨，是1990年的11倍。由于我国是一个水资源缺乏的国家，缺水城市为600多个，严重缺水城市为200多个，供水节水事业方兴未艾，球墨铸铁管有着广阔的发展前景。
球墨铸铁管是铸铁管的一种。其球化等级控制为1-3级（球化率）80%，退火后的球墨铸铁管，其金相组织为铁素体加少量珠光体，材料本身的机械性能与灰口铸铁管相比得到了很大的改善，具有铁的本质、钢的性能。机械性能良好，防腐性能优异、延展性能好。改变了原有灰口铸铁管弹性差，易横向断裂的缺点。采用胶圈接口设计，密封效果好，安装简易。广泛应用于市政、工矿企业给水、输气，输油工程中。做为城市供水可选用的管材，球墨铸铁管是首选用材，具有很高的性价比。与PE管材相比较：
一、从安装角度看，球墨铸铁管比PE管安装更简单快捷，内外承压力更好，对安装地质条件的适应能力更好；
二、从密闭性来看，由于球墨管的应变后变形量小，刚度大，安装后胶圈的密闭性更好；
三、从防腐性上看，球墨铸铁管本身不含化学毒素，不会对污、废水产生二次污染，并且当建筑或排水管道报废拆除时，其管材可100%回收再生，循环使用。
四、从维修方面看，由于球墨铸件管具有铁的本质、钢的性能。因此不易受外力破坏。加上近年来配套抢修件的使用，在维修方面实现马上修复就能马上供水的优势。
二.球墨铸铁管的生产工艺
球墨铸铁管制备需经过一整套完善的工艺流程一，从球墨铸件管的生产工艺中我们不难发现这一管材所具有的特点及优势：
1.铁水制备过程
（1）采用优质原料：球墨铸铁管铁管的质量同原材料—生铁的质量密切相关，国内铸造用的原材料生铁多为人参铁，具有低P、低S、低Ti等特点。
（2）铁水调制及球化：根据所需要生产的管径及规格，在中频电炉中加入相应的原材料，调制成铁水并升温达到工艺要求后，加入球化剂进行球化处理。在制备过程中对质量和温度进行严格的控制。使铁水完全符合浇铸的要求。
2.离心浇铸过程
（1）离心浇铸：高温铁水通过水冷金属型离心机进行浇铸，在高速旋转的管模中，通过水冷却，使铁水凝固形成球墨铸铁管。浇铸好的球墨铸铁管立刻进行铸造及对缺陷表面进行检查及称重，确保每根管子的质量。
（2）退火处理：浇铸好的球墨铸铁管在退火炉中充分退火，以获得球墨铸铁管所需要的金相组织结构。实现其优越的性能。
（3）性能检测：退火后的球墨铸铁管需要经过压痕检验、外观检验、压扁试验、拉伸试验、硬度试验、金相试验等，符合性能要求后方可进入下道工序。严格的检测标准，确保了产品质量。
3.精细整理过程
生产出来的管道还需对每根管子的承、插口、内壁进行打磨和清理。并按标准进行水压试验，确保管子所能承受的内压。然后采用水泥衬层机进行管子内壁的水泥离心涂衬工艺以及外表面沥青喷涂工艺，以增加管子的防腐能力。
三、球墨铸铁管的施工方法
球墨铸铁管的连接受人为因素如操作水平影响较大，正确的施工方法能确保实现球墨铸铁管的优良性能：
1.测量定位及放线：与其它管材相同，在施工前需根据施工图，进行测量放线，确定管道开挖的中心线及施工控制线，并将水准点，引至管沟测量的起始点，测定管沟之中心线，每隔50M设立一个标桩，并在该标桩附近的树干、构筑物上，用红铅油标注编号、里程、挖深、或将标注平移至沟中心4m以外处。管线中线定出以后，就可以根据中线位置和沟口开挖宽度，在地面上撒白灰线。水准点的控制桩应用钢筋混凝土制作，控制桩应注明桩号、里程、高程。转角桩应注明角度。在地形地势起伏地段和转角地段应打加密桩。
2.管道运输及吊装：管道运输时，尽量避免对管道的外防腐层的磕碰，管道吊装时，要用专用的索具进行吊装。码放时尽量沿管道安装的方向码放，尽量减少不必要的二次搬运。分层码放时管道的插口应进行支撑，防止插口的径向变型。码放的层数不宜过多，防止管道变形，同时减少二次吊装情况。严禁用钢丝绳等易造成管外壁沥青防腐层剥落的吊具。
3.沟槽开挖：沟槽开挖前应对地下管线及障碍物进行调查核实，对不确定或无相关资料的线路可采用人工探坑的方法，需探明各种障碍物的走向、管径、结构尺寸、高程等项内容，采用人工配合机械施工方法减少对地下管线及障碍物破坏，便于采取必要的保护措施。
在施工过程中尽量减少晾槽的时间，采用开挖一段，校验一段，施工一段方法，以减少自然因素对施工的影响。为保证施工质量，应尽量避免出现槽底超挖现象，减少因沉降对管道施工质量的影响。
4.垫层：球墨铸铁管对沟槽土质的适应能力较强，多数情况下仅在软土地基及五类以上土质沟槽及特殊路段方需进行垫层处理。根据我司在施工中的实际经验，在岩石路段及过马路路段宜用中砂进行铺垫及回填。特殊路段需按照设计要求进行处理。
5.管道安装前吊装：现场吊装时，由起重工负责检查起重机具，专人指挥，在确保安全的情况下，先进行平衡试吊，正常后方可进行吊装。
6.管道及管件安装：管及管件下沟前的检查非常必要，是保证管道安装质量，减少返工情况发生的关键。施工前应清除管材及管件承口内部的油污、飞刺、铸砂及凹凸不平的铸瘤。内工作面、插口的外工作面应修正平滑，不得有沟槽、凸脊缺陷，有裂纹的管及管件不得使用。接口的环向间隙应均匀，承插口间的纵向间隙不应小于3mm。管道沿曲线安装时，接口的允许转角不得大于1°。在安装时应注意观察插口深度标线。安装完毕后，及时测量管道的坐标及高程。地下水位较高的地段及雨季施工，应利用水泵或其他方式进行降水，安装完管道后应及时進行槽土回填，避免管道因水上浮，管口脱出或转角过大现象出现。管道安装及管沟的回填应连续完成。
7.沟槽土方回填：管道测量完坐标及高程后，应及时回填，以防发生漂管现象。管沟内应分段回填，采用蛙式打夯机进行夯实，管道两侧同时进行。回填必须分层夯实，虚铺厚度不得大于200mm，严禁单侧回填或用
离心铸铁排水管柔性连接施工技术 篇3
随着建筑行业的不断发展, 建筑材料的更新换代日新月异, 在建筑排水工程中, 传统的灰口排水铸铁管, 因质脆、承压能力低、易腐蚀、水流阻力大、砂眼多、内壁容易结垢等缺点已逐渐被淘汰。塑料管道虽然在一定范围内取代了传统的灰口铸铁排水管, 但塑料管材的强度低、隔音性能差, 已无法满足高层、超高层建筑排水的需要。柔性连接的离心铸铁排水管, 作为一种新型排水管材, 完全克服了这两种管材的弊端, 以其独特的性能优点和显著的社会效益逐渐被采用, 并成为未来排水管道产品发展的主流方向之一。
2 特点
离心铸铁排水管柔性连接具有以下突出特点:1) 具有严密性、抗震性等优点和一定的轴向伸缩变形及位移补偿能力。2) 管材重量比传统排水铸铁管轻、金相组织致密;系统强度更高、具有抗冲击性能。3) 内外壁光滑, 埋地耐腐蚀, 不结垢, 输送流体阻力小。4) 严密性好, 可大大减少使用过程中的维修次数, 使用寿命长, 可达50年。5) 节能环保, 离心铸铁排水管使用的原料为灰口铁, 属于无毒性材料, 是一种可以重复回收利用的环保排水管材, 避免了环境污染。
3 适用范围
适用于工业及民用建筑中内压不大于0.3 MPa、温度不高于80℃的生活排水管道、雨水管道、无侵蚀作用的工业生产废水管道和雨落管, 特别是高层建筑排水管安装施工。
4 工艺原理
采用抗震柔性接头连接的铸铁管道, 柔性接头由承口、插口、法兰压盖 (活套法兰) 、橡胶密封圈、紧固螺栓五个部分组成, 橡胶圈在螺栓、法兰压盖的作用下, 呈压缩状态与管壁紧贴, 起密封作用。同时, 由于橡胶圈具有弹性, 插口可以在承口内伸缩和偏斜, 而保证不渗漏。
5 操作工艺
安装准备→管道预制加工→支架制安→干管安装→立管安装→支管安装→封堵洞口→灌水通水通球实验。
5.1 安装准备
1) 进场材料的检查。柔性接口的排水铸铁管及其配套管件、连接件必须采用同一产品品牌和型号, 且具有统一的配合公差。检查每根管材、管件上的标志是否有生产厂家名称或商标、执行标准的编号、规格和品种;包装上是否标明产品批号、名称、接口形式、规格、生产厂名称和制造日期、批量及执行的标准、检验代号;其实物和资料应一致, 必须具有质量证明书、检测报告、合格证等资料。2) 准备砂轮机、台钻、电锤、套丝机、电焊机、扳手、线坠、水平尺、钢卷尺等机具和劳动力。
5.2 管道预制加工
本着安全、规范、实用、美观, 最大限度的减少材料浪费的原则, 根据现场实际情况绘制施工草图, 按照标明的尺寸进行管道的切割下料, 管道切口的段面应与管道轴线垂直, 切口处的毛刺应清理干净, 下料时根据所选用的管件本身的长度及接头的间隙计算出排水管的实际下料尺寸, 再进行切割下料;在不影响现场安装的前提下, 尽可能的进行管道的地面预制, 将管道通过三通、弯头、异径管等管件预制成较完整的管段, 再进行安装, 减少高空作业和安装工作量, 预制好的管段做上编号, 码放在平坦的场地, 管段下方用方木垫实。
5.3 管道支架的安装
1) 根据施工草图和现场的实际情况, 确定支吊架的形式和数量, 在地面进行支吊架的预制加工。横管支架见图1, 立管采用角钢支架。
2) 支架固定件间距:横管不大于1.5 m, 横管与弯头、三通、四通等连接处, 接头每侧必须安装一个, 管卡距接口的距离不大于30 cm;立管净距不大于3 m, 当管材长度大于1.2 m时, 每根管装一个, 位置在弯头、三通、四通等接头下方。楼层高度不大于4 m, 立管可安装1个固定件。立管底部的弯管处应设支墩或采取固定措施。
3) 安装在管道设备层内的铸铁排水干管可根据规范及设计要求做托、吊架和立管底端弯头处设砖支墩。
4) 安装托、吊干管要先搭设架子, 将托架、吊卡按设计坡度栽好, 量好吊杆长度, 将预制好的管道安装在栽设好的托架、吊架上, 并固定牢固, 且注意管道的各种甩口位置。
5) 排水柔性铸铁管安装时, 其吊卡和防晃吊架必须符合下列要求:a.吊架间距必须保证1.2 m~1.5 m一个, 间距不大于1.5 m。b.单根管长度超过1.2 m时要在该管段上设置一个吊架, 水平管道转弯处也要设置吊架, 并有防止管道的晃动措施。c.吊架设置位置, 距离承口不大于300 mm。d.吊架与水平管或立管最大距离为300 mm~500 mm。排水立管法兰承插式接口立管管卡设在承口下方, 且与接口的间距不宜大于300 mm。排水横管接口应设在承口一侧, 且与承口净距离不宜大于300 mm。e.管路过长时横管起始端和末端可设防晃吊架, 防晃吊架的间距不能大于12 m。
5.4 排水干管安装
1) 管道室外暗敷设, 铺设在管沟及土层内时, 按施工图纸的坐标挖好管沟, 挖土要比管道安装标高低150 mm, 以便在管道的下面回填土夯实, 或做混凝土垫层。回填土或混凝土垫层做好后, 再安装管道。管道可以在管沟上面做一部分预制, 然后放管, 找好位置和坡度以及各预留管口的方向和中心线, 将管道调直、找正, 然后将管段相连, 管道两侧固定好, 以防止回填土时使管道移位, 将总出水口封堵密实, 以便于进行灌水试验。注意:管道的承口要顺着来水方向安装。2) 地下室及商场等顶板下安装排水干管, 首先熟悉图纸上标注的管路走向、管径、变径、标高、坡度, 并兼顾各种系统管道为前提下绘制施工草图, 找好位置, 按顺序进行支、吊架和管道安装, 并注意管段承插口顺序和水流方向。3) 排出管与立管的连接宜采用两个45°弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90°弯头, 否则管道容易堵塞。
5.5 排水立管安装
1) 根据施工图校对预留管洞坐标有无差错, 然后用吊通线的方法, 检查立管预留洞是否满足安装立管的要求, 不满足的可以进行修洞。
2) 立管支架在核查预留洞口无误后, 用吊线及水平尺找出各支架的位置尺寸 (要考虑躲开排水柔性铸铁管的接口位置) , 统一进行编号加工, 按编号就位安装。
3) 安装立管上下配合, 一人在上一层楼板上, 由管洞内投下一个绳头, 下面的人将切割预制好的立管上半部拴牢, 上拉下托将立管下部插口插入下层管承口内。
4) 待下层的人把甩口及立管检查口方向找正、吊直, 法兰压盖与承口法兰用螺栓拧紧并调整紧固支架上的U形卡环将管道初步固定后, 上层的人用木楔、石块等将管道在楼板洞处临时卡牢, 复查立管垂直度, 将立管固定牢固。
5) 立管安装完毕后, 检测三通口中心与顶板距离, 无误后固定, 用不低于楼板标号的混凝土将洞灌满堵实。
6) 法兰柔性管件施工时, 插入端画出插入长度标记, 垂直插入到标记线为止, 要在承插口处留出胀缩补偿余量5 mm~10 mm, 然后找正。
7) 辅助透气管, 采用辅助透气异型管件连接。
5.6 排水支管安装
1) 支管安装应先搭好架子, 并将托架、吊架、吊卡按坡度栽好, 量准吊杆尺寸, 将预制好的管道托到架子上, 再将支管插入立管预留口的承口内, 将支管预留口尺寸找准, 然后将法兰压盖与承口法兰用螺栓拧紧并固定好支管。
2) 支管设在吊顶内, 末端有清扫口者, 应将清扫口接至上层地面上, 便于清掏。
3) 为了便于控制坡度, 可采取先截取吊卡连接杆长度, 并与顶板上吊卡底座连接后再装支管。
4) 支管安装完后, 可将卫生洁具或设备的预留管安装到位, 找准尺寸并配合土建将楼板孔洞堵严, 预留管口装上临时封堵。
5) 各层立管和支管安装完成后均应逐层进行灌水实验。对于标高低于各层地面的所有管口, 接临时短管至某层地面上 (或用橡胶堵充气堵死防止往外溢水) 。排水管口或立管检查口用法兰压盖 (加垫) 或橡胶堵进行灌水试验。
5.7 封堵洞口
排水管道安装完毕后, 对穿墙、穿板的预留洞口及时用不低于楼板标号的混凝土将洞灌满堵实。
5.8 排水系统通水实验
1) 排水系统的管道、卫生器具及设备安装完成后必须进行通水实验, 交工之前, 在粉刷最后一道油漆前进行。2) 将室内各卫生器具的给水阀门及水龙头打开放水, 排水管道及卫生器具畅通无阻, 卫生器具功能使用正常, 外观检查无渗漏为合格。
5.9 闭 (灌) 水试验
1) 隐蔽或埋地的排水管道隐蔽之前必须做灌水实验。
2) 按照施工图对铺设好的管道坐标、标高及预留管口尺寸进行自检, 确认准确无误后即可从预留管口处灌水做闭水试验。
3) 灌水实验开始, 应设专人对易跑水部位进行检查监视。
4) 灌水高度不低于底层卫生器具的上边缘或底层地面高度。
5) 灌水实验可依据出户系统各厨房、卫生间、阳台分别进行。
6) 选择住宅一层厨房、卫生间、阳台内排水点 (甩口最高处) 向系统注水, 待低处卫生器具排水点及地漏内气体全部排出后封堵。
7) 满水5 min后, 液面下降, 再灌满, 观察15 min液面不下降、各接口及管道无渗漏, 经有关人员进行检查, 并填写隐蔽工程验收记录, 办理隐蔽工程验收手续。
8) 管道系统经隐蔽验收合格后, 临时封堵各预留管口, 配合土建填堵孔、洞, 按规定回填土。
5.1 0 通球试验
1) 排水系统各主立管及水平干管要做通球实验, 实验所用球径不小于排水管道直径的2/3, 通球率达到100%。
2) 自各趟立管顶端及干管始端投入小球, 均能顺利通过管道, 并无卡阻现象为合格。
6柔性铸铁管安装操作要点
1) 将法兰压盖套入插口端, 再套入橡胶密封圈, 注意橡胶密封圈的方向性。
2) 将直管或管件插口端插入承口, 并使插口端部与承口内底留有5 mm的安装间隙。插入过程中, 保证插入管的轴线与承口管的轴线在同一直线上。
3) 将法兰压盖与承口法兰螺孔对正, 紧固连接螺栓, 紧固螺栓时应注意橡胶密封圈均匀受力, 螺栓拧紧压盖时应分多次交替进行。三耳压盖螺栓应三个角同步进行, 逐个逐次拧紧;四耳、六耳、八耳压盖螺栓应按对角线方向依次逐步拧紧, 并注意螺栓的长度及方向一致。
4) 当排水立管沿墙角敷设时, 用于固定法兰压盖和橡胶密封圈的螺栓孔位置应调至墙角外侧, 以便于拧紧螺栓。
5) 柔性铸铁排水立管底部与排出管端部的连接, 应采用两个45°弯头, 或斜三通与一个45°弯头组合, 并在立管底部设置支墩或支架等固定设施。
6) 卫生器具排水管与柔性铸铁管的过渡采用插入式或套管式连接, 并用密封材料填实到位。
7安全事项
1) 打修楼板洞眼时, 应抓紧錾子, 用手锤或电锤打眼, 应逐渐扩孔不得用大锤打爆破眼, 孔眼下不得有人停留防止砸伤。2) 打楼板眼时, 上下层应临时覆盖或留人看护, 打透眼相应部位确定不得有人和物, 严禁从施工孔洞中抛掷物件、材料、工具。3) 登高作业时, 下面应有人扶牢梯、凳, 做好监护工作, 操作人员及下层人员应戴好安全帽。不准往上或向下抛丢东西, 只准用绳向上吊向下系。4) 使用电动设备时, 操作者应掌握机具性能, 注意电器设备安全。5) 使用电焊工具, 要严格遵守安全防护措施, 完善安全防护设备。6) 用锯条断管时, 用力均匀, 防止锯条折断伤人。
8 结语
建筑排水工程中, 采用柔性连接工艺的离心铸铁排水管, 施工过程中技术要点的控制是工程质量好与坏的重要决定因素和难点;该连接工艺以其独特的性能优点和显著的经济效益及社会效益逐渐被认可和采用, 并将成为未来排水管道产品发展的主流方向之一。
摘要：结合离心铸铁排水管的应用情况, 从施工特点、适用范围、工艺原理、操作工艺、操作要点等方面对离心铸铁排水管柔性连接技术进行了总结, 并对施工安全事项作了说明, 以促进该技术的推广应用。
关键词：离心铸铁排水管,柔性连接,施工技术
参考文献
[1]赵梦海.给排水与采暖工程施工工艺标准[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.
[2]罗定元, 路志峰.建筑排水用柔性接口铸铁管安装[Z].中国建筑标准设计研究院, 2004.
球墨铸铁管优势分析 篇4
1 球墨铸铁的发展
1.1 球墨铸铁的发展
球墨铸铁以其优良的性能, 在使用中有时可以代替昂贵的铸钢和锻钢, 在机械制造工业中得到广泛应用。铸铁管是供水管网中使用量最多的一种管材。目前世界上每年铸铁管的产量约700万吨, 并每年以3%的速度递增。
国际冶金史专家于1987年对此进行验证后认为:古代中国已经摸索到了用铸铁柔化术制造球墨铸铁的规律, 这对世界冶金史作重新分期划代具有重要意义。
球墨铸铁作为新型工程材料的发展速度是令人惊异的。1949年世界球墨铸铁产量只有5万吨, 1960年为53.5万吨, 1970年增长到500万吨, 1980年为760万吨, 1990年达到915万吨。2000年达到1500万吨。球墨铸铁的生产发展速度在工业发达国家特别快。世界球墨铸铁产量的75%是由美国、日本、德国、意大利、英国、法国六国生产的。
我国球墨铸铁生产起步很早, 1950年就研制成功并投入生产, 至今我国球墨铸铁年产量达230万吨, 位于美国、日本之后, 居世界第三位。适合我国国情的稀土镁球化剂的研制成功, 铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。
1.2 球墨铸铁管的发展
目前规模最大、规格品种最全的是新兴铸管。其年生产规模已经达到70万吨, 40%的产品出口到世界55个国家和地区, 国内市场占有率为50%。2004年4月27日, 新兴铸管股份有限公司成功并购了芜湖钢铁厂和芜湖焦化制气有限责任公司, 创立芜湖新兴铸管有限责任公司。重组后, 新兴铸管股份有限公司球墨铸铁管产最达到年产110万吨, 其产量有望从现在的世界第二跃升为世界第一。此前, 我国第一根直径3米的巨型球墨铸铁管在新兴铸管工业区诞生。这根巨大的球铁管采用U形接口, 长8.15米, 重20余吨, 小型汽车可以从管内穿过, 是迄今为止世界上最大的球墨铸铁管。自上个世纪90年代以来, 新兴铸管公司依靠技术创新和管理创新, 自主研制出拥有核心技术时新兴铸管, 并迅速跻身世界铸管行业三强。但企业要进一步做大做强, 受到了场地、资源等'瓶颈'制约。在新形势下, 新兴铸管调整战略布局, 提出了“再造一个新兴铸管”的战略构想。经过几年调研, 目标最终锁定芜湖钢铁厂。并购之后, 新兴铸管实现了一次大规模的扩张, 突破了制约发展的生产资源瓶颈。
新兴铸管这次并购旨在外延扩张, 减少公司投资强度。通过收购, 充分利用芜湖钢铁厂较为完整的烧结、炼焦、炼铁等生产设施资源, 迅速实现战略性规模扩张。新兴铸管对并购资产进行重组整合, 发挥技术创新和管理创新优势, 对芜湖钢铁厂进行分期大规模的技术改造, 使芜湖钢铁厂形成年产30万-50万吨铸管、80万吨优质钢材、30万台汽车铸件的生产基地。这样, 加上公司现有铸管生产能力80万吨, 可以形成110万吨铸管的生产规模。新兴铸管确定在2-3年内达到球墨铸铁管世界第一的目标就能够实现。
最近, 该厂又开发出具有独立知识产权的离心球墨铸管工艺技术及设备。在产品规格上、特殊防腐涂层上、质量及技术经济指标上、整个管网的产品配套上, 特别是在高速离心机开发、精密浇铸控制技术等方面都走在了世界前列。
2 球墨铸铁管的应用及其优势
2.1 球墨铸铁管的应用
球墨铸铁管是替代输油、输气、输水管道传统产品的高新技术产品。球墨铸铁管以其强度高、韧性好、抗腐蚀能力强、安装施工方便等优点, 己被广泛地应用。我国城市供水管网中, 铸铁管占80%以上, 近几年逐渐淘汰了灰口铸铁管, 大量使用球墨铸铁管。根据有关资料分析, 目前我国需用铸铁管150万-200万吨/年, 其中离心球墨铸铁管市场需求达到120万-150万吨, 并且显现出较高的需求增长势头。
球墨铸铁管在国外已有几十年的应用历史了, 国内虽然起步较晚, 并且缺乏相应的规范标准和生产规模, 但近年来, 开发应用的速度较快。
2.2 球墨铸铁管的优势
球墨铸铁管在抗拉、抗弯、硬度、延伸率、耐冲击性及水压试验等方面的技术性能都大大优于灰铸管和硅压力管, 而在耐腐蚀性能及使用寿命方面又优于钢管, 从灰铸管、钢管和球墨铸铁管的力学性能看, 球墨管的抗拉、抗压强度比灰铸管高出一倍以上, 比钢管也要高许多。由于球墨铸铁管采用了T型柔性接口, 有良好的密封性和可挠性, 且管材本身就具有较大的延伸率, 使管道具有较好的柔性, 因此, 在埋地的管道中能够接受少量的不均匀沉降, 改善了管道及周围土壤的受力状态。另外, 管道因受水温变化而引起的伸缩在接口内也可以被吸收一部分, 不会导致接口漏水。
球墨铸铁管每吨的单价虽然比灰铸管高出很多, 但球墨铸铁管的管壁较薄, 且管径愈大和灰铸管壁厚相差也就越大, 如按单位长度的造价计算, 根据引门的初步统计, 管径在DN200mm以下的管材, 球墨铸铁管的价格明显高于灰铸管, 且口径越小, 价格高出愈多, 管径在DN300mm以上, 球墨铸铁管的价格接近甚至低于灰铸管价格, 且管径愈大, 价格愈低。另外, 由于球墨铸铁管的延伸率较大, 而灰铸管的延伸率为零, 在运输装卸过程中, 灰铸管的破损率也明显高于球墨铸铁管, 而硷压力管的破损率则更高。
3 结语
球墨铸铁管厂房建筑造型设计 篇5
关键词：建筑造型,墙体,窗户,对比,色彩
引 言
当今世界高科技飞速发展, 社会变化日新月异, 作为社会支柱产业之一的建筑业也面临新的挑战。现代工业厂房造型方面, 也要求新颖和富有现代气息。圣戈班 (徐州) 管道有限公司球墨铸铁管厂房立面设计主要采用横向玻璃窗, 再通过墙面色彩变化与竖向玻璃窗相结合, 使其外观更民用化, 是在工业建筑造型上的一次成功尝试, 以下结合对本厂房设计的分析, 对工业建筑的立面设计问题进行讨论。
1 概 况
随着现代化科技和建筑艺术的进步, 很多新的建筑设计理论在实践中不断产生。其中建筑造型设计更是建筑学专业所研究探索的重点之一。随着国民经济实力的不断增强和人民生活水平的提高, 人们对建筑的要求也越来越高。因此, 不仅是民用建筑, 在工业建筑设计方面, 创造一个新颖、美观的建筑和外部环境, 对于设计者来说, 是一个不容忽视的问题。它要求设计者设计的作品不仅能满足生产工艺流程的基本要求, 还能将工业建筑的特点、内容与企业文化相结合, 追求工业建筑与社会环境的整体协调, 从而创建这个时代工业建筑的新形象。
球墨铸铁管厂房轴线总长411.5 m, 总宽度126.675 m。根据用户和工艺的要求, 建筑采用全钢结构, 墙面采用基板为0.6 mm厚的YX28-205-820型彩色压型钢板, 屋面采用基板为0.8 mm厚YX51-380-760彩色压型钢板。窗户采用铝合金窗, 局部采用铝合金百业窗。屋面设置通风天窗。根据《建筑设计放火规范》, 该建筑属于丁类火灾危险型厂房, 建筑耐火等级为二级。
2 厂房造型组成元素分析
适用、经济、美观是建筑的基本构成要素, 也是进行建筑设计的指导思想和根本原则。建筑外观造型是建筑各要素的综合体现。
2.1 墙体
墙体是建筑物的重要组成部分, 是建筑的围护结构, 它在建筑立面中所占比例最多的部分, 在球墨铸铁管厂房中, 外墙采用的是彩色压型钢板。
以前的工业厂房建筑, 采用的是砖墙维护结构, 限制了墙面开窗的尺度, 而采用了彩色压型钢板后, 开窗尺度不仅摆脱了墙的限制, 窗户的跨度可以做的很大, 而且使窗户和墙面更加有机的结合为一体。采用压型钢板不仅提高建筑的外观质量, 使厂房更具工业建筑简洁、明快的艺术特性。
2.2 窗户
在窗户造型设计中, 开窗的尺度、形态、位置在很大程度上取决于该建筑所采用的结构技术, 随着建筑技术的进步, 窗户的形式也在朝着精细化、合理化的方向发展。
在球墨铸铁管厂房设计中, 窗户主要有两种形式:横向通长的铝合金窗和局部的竖向窗。一般而言, 各种单体窗或组合窗的造型设计能使建筑的整体造型增添活力, 能极大地丰富建筑的“表情”。
2.3 天窗
一直以来, 天窗在工业建筑中都扮演重要的角色。利用天窗采光通风有着很多优点。有助于营建舒适而令人愉悦的生产环境。在球墨铸铁管厂房设计中, 采用造型简洁的球型横向天窗, 立面干净整洁, 富于现代气息。
2.4 雨篷
大门雨篷设计, 是建筑立面上最体现建筑个性的元素, 工业建筑巨大的体量和高度, 给人带来了心理压力和不安, 这就需要缓解这种压力和不适, 提高工业建筑的亲和力。
3 建筑美学在厂房立面中的应用
建筑留给人的第一印象往往是建筑的立面, 立面设计的优劣直接影响着建筑的形象。同其他厂房一样, 球墨铸铁管厂房车间纵向较长, 体量大, 在建筑立面设计上, 若只采用单一的形式, 通常会显得平淡、单调。只有把构成建筑视觉造型的墙、窗、天窗和雨篷有机地组织起来, 才能使建筑立面丰富而生动, 为此, 依据建筑美学的原则, 对建筑立面进行整体设计, 突出建筑的个性。
3.1 节奏与韵律
形式美学上的韵律是指当形式要素如造型、色彩、材质、光线等等以某种规律出现刚给人们视觉和心理上产生的节奏感觉。
在球墨铸铁管厂房设计中, 通过彩色压型钢板不同的色彩在墙面上有组织的变化, 有规律的重复, 形成节奏感, 从而给人以美的感受, 取得建筑设计的成功。
3.2 对比
对比是指各形式要素之间不同因素的差异。通常将要素之间显箸的差异称为“对比”, 而将要素之间不显著的差异称为“微差”。没有对比会使人感到单调, 过分强调对比以至失去了相互之间的协调一致性, 则可能造成混乱, 只有把二者巧妙地结合在一起, 才能达到既重于变化又和谐统一的效果。在球墨铸铁管厂房设计中利用竖向窗、横向窗和铝合金百叶窗, 分别形成不同的韵律, 产生强烈的方向感和运动感, 从而产生一种内在的协调性。以产生水平或垂直的方向感。
3.3 比例
比例是一个整体之中部分与部分之间, 部分与整体的关系, 体现在建筑空间中, 就是建筑的长宽高三个角度之间的关系。所谓推敲比例, 就指通过反复斟酌而寻求三者之间的最佳关系。整体形式中的一切有关数量的条件, 如长短、大小、高矮、粗细、厚薄、轻重等, 在搭配得当的原则下, 既能产生良好的比例效果。
3.4 层次和光影
有意识的利用突出屋面的天窗, 使整齐划一的天窗在光影作用下显示出秩序和稳定感, 也使建筑在阳光下更加生动有趣, 充满变化, 如同建筑立面上多了一个层次, 使得整个建筑造型更加丰富。
3.5 尺度
建筑上所涉及的尺度是指建筑物的整体或局部给人感觉上的大小印象与其真实大小之间的关系。在形式美学中, 尺度是一个与比例既相互联系, 又有区别的一个范畴。比例主要表现为各部分数量关系之比, 是一种相对值, 可以不涉及具体尺寸, 而尺度却要涉及到真实的大小和尺寸。
3.6 色彩与质感
在各种视觉要素中色彩是最敏感、最富有表情的, 使建筑视觉造型的表达具有广泛的可能性和灵活性。色彩鲜明的建筑具有动态的信息, 丰富了人们对色彩的感知。不同的色彩或不同的色彩并置时, 由于人的联想或视觉器官的作用, 会给人以不同的感觉影响。
在球墨铸铁管厂房设计中, 车间立面采用蓝色, 白色和黄色三种色彩有规律的组合成一个整体色调, 塑造了色彩丰富的立面效果。成为厂区内的一栋标志性建筑。
4 结束语
球墨铸铁管厂房的立面设计无疑是成功的。 “安全、实用、美观、经济”永远是每个建筑设计人员的工作宗旨。
参考文献
[1]韩志丹.建筑造型设计[M].辽宁:辽宁科技出版社, 2005.
[2]章福平.关于建筑造型设计的思考[J].大众科学, 2007 (12) :191—192.
离心球墨铸铁管 篇6
近年来, 高速钢工作辊在热带钢连轧机精轧前段机架的推广应用显著延长了轧辊使用周期, 为与之相适应, 开发高耐磨性的改进型无限冷硬铸铁工作辊成为一种发展趋势[1]。改进型高镍铬钼无限冷硬铸铁工作辊利用Nb、V、Ti等强碳化物形成元素获得细小颗粒状高硬度碳化物和二次硬化现象, 在保持良好抗事故性的同时提高了耐磨性[2,3]。但由于奥氏体的高稳定性, 针状组织之间残留有部分未转变的奥氏体, 为降低奥氏体含量提高耐磨性同时减小铸造应力, 铸造后要进行回火热处理工序, 作为工艺基础必须研究奥氏体回火热处理转变规律以及贝氏体分解过程, 以优化控制该产品的组织和性能, 为实际生产工艺的制定提供可靠的依据。
1 试验材料及方法
1.1 试验材料
本试验所用试料是工厂实际生产的离心复合铸造改进型无限冷硬 (以下简称改进型) 工作辊外层切下的环料。其化学成份 (wt%) 为:3.34C, 1.54Si, 0.76Mn, 0.059P, 0.018S, 1.81Cr, 4.41Ni, 0.34Mo, 及适量的V、Nb等微合金化元素, 其余为Fe。
1.2 试验方法
根据实际生产经验和文献报道, 一次回火温度设定为450℃。但是由于各种原因, 一次回火后轧辊硬度出现偏高或不均等不合格问题, 为解决此类问题设计了二次回火方案, 二次回火温度设为450、480、510、540、570和600℃。
2 实验结果与分析
2.1 硬度结果与分析
图1描述了经一次回火和不同温度二次回火对其硬度的影响规律。发现450℃一次回火时, 硬度相比铸态有一定的升高;当二次回火温度为450℃时, 硬度相比一次回火态有些升高;当二次回火温度为480-510℃时, 硬度相比铸态基本不变;当二次回火温度升到540℃时, 硬度相比铸态稍微下降;当二次回火温度达到570-600℃时, 硬度明显下降。
2.2 金相组织分析
离心复合浇注的改进型铸铁工作辊铸态组织为贝氏体+马氏体+莱氏体+少量的奥氏体+石墨+一次块状、针状碳化物 (见图2左图) 。白色的为残余奥氏体, 黑色针状组织是贝氏体[1], 不过白色的残余奥氏体含量很少。如图2右图所示, 经过450℃回火, 马氏体变成回火马氏体组织, 贝氏体变成贝氏体回火组织;按照贝氏体转变点经验公式[3]:Bs=630-45Mn-35Si-30Cr-24Mo-20Ni。估算得Bs=391℃, 回火温度正好处于贝氏体转变区域, 大部分的残余奥氏体转变成为贝氏体, 使得一次回火后硬度比铸态硬度有较大的提高。
经过不同温度的二次回火, 试样微观金相组织发生了一定的变化。从图3的金相组织照片分析, 分别经过450℃ (图3-A) 、480℃ (图3-B) 和510℃ (图3-C) 二次回火后组织基本没有发生变化。因此可以说明480-510℃回火, 不会改变改进型的基体组织, 硬度变化不大 (见图1) 。但是450℃同温度二次回火时, 硬度明显高于450℃一次回火, 主要原因是没有转变完全的极少量残余奥氏体转变成了马氏体, 并随之析出少量但弥散分布在基体组织中的二次碳化物。
当二次回火温度为540℃ (图3-D) 时, 开始出现少量的回火索氏体, 而基体硬度也随之下降到627HV。
随着二次回火温度的继续升高, 大量的基体组织向回火索氏体进行转变, 回火温度越高, 转变越彻底, 见图3-E (570℃) 和图3-F (600℃) 的金相照片。这种索氏体虽保持着贝氏体的针状形貌, 但针状已经钝化, 原来在贝氏体针边缘的二次碳化物颗粒也随之长大, 因此基体硬度随之下降。随着索氏体含量的增多, 基体硬度也随之降到553HV (570℃二次回火) 甚至降到了525HV (600℃二次回火) 。
综上, 该工作辊技术要求硬度为593-648HV, 经过450℃一次回火后硬度为660HV, 经过480-540℃二次回火后硬度为627-651HV, 结合金相组织540℃时出现了索氏体, 影响工作辊的耐磨性, 因此480-540℃范围的二次回火能够满足该辊的技术要求, 而且能获得较好的耐磨性。
3 结论
3.1改进型经过450℃一次回火, 相比铸态, 硬度有所升高;450℃二次回火时, 相比一次回火硬度又提高了;随着二次回火温度提高, 硬度也随之降低。
3.2改进型铸态组织为贝氏体+马氏体+莱氏体+少量的奥氏体+石墨+一次块状、针状碳化物;经450℃一次回火, 贝氏体转变为贝氏体回火组织, 奥氏体转变成贝氏体;经过450℃、480℃和510℃的二次回火之后, 改进型组织基本没有发生变化;当二次回火温度达到540℃, 部分的贝氏体开始转变成索氏体;经过570℃和600℃的二次回火之后, 大部分的贝氏体转变成索氏体, 而且回火温度越高, 转变的越多, 随之硬度也降的越大。
3.3 改进型经过480-540℃二次回火使硬度满足该工作辊的技术要求。
摘要：通过分析离心铸造改进型无限冷硬铸铁工作辊铸态组织, 以及对其不同回火温度和不同回火次数对组织的影响规律的研究, 得到适宜的回火工艺。
关键词：离心复合铸造,改进型无限冷硬,回火
参考文献
[1]Meers J M The metallurgy of indefinite chill cast iron[A].War-rendale:Iron&Steel society, 2002:41~47.
[2]殷光虹.现代轧辊材料金相图谱[M].北京:机械工业出版社, 1991.
提高球墨铸铁管综合合格率的措施 篇7
1 离心机拉管质量缺陷分析
离心机拉管质量缺陷主要有:重皮、气孔与针孔、夹渣夹杂、渗漏、水压打爆等。为定量分析各种缺陷对综合合格率的影响,我们抽取了早期生产的3000支不合格铸管进行分类统计,结果见表1。
从表1可以看出:重皮、气孔与针孔和夹渣夹杂质量缺陷总共占76.7%,可见上述三种质量缺陷是导致球墨铸铁管综合合格率低的主要原因。
对离心机生产情况进行检查发现,在使用过的22支管模中,有些新使用的管模内壁粘附油脂和杂物清除不到位,有些旧管模存在龟裂纹,内壁打点稀、浅。根据生产工艺的要求,新使用的管模必须清除干净内壁的粘附油脂和杂物,管模内壁的打点要均匀、深度不超过0.3～0.5mm。
生产工艺要求铁水在感应电炉内高温时间不得超过30min, DN100～1 000mm管子的浇注温度为1 380～1 500℃。对铁水质量调查发现,铁水在感应电炉内高温时间过长,超过30min,浇注温度也有时偏高,有时偏低,不符合生产工艺要求。另外,流槽与管模间距离过大、流槽出铁口弯头形状不当、流槽出铁口距承口位置较远以及翻包量过大、管模转速过高也是导致拉管质量缺陷产生的重要原因。
2 改进措施
根据以上分析,我们采取了以下改进措施:
(1)规范管模使用制度,减少铸铁管的气孔和针孔发生。
针对管模内壁打点偏稀的问题,要求打点工在进行管模维修打点时,降低管模打点机打点杆的进给速度,使打出的麻点稠密、均匀;对于管模内壁打点过浅, 要求在进行管模维修打点时,提高风压(0.7～0.75MPa),磨好打点头,保证麻点深度适宜。
对于内表面有油脂和杂物的管模,特别是新使用的管模,使用前,必须清除管模表面的油脂和杂物。
对于有龟裂纹的管模,轻微的,使用时适当增大模粉的加入量(见表2);龟裂纹严重的,必须及时更换管模。
(2)调整流槽位置,降低铸铁管的重皮缺陷。
对于因流槽与管模间距离过大造成的质量缺陷,针对性地调低了流槽高度,并使其满足表3要求。
对于因流槽出铁口弯头形状不当或流槽出铁口距离承口位置较远,容易在管子的承口部位形成重皮的缺陷,要求在生产时一定要检查设备,必要时更换流槽出铁口弯头,并调整离心机主机在下位时的限位,缩短流槽出铁口距承口的距离。
(3) 合理控制铁水温度,减少气孔和针孔缺陷。
对于离心机浇注时,由于铁水温度过低、管模内壁温度低产生的重皮缺陷和铁水温度过高、铁水发气量增大而产生的气孔的缺陷,要求中频炉工序严格按工艺规定提供合适温度的铁水,并且离心机在生产时合理控制进出水口温度和冷却速度。铁水温度应符合表2的要求。
对于铁水在感应电炉内高温时间过长,冷却过程析出的一氧化碳量增大,形成气孔或针孔的缺陷,要求严格根据生产实际控制生产节奏,确保生产顺畅,从而保证铁水及时出炉,减少水在高温的时间。
(4) 规范控制主机走速、翻包量、管模转速,减少铸铁管的重皮缺陷。
铁水在浇铸过程中的流动是轴向流动与圆周运动的复合运动。从流槽流出的大部分铁水向前(承口方向)流动,但仍有少量铁水向后(插口方向)流动,在铁水落点的后方出现一股“超前流”。
对于因离心机主机走速过慢(慢于“超前流”的速度 )造成的质量缺陷,要求在生产时通过提高离心机主机速度,从而缩短浇铸时间。
对于在离心机生产时由于扇形包的翻包量过大(增大了“超前流”的运动趋势)造成的质量缺陷,要求离心机操作工在生产时严格按工艺要求降低扇形包的翻包角速度。
对于因管模转速过高使铁水的“超前流”更薄而造成的质量缺陷,要求在生产时把管模转速降低至下限。
表4是各种规格铸铁管对应的管模转速和浇注时间。
3 结论
(1) 对球墨铸铁管综合合格率低的原因进行了分析,结果表明:“重皮、气孔与针孔”和“夹渣夹杂”是导致球墨铸铁管综合合格率低的主要原因。
(2) 通过规范管模使用、调整流槽高度、合理控制铁水温度和规范控制主机走速、翻包量、管模转速等措施,减少了铸铁管“重皮、气孔与针孔”和“夹渣夹杂”的质量缺陷,使铸铁管综合合格率由原来的90.35%提高到目前的95.71%。,达到了预期的效果。
参考文献
[1]李荣德,于海明,丁晖.铸铁质量及其控制技术.北京:机械工业出版社,1998:1-10.
[2]丛勉.铸铁.铸造手册.第2版.北京:北京机械工业出版社,2002:390-420.
[3]张武城.离心铸造.北京:机械工业出版社.2004:230-242.
离心球墨铸铁管 篇8
一、工程概况
南水北调中线工程是从长江上游的丹江水库引水经湖北、河南、河北三省进入北京市和天津市。
河南省受水区供水配套工程是指总干渠沿线分水口门到各受水城市水厂之间的输水工程。受水目标分布在河南省沿线唐白河流域、淮河流域、黄河流域和海河流域, 包括43座受水城市, 共48个供水目标。配套工程共布置输水线路总长1000km。其中铺设管线982公里, 改造河渠和暗涵3公里, 利用河道输水15公里, 建提水泵站20座。
许昌段供水配套工程是河南省受水区供水配套工程的组成部分, 受水范围涉及许昌市、许昌县、禹州市、长葛市、襄城县和漯河市的临颍县6座城市及禹州市神垕镇一个城镇共7个受水目标。15号分水口门供水工程主要向襄城县三水厂供水, 口门年均分配水量1100m3, 管道设计流量0.5m3/s, 管材为球墨铸铁管, 管径DN800, 线路全长26km, 工作压力0.4~0.6Mpa。
二、供水工程常用管材特点
在管道供水工程中, 管材费用占工程总费用的三分之二以上, 管道材料既是决定供水工程安全可靠性的主要因素, 又是影响管道系统经济合理性的主要因素, 管材的选择根据工程的具体情况, 要从技术、经济、安全、工期等方面分析比较, 综合平衡后确定。在管材选取时, 结合工程的特点及对管道的要求, 应最大程度上突出选用管材的性价比, 在满足技术要求的条件下, 发挥其最大优点的同时又能保证管道的安全和使用寿命、相对节省工程投资是选材的标准。
从管材性能、综合成本、施工安装等方面, 结合相应的技术分析和实践经验, 对钢管、涂塑符合钢管、玻璃钢管、球墨铸铁管等常用输水管材进行了综合分析比较。4种管材具有如下特点:
1.钢管一般选用螺旋焊接与直缝焊接管, 具有强度高、可靠性高、适应复杂地形能力性强等优点, 但其耐腐蚀性差, 内、外壁仍需做防腐处理, 尤其是在施工现场进行防腐处理难以控制, 糙率较大, 属于传统高耗能管材, 使用寿命一般不超过25年。钢管现场施工的工作量较大, 并且施工现场焊接需要有电源, 并保证工作坑内无积水, 工程造价较高。
2.玻璃钢管 (GRP) 全称缠绕玻璃纤维增强热固树脂加砂管, 该工艺是以树脂为基本材料, 玻璃纤维及其制品为增强材料, 以石英砂为填充材料而制成的新型复合管材。玻璃钢管采用承插式连接, 橡胶圈止水, 具有耐腐蚀、重量轻、强度高、不结垢。其缺点是管壁相对较薄, 为柔性管道, 抗压能力不强, 对基础与回填要求较高, 且检验质量的标准很难确定, 与传统的金属管相比有一定的差距。
3.涂塑复合管为新型管材, 是国家推荐节能环保材料, 表面光滑、美观, 由于采用流化床浸渍工艺, 一次性成膜, 涂层致密、均匀, 韧性和附着力极强, 具有钢管及钢制管件所具备的特点, 能承受管网所要求的内压, 具有良好的耐腐蚀性能, 可以在较恶劣的地形及地质环境下使用。其缺点是内防腐层较薄 (300um) , 容易破损, 现场施工接头焊接工作量大, 质量很难控制, 焊缝需要检测, 重量大, 施工速度慢, 对回填要求较高。
4.球墨铸铁管对环境无不良影响, 强度高;抗冲击性好, 耐腐蚀性, 寿命长;水密封性能较好, 内壁光滑, 糙率小, 节省时间能耗;柔性接口, 承插连接, 现场施工方便;具有一定的抗震能力, 抗地形不均匀沉降能力强, 同时利用其偏转角可以实现管线长距离转向, 100以下拐弯可以通过管道自身偏转来解决, 不需要管件;回填要求不严, 对于正常条件的土壤, 无需再做专门的底基, 并且可使用掘出的土壤回填。
三、球墨铸铁管性能
球墨铸铁管是采用不同于传统工艺生产的一种新型铸铁管材, 铸造时在铁水中加入了少量的镁或稀土镁合金球化剂, 改变了铸铁中的片状石墨结构, 使其转变成球状, 从而克服了片状石墨对铁基体连续性的阻力作用, 使管材具有较高的强度和延伸率, 耐冲击、耐震动、耐腐蚀、管壁薄, 同口径时比铸铁管节省材料30%~40%。其机械性能与10号钢管的机械性能几乎相似, 其强度远高于灰铁管, 称为铁的本质钢的性能。其优良的性能使它在各个领域得到广泛应用。“离心铸造”也是一种年轻的铸造方法, 同传统的铸造方法相比, 铸件的组织更密, 铸造缺陷更少, 非常适合生产环形铸件。
球墨铸铁管作为灰铁管、焊钢管的升级换代产品, 拥有许多灰铁管和焊钢管无法比拟的优点:延伸率大于10, 硬度小于等于230HB, 抗拉强度大于420Mpa, 具有与钢管媲美的抗拉强度、抗弯强度、弹性系数;球墨铸铁管采用内衬水泥或各种树脂, 外喷锌涂沥青进行内外防腐, 从根本上解决了灰铁管和钢管无法解决的内外防腐问题, 使用单位无需采用任何防腐措施, 并从根本上杜绝了水质的二次污染;球墨铸铁管的连接方式采用承插式或压兰式机械接口加橡胶密封圈, 有良好的密封性、延伸性, 具有较大的偏转角10度, 能吸收因地基沉降而产生的应力, 避免管道破裂。
四、球墨铸铁水力特性
1.管道水头损失与管路糙率等的关系
供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算, 在供水管道的水力计算中, 管线的沿程水头损失起关键作用, 阀门、流量计等管道附件及弯管、三通等管道配件的局部水头损失由于和沿程水头损失相比较小, 工程设计时通常按沿程损失的一定比例进行折算, 因此管路的沿程损失是管道水力计算的重点。沿程损失和多方面因素有关, 如管道糙率、管径、流量、流体粘性等, 本文以给水工程中的普通流体介质水为研究对象, 分析管道糙率与沿程水头损失之间的关系。
球墨铸铁管水泥砂浆内衬采用离心方法进行衬涂。管子一面在离心机上旋转, 一面将经过计算所需规定厚度的水泥砂浆量倒入管内, 然后在加速道约30G的离心力下高速旋转, 水泥砂浆就与管子内表面充分紧贴, 形成一层厚度均匀的内衬, 根据中国水利水电科学研究院检测中心检测, 根据流量公式和公式, 检测单支管子的糙率n值为0.0094~0.0097。
2.管材水力特性实例分析
以许昌段供水配套工程15号口门向襄城县三水厂供水为例进行管材性能分析, 该工程输水线路年均分配水量1100m3, 管道设计流量0.5m3/s, 管径DN800, 线路全长26km, 利用现有地势高差 (38m) 采用重力流单管进行输水, 对钢管、球墨铸铁管、涂塑复合管3种管材进行水力计算分析。
结果得出, 钢管、涂塑复合管、球墨铸铁管总水头损失分别为40.89m、24.20m、22.30m。可以看出钢管不满足重力流要求 (>38m) 而涂塑复合管、球墨铸铁管都能满足重力要求, 由于涂塑复合管现场施工接头焊接工作量大, 质量很难控制, 焊缝需要检测, 施工速度较慢, 临时占地时间较长。因此, 15号口门向襄城县三水厂供水工程采用DN800球墨铸铁管作为供水管材。采用球墨铸铁管材的管路水头损失分别比钢管、涂塑复合管降低了46%和8%。
五、结语
经过以上各方面综合比较, 结合南水北调工程实例分析, 球墨铸铁管在机械物理、化学性能等各方面同其它管材相比有明显的优越性:与其它管材管件连接方便;适应性强、运输方便、损耗率低;与同管径钢管相比管路损失可降低了40%以上, 在输送相同流量的情况下, 其管径可以减小, 从而降低了成本, 减小了能耗。