【合集】球墨铸铁管、钢管、PE管、玻璃钢管等性能比较2.doc

SRTP管与玻璃钢管的性能比较1钢骨架塑料复合管、玻璃钢管、及钢管对比2玻璃钢管与球墨铸铁管的经济技术比较3玻璃钢管与钢管的性能比较7给水系统中PE管与钢管、铸铁管、水泥管的应用比较9给水系统中PE管与钢管、铸铁管、水泥管的应用比较24连续缠绕玻璃钢管与球墨铸铁管比较分析38SRTP管与玻璃钢管的性能比较玻璃钢管是近来发展较快的一种热固性塑料管材。市场上常见的有FRP夹砂玻璃钢管、FRP纯玻璃钢管。 钢丝网骨架聚乙烯复合管与玻璃钢管的性能比较序号对比项目玻璃钢管钢丝网骨架聚乙烯复合管1材质、结构除纯玻璃钢管外，在市政工程中用得多的是玻璃钢夹砂管。它是一种热固性塑料制品。以玻璃纤维为增强材料，以不饱和聚脂树脂为基体材料，以石英砂为填充材料而制成。管壁由内衬层、结构层、夹砂层和表面层组成。SRTP复合管的内外壁为高密度聚乙烯热塑性材料，中间层为左右缠绕的两层高强度钢丝（其中一层是过塑钢丝），且整个钢丝层被挤出的一层高性能粘接树脂覆益其上。管壁由内PE层、胶层、钢丝层、胶层、外PE层组成。2口径大小玻璃钢管虽能生产中小型的管径，但实际使用中往往用在DN1200mm的管道上。根据制造SRTP管的设备及实际生产情况来看，目前只有De50-800mm的管材。3应用领域用于市政、城市输配管网方面。目前主要使用玻璃钢管于大口径水源引用及排水、排污管道上。可应用于市政、城市输配管网方面及电力、化工、矿山等偖多工业领域。应用范围比玻璃钢管广。4卫生、环保玻璃钢管属热固性塑料，不能回收再用，只能焚烧，污染环境。输水时，其结构层中的纤维有可能游离至水中，影响输水的卫生条件。一般只用在水源引管或排水、排污管上。SRTP管的内外壁为纯PE材料，可回收利用，即使焚烧也不污染环境。无毒，无味，不滋生细菌，干净卫生，可安全使用在食用饮用水系统，是目前国内外公认的环保型管材。5连接、密封性管道采用承插式连接，可靠性差，易发生泄漏。管道采用电热熔连接，密封性好，不渗漏。6水力特性玻璃钢管的糙率系数为0.0084，比钢管和铸铁管内壁光滑，但不如PE内壁光滑，水力特性比SRTP管略差。SRTP管内壁光滑，不结垢。SRTP复合管的内壁糙率系数为玻璃钢管的1/8.4，穈擦阻力比玻璃钢管小，水力特性相比更好。7埋地示踪性玻璃钢管是非导体，电绝缘性能好。埋地安装时，必须埋设金属示踪线，才能用金属探测器寻找位置，以便抢修和维护。SRTP管中有钢丝网，可用磁性金属探测器进行寻踪，不必另外埋设跟踪或保护标记，能有效避免挖掘破坏。8强度夹砂玻璃钢管的增强层为玻纤和树脂，承受轴向、环向内、外压强度的能力接近合金钢。其抗拉强度32MPa，弹性模量15.2GMPa。SRTP管的增强层虽为高强度钢丝，且有高粘接性能的胶层与PE组成一个体系，但其轴向、环向内外压强度不如夹砂玻璃钢管。因此，用于大口径（DN600mm）排污管时，SRTP管不能替代玻璃钢管。9使用寿命50年50年10综合评价玻璃钢夹砂管有较好的强度和耐腐蚀性能，耐温（-30-80）、水力特性也不差，管材自重较轻（比重1.65-2.0），运输安装较方便，管径可以做得很大，使用寿命可SRTP复合管结合了钢管和聚乙烯管的优点。它刚柔特性兼备，具有较好的强度和刚度，较高的耐压强度，良好的柔性和抗蠕变性能，较好的延伸率和抗冲击性能，可抗地震；较好的耐化学腐蚀11综合评价达50年。玻璃钢管的另一特点是可方便地更改结构设计并进行制造。不足之处是结构层中的纤维有可能游离至水中，影响输水水质。目前生产的规格主要有DN500-1400mm，国内外主要将大口径玻璃钢管用在水源引用管道及排水、排污管道上，而在供水管网中较少使用。和抗高频绝缘性能。连接可靠，无渗漏；管内壁光滑，不结垢，水力特性好；卫生无毒，供水水质好；对管沟基础要求不高，施工安装简便，综合造价较低，是管径在110-500mm之间的燃气、给水、化工、电力、矿山用管的理想管材。钢骨架塑料复合管、玻璃钢管、及钢管对比1.玻璃钢管：具有优良的力学、物理性能。玻璃钢管的密度通常只有钢管的1/4至1/5。其比强度比钢材和塑料管的比强度都高。此外，玻璃钢管的物理性能也相当优越，热膨胀系数比钢大体相当。耐化学腐蚀、使用寿命长。连众玻璃钢管具有特殊的耐化学腐蚀性能，能输送大多数酸碱盐等介质，其使用寿命往往比普通钢管长几倍或是几十倍，甚至比不锈钢也长。流体阻力小：管道内壁光滑，水力特性优异。玻璃钢管的内表面始终保持新生管的光滑状态，几乎可以认为是“水力学光滑管”。安装及维护。一般来说，玻璃钢管不需要特殊的防腐处理；管道较钢管轻，吊装简单，动力消耗低，支承结构或基础可简化，这些都会降低安装费用。但管线维修困难，维修时间长。DN150管线承压较低。设计灵活性大，改型周期短。玻璃钢管是将浸有树脂基体的纤维增强材料，按照特定的工艺条件逐层缠到芯模上并进行适当固化而制成的。管壁是一种层状结构，可以通过改变树脂系统和采用不同的增强材料来调整玻璃钢管的各项物理和化学性能，以适应不同介质和工作条件的需要，通过结构层厚度、缠绕角和壁厚构造的设计来调整管体的承载能力和特性，以制成不同压力等级或具有某种特殊能力的玻璃钢管。质量轻，运输便利，施工费用低。保持水质：无毒，输送饮水用水，能保持长期水质卫生。2.钢骨架塑料复合管抗压能力强钢骨架塑料复合管由于钢骨架的加强使复合管的刚性，耐冲击性及尺寸稳定性均优于任何一种纯塑料管材，同时由于网状钢骨架本身又是一种柔性结构，从而使复合管比钢管在轴向上更具有柔性，这种刚柔结合使复合管的装卸、运输、安装更有可靠性，地上安装可节省支座数量，地下安装可承受较高的由于沉降、滑移、车辆等造成的突发性冲击载荷，中心管径可做适当弯曲随地势起伏布置，对敷设管线地质条件适应性好。抗渗透漏性好钢骨架塑料复合管的连接采用电熔套筒焊接，其原理采用电阻通电产生热量使塑料管材和电熔套筒的内层塑料热熔连接起来，接头处由于是塑料的热熔接，因此不会发生渗漏现象。流体沿程阻力损失小钢骨架塑料复合管特性之一是内壁光滑低阻，其当量绝对粗糙度k（0.01）是钢管k（0.20.6）值的二十分之一至六十分之一，且随着时间的推移钢骨架塑料复合管的k值不会发生变化，但钢管的k值却因时间的推移管材内壁生锈而增大。经实验表明在管径、长度、压力降相同的情况下钢骨架塑料复合管的输送能力比钢管的输送能力提高30%（依据流体的性质、流速、温度以及钢管使用年限K值的变化有所不同）。使用寿命长复合管的内壁均为聚乙烯塑料，具有相同的防腐性能，可耐多种化学介质的侵蚀，如酸类、碱类、盐类及有机、无机溶剂等，自身也不发生电化学腐蚀，因此使用寿命可达50年以上，而钢管尽管可通过防腐处理，提高其抗腐蚀能力，但在外界介质和输送流体的长期作用下也会发生腐蚀现象。使用寿命比较短，为10年左右。耐寒性、耐高温性能复合管的安装应在冻土层以下，输送对温度有特殊要求的流体应依据工程设计决定是否加保温层，夏季在地上60温度下可正常使用。复合管的线膨胀系数很小，为35.435.9×10-6（1/），因此具有较宽的适用温度范围，更具适应性。 安装及使用维护复合管与钢管相比单位体积质量轻，操作简单，支座数量少，安装简单，费用低，无需做防腐处理。防腐效果钢管经过内防腐后接口处需重新防腐处理，而复合管内壁光滑无阻且防腐效果很好。玻璃钢管与球墨铸铁管的经济技术比较目前在供排水项目中，玻璃钢管和球墨铸铁管道应用都很广泛，我公司（新疆永昌积水复合材料有限公司）作为一家全国最大的玻璃钢管道专业生产厂家，集自身十余年的管道生产运输、安装及长期运行管理等方面的经验，针对供排水项目的工况特点，对管材安全性及投资效益等方面提出建议，以期望玻璃钢管道这种技术先进、运行可靠、经济合理的管材，能够在供排水项目中得到更广泛的应用。下面就这两种管材的特点进行对比，以供设计技术人员在材料选取方面的参考。一、玻璃钢管道与球墨铸铁管道技术性能比较1、总体性能比较玻璃钢管球墨铸铁管连接方式可靠可靠抗冲击性高较高耐压力高高耐腐蚀性强较强热膨胀系数低低阻燃性好好自重轻重裁切容易困难渗透性无无寿命很长短施工简单无污染困难无污染卫生性能极好差2、耐化学腐蚀性能比较:玻璃钢的主要原材料是高分子成份的不饱和聚酯树脂和矿物质成份的玻璃纤维，它能有效地抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀和未经处理的生活污水和工业污水、腐蚀性土壤和化工废水及众多化学液体的侵蚀，相对于球墨铸铁管道减少了防腐费用，在一般情况下，能够长期保持管道的安全运行。而球墨铸铁管道则在土壤水溶液呈酸，缄，盐等性质的土壤中使用时，会产生离子溶出和电化学腐蚀，长期使用由于内外表面都会产生腐蚀。玻璃钢管道耐腐蚀性能表如下：玻璃钢管道耐腐蚀性能表化 学 品 介 质适用温度品 名化学式盐酸HCl80硫酸H2SO450硝酸HNO370磷酸H3PO4100氟酸HF50醋酸CH3COOH85脂肪酸C15H31COOH100硫酸铝Al2SO4100乙二醇CH2(OH)·CH2(OH)100氢氧化钠NaOH82次氯酸钠NaOCl265双氧水H2O270氨水NH370煤油(KEROSENE)70汽油(GASOLINE)82柴油(DLESEL)82氯气（气体）Cl2100硫化氢（气体）H2S82氯化铁FeCl3·4H2O100食盐NaCl82酱油(SOY SAUCE)100高分子凝结剂(COACERVATION AGENT)100多元氯化铝(PAC)100纯水H2O100草酸HO2CCO2H95聚醋酸乙烯乳液(PAE EMULSION)50乙醇C2H5OH45邻苯二甲酸二丁酯C6H4(CO2C4H9)2803、 水力学性能比较我们先来看看玻璃钢管道和球墨铸铁管道的水力特性、糙率、流量、管径指数等相关数据：材质糙率(n)流量指数(m)绝对粗糙率(mm)玻璃钢管道0.00841.770.05球墨铸铁管道0.0121.92.3从上表分析看，玻璃钢管的水力特性很好，这一特性在给排水领域尤为突出，可从以下几个方面说明：（1）对于相同口径的管网，选用玻璃钢管可节省泵送费用约30%-40%；（2）对于输送相同流量，选用玻璃钢管，可缩小约2个管径等级，从而节省初期投资费用；（3）缩短泵送时间，尤其适用于集中用水或间隙用水的情况，选用玻璃钢管，可节省1/3泵送时间和费用。（4）玻璃钢管的内壁光滑，不但新生态是光滑的，而且使用相当年后，内壁仍然光滑如初，而且不结垢，不会对介质产生二次污染，在国外被称为“水力光滑管”。二、玻璃钢管道与球墨铸铁管道从现场安装施工和运输上比较球墨铸铁管单根长为4-6米且重量重,管道在现场的卸车与下管沟都必须采用吊车,这将是一笔很大的吊装费用。同时，由于球墨铸铁管重量大且为脆性管材,为了防止地基不均匀沉降对管材的损坏,对管沟施工的要求非常高,这样无形中就增大了工程和土建工程量。而玻璃钢夹砂管的密度约为球墨铸铁管的1/4,且是一种柔性管,所以在管材吊装和管沟施工上的成本将大大低于球墨铸铁管。最后,由于玻璃钢夹砂管比球墨铸铁管轻,所以其运输成本远远低于球墨铸铁管。总之,就现场安装施工和运输而言,采用玻璃钢夹砂管比铸铁将会节约很大一部分投资。三、从管配件制作方面比较由于玻璃钢材料很强的可设计性，其法兰，弯头，三通，变径等可任意制作，如法兰可与任何符合国家标准的同等压力同等管径的钢制法兰相连接，弯头可根据施工现场的需要制作成任意角度，此外，由于接头采用柔性橡胶圈密封，每个接头还具有1°3°的偏转作用，对于较小的转弯可通过接头借转而不用制作弯头。而对于球墨铸铁管，弯头，三通等配件除固定规格的标准件以外，由于断管比较费事，一般要用到等离子切割机才能切割，所以非标准配件难以制作。四、从运行维护方面比较玻璃钢管道的维修简单易行，一般情况下，只要修补工作面干燥就可进行施工，如在管道上拼接法兰，当管道内水面低于开口十几毫米不往外流水即可进行操作，修补完的位置经30分钟固化后即可通水使用。整个工作过程在清除完积水后一般不超过4小时，而对于球墨铸铁管，这一过程则需要10小时以上。本公司已生产玻璃钢管道十几年，在安装使用的管道中，除人为的机械损伤进行过修补外，其余的几乎没有运行维护费用的支出。从上述几点比较可以看出, 玻璃钢管材在经济投资方面和综合性能方面都比球墨铸铁管优越得多。所以,无论是从长期使用的角度考虑还是从短期投资的角度考虑,在城市管网改造等工程中,选用玻璃钢管材都是明智之举。玻璃钢管与钢管的性能比较玻璃钢管特性1 耐腐蚀性好，对水质无影响。玻璃钢管道能抵抗酸、碱、盐、海水、未经处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学流体的侵蚀。比传统管材的使用寿命长，其设计使用寿命一般为50年以上。对夹砂玻璃钢管道而言，更多的是在市政、城市输配管网方面的应用，由于其具有无毒、无锈、无味、对水质无二次污染、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等优点，因此，受到了给供暖和排水行业的欢迎。2 防污抗蛀。不饱和聚酯树脂的表面洁净光滑，不会被海洋或污水中的甲贝、菌类等微生物站污蛀附，以致增大糙率；增加过水断面，减少维护费用。玻璃钢管道无这些污染，长期使用洁净如初。同时由于其内壁光滑，且有优异的抗蚀性能，不会产生水垢和微生物的滋生，有效保证水质，保持水阻的稳定。而传统管材还存在日后水阻增大和表面结垢的现象。3 耐热性、抗冻性好。在-30状态下，仍具有良好的韧性和极高的强度，可在-3085的范围内长期使用，采用特殊配方的树脂还可在110以上工作。4 自重轻、强度高，运输安装方便。采用纤维缠绕生成的夹砂玻璃钢管道，其比重在1.652.0，只有钢的14，但玻璃钢管的环向拉伸强度为320MPa，轴向拉伸强度为160MPa，近似合金钢。因此，其比强度（强度比重）是合金钢的23倍。这样它就可以按用户的不同要求，设计成满足各类承受内、外压力要求的管道。对于相同管径的单重，玻璃钢管只有碳素钢管（钢板卷管）的1/3.5，预应力钢筋水泥管的1/8左右，因此运输安装十分方便。玻璃钢管道每节长度6米或12米，比混凝土管可减少将近三分之二处接头。它的承插连接方式，安装快捷简便，同时降低了吊装费用，提高了安装速度。5 摩擦阻力小，输送能力强。玻璃钢管内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小。糙率系数为0.0084，而混凝土管的n值为0.014，铸铁管为0.013，因此，玻璃钢管能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力。因此，可带来显著的经济效益：在输送能力相同时，工程可选用内径较小的玻璃管道，从而降低一次性的工程投入；采用同等内径的管道，玻璃钢管道可比其他材质管道减少压力损失，节省泵送费用；可缩短泵送时间，减少长期运行费用20。6 电、热绝缘性好。玻璃钢是非导体，管道的电绝缘性特优，绝缘电阻在10121015cm，最适应使用于输电、电信线路密集区和多雷区；玻璃钢的传热系数很小，只有0.27，是钢的1/233，管道的保温性能优异。7 耐磨性好。把含有大量泥浆、沙石的水，装入管中进行旋转磨损影响对比试验，经300万次旋转后管内壁的磨损深度如下：用焦油和瓷釉涂层的钢管为0.53mm，用环氧树脂和焦油涂层的钢管为0.52mm；经表面硬化处理的钢管为0.48mm，玻璃钢管为0.21mm。由此可以说明其相当耐磨。8 维护费用低。玻璃钢管由于上述的耐腐、耐磨、抗冻和抗污等性能，因此工程不需要进行防锈、防污、绝缘等措施。对地埋管无需作阻极保护，可节约工程维护费用50以上。9 适应性强。玻璃钢管可根据用户的各种特定要求，诸如不同的流量、不同的压力、不同的埋深和载荷情况；设计制造成不同压力等级和刚度等级的管道。10 工程寿命长，安全可靠。据实验室的模拟试验表明：玻璃钢管道寿命可长达50年以上。11 工程综合效益好。综合效益是指由建设投资、安装维修费用、使用寿命、节能减排等多种因素形成的长期性效益。玻璃钢管道的综合效益是可取的。特别是管径越大，其成本越低。当进一步考虑埋入地下的管道可使用好几代，又无需年年检修，更可以发挥它优越的综合效益。钢管性能 1 钢管相比于其他传统管材，材质较轻、强度高、韧性好，可以承受较高内压，制造使用灵活，并且能适应复杂或恶劣的地质情况。2 钢管在使用过程中存在较大弊端，主要是内外防腐处理麻烦。首先外防腐的问题很关键，其外防腐质量的好坏直接影响其使用寿命。现在国内钢管的外防腐主要为：遮盖型做法，对于钢管要求均为加强型或特加强型外防腐，有部分地区推行阴极保护。对于遮盖型的外防腐办法一般为涂料如石油沥青、环氧煤沥青等，后者在低温时不易固化，而且在现场焊口施工时问题更多，原来曾用过氯磺化聚乙烯，由于溶剂大多，易生针孔，抗击穿不合格，部分地区明确不再使用。对于阴极保护其防腐效果比较好，但是由于采用牺牲阳极的办法，在日后运行中必须定期更换阳极，增高了运行费用和工作。再说内壁处理问题，一般采用的方法有三种：防腐涂料、树脂砂浆、水泥砂浆。三种办法都存在两个问题：第一是防腐层与钢管的粘结强度问题，水泥砂浆前面已经说过。对于防腐涂料和树脂砂浆两种方法都要求钢管内表面完全除锈才能施工，但这点很难做到完好。因此锈点部分就造成了日后分层剥离的起源，形成腐蚀和结垢；第二是钢管绝大多数都是现场对焊施工，在焊完后进行防腐。只能是人工进行质量不易控制、而且，对于直径较小的管，由于人员无法进去施工，就不再防腐了。也造成了日后焊缝破坏的隐患。根据几次钢管的爆管事故分析，主要是焊缝质量不高或焊缝腐蚀造成的。3 整体造价较高。4 水力性能差、能耗高。钢管的管内糙率系数在0.0110.013之间，这样对于同样输水量，同等管径的管线，其沿程阻力就高，需要增大泵的扬程，增大初期投资，同时运行费用因耗电量大，也大幅度增大。5 管道存在对水锤作用承载能力差的缺陷。给水系统中PE管与钢管、铸铁管、水泥管的应用比较随着科学的进步和技术的发展，自来水管网的管材也发生了不小的变化，由当初的铸铁管到目前普遍使用的钢管、水泥管，以及越来越受到青睐的PE管。PE管又称聚乙烯管。国外从20世纪40年代初就已大规模应用PE管输送城市自来水。PE管现已发展成为一种成熟的管材，国外发达国家聚乙烯自来水管道应用率已达95%以上。我国从80年代初期开始这方面的研究工作。目前，全国已有上百个城市不同程度采用PE管输送自来水，并取得了良好的效果，同时也积累了成熟的经验。PE管的优势越来越受到关注，传统的钢管、铸铁管、水泥管受到了挑战。下面就PE管，钢管、铸铁管、水泥管在给水系统中的应用作一下简单的比较。1 管材的性能比较11    PE管耐腐性能，使用寿命长钢管耐腐蚀性能差，敷设在地下时需要采取防腐措施，如沥青玻璃布，环氧煤沥青，牺牲阳极保护法等，而PE管则同铸铁管、水泥管一样无须采取防腐措施，施工时既节约了资金又节省了时间。钢管使用寿命为20年，铸铁管为40年，水泥管使用寿命为30年，PE管则为50年，因此使用PE管可使管网改造时间延长，其一次性投资的经济效果好于钢管和铸铁管、水泥管。PE管的耐腐蚀性非常好。例如：在20条件下，它可以安全输送浓度为98%的硫酸。这在球墨铸铁管是不可想象的。球墨铸铁管的耐腐蚀性相对较差，从使用寿命来看它无法达到PE管的水平。而且在整个管道系统的使用维护方面球墨铸铁管必须付出防腐处理费，后期维护费用等。由此可见，维护费用为零的PE管时管材使用的最佳选择。12    PE管柔韧性好，便于施工自来水管网在施工过程中，根据策划，设计的要求，需要设置坡度和角度。钢管为保持坡度和角度，需要采用三通及45°，90°，135°弯头等标准管件，从而增加了管件和接口数量。铸铁管、水泥管接口虽具有一定的可挠性，但其可挠度只允许在6°的范围内进行调节。PE管由于其自身具有较好的柔韧性，可以蜿蜒敷设，在允许的弯曲半径内无须弯头即可绕开障碍物，减少弯头，利用PE管的柔韧性进行转弯，可有效得降低节点水头损失。PE管容许弯曲半径见表1。由于其柔韧性好，较之钢管、铸铁管、水泥管对由于路面载荷的变化及地震等因素，有更好的适应性。表1 PE管道容许弯曲半径管道公称外径D（mm）容许弯曲半径R（mm）D50 mmR30D50<D160 mmR50D160<D250 mmR70D注：表1为常温下，当管上无承接头时，PE管的容许弯曲半径。当管道上有承插接头时，容许弯曲半径不小于125D。13管道的技术可行性分析（均以dn800给水管作为计算测算）1、 流速计算：式中  di:管材内径（m）u：管内水的平均流速（m/s） Q：管材输水量（m3/s）球墨铸铁管DN800（K9级）流速=1.15 m/s混凝土管DN800 流速:=1.15 m/sPE管材流速:800×19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米/秒结果表明,三种管材流速均在经济流速范围之内,是可行的。1.4水力计算：球墨铸铁管水力计算球墨铸铁管内流速1.2 m/s时，单位水头损失可由下式计算。式中:：每米管道的水头损失(米)：管材内径（m）：管内水的流速（m/s）代入得水力坡降系数  =0.0029m钢筋混凝土管水力计算流速系数C可按下式计算式中:：每米管道的水头损失(米)；：管材内径（m）；R：水力半径 满流取d/4；：管内水的流速（m/s）；C：流速系数。代入得单位水头损失  =0.00222mPE管材水力计算塑料管的沿程损失可计算如下：水力摩阻系数由下式计算先确定管内流体的雷诺数Re=966216式中   Re：管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u：管内水的流速（m/s）：水在20下的粘度=1×10-6  （m2/s）故800×19.6mm管材=0.011沿程水头损失由下式计算：=0.0012米水柱结果表明，PE管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于同口径铸铁管材或混凝土管，可有效降低水泵的扬程，节约运行成本。1.5水锤压力计算：对停泵水锤压力增值可由以下公式计算：其中压力波回流速度式中：水锤压力（m）         ：流速变化，取平均流速a：压力波回流的速度（m/s）：水的重力密度取10×103N/m3 K：水的体积模量取2200×106N/m2Ep：管材的弹性模量，PE管材取3000×106N/m2，球墨铸铁管材160000×106N/m2，混凝土管取206000×106N/m2di：管材内径en：管材壁厚压力波回流速度计算：球墨铸铁管材:=889.8m/s则水锤压力增值 =104.4米水柱钢筋混凝土管:      =1374m/s则水锤压力增值=161米水柱PE管材  800×19.6mm：  =267m/s水锤压力增值=35米水柱计算结果表明：因为PE管材较球墨铸铁管材、钢筋混凝土管材具有更低的弹性模量，水锤压力的增值明显降低，可有效防止水锤压力波动对管材本身造成的危害，提高管道运行的安全性能。 2 PE管连接方式钢管采用焊接和法兰连接，铸铁管采用胶圈，压兰或V型圈，O型圈连接套连接，水泥管用胶圈连接，PE管较之前三者，大部份情况下都采用热熔连接。热熔对接连接工艺特点是操作简单，效率高，适合于野外操作。其接口强度满足管道运行要求，抗拔力较强，施工成本低。PE管的这种连接方式接头强度很好，打压可一次通过。同时，采用PE管施工亦较使用钢管、铸铁管、水泥管省时。尤其是当管径<DN200时，PE管可在沟槽外连接，而钢管和铸铁管、水泥管则需要在沟槽内作业，从而使PE管具有较宽敞的工作环境，同时施工作业危险性也较小。球墨铸铁管由于一般使用承口连接，一旦完工后发生沉降则刚性连接的封口就成为一个很大的漏点。PE管由于其柔韧性，所以抗沉降甚至地震方面具有无可比拟的优势。曾经有PE管材安装在云南丽江，在一次5.8级地震中管材被甩出管沟近2米仍能保持正常工作，管道接口没有发生断裂、渗漏，就是极好的例证。3 工作量与施工时间的比较表 2 工作量比较表管材焊工管工技工力工总人数PE管  123铸铁管2  24钢管11 24水泥管11248表3 工作时间比较表管材 所用时间（分钟）合计（分钟）钢管打坡口对活焊接235315铸铁管安装压兰动对活班连接17377PE管打磨吸热班连接冷却15537水泥管安环动对活班连接19388表2为4种管材的管线管径同为DN200时，只用一组人员施工所用人员情况比较。从中可以看出使用PE管所需施工人员最少。表3为以DN200管线为例4种管材完成同样工作量所需时间比较，从中可看出采用PE管施工亦较使用钢管、铸铁管、水泥管省时。尤其是当管径<DN200时，PE管可在沟槽外连接，而钢管和铸铁管、水泥管则需要在沟槽内作业，从而使PE管具有较宽敞的工作环境，同时施工作业危险性也较小。4  PE管与钢管的经济性比较4.1、PE管具有钢管、铸铁管、水泥管无法比拟的优点，那么，它在价格上是否也同样具有优势呢？ 工程造价比较（元/米）管材名称管材价格管沟开挖管沟基础（m3）管道基础回填管道防腐管道安装直接费综合费用综合造价PE管dn80089234原土夯实 1.633.8415.08976.409985.40球墨铸铁管dn80096834原土夯实 1.60.633.8421.9324.891084.3612.731097.09钢筋混凝土管 dn80040034原土夯实 1.60.633.8436.0536.05541.6419.91561.55通过表中的比较，可知PE管在价格上是可行的。由于小管径PE管管件价格较贵，因此在设计、施工中应尽量减少小管径管件数量，从而降低投资，取得较好的经济效果。4.2、常年运行费用（能耗）比较：管网常年运行费用是通过泵站电能消耗来维持的，我们按泵送压力输水部分管线为19公里，管径均为dn800测算， PE管材取代球墨铸铁管材及钢筋混凝土管常年运行耗电量的节约按照下式计算：式中:E：年运行耗电量（KWh）Q：日供水量（m3/d）H：水泵工作全扬程差（m）H=（h球-h塑）×LKd：供水日变化系数取1.2：机泵效率取70%PE管材与球墨铸铁管相比PE800×19.6mm管材年节电量  = 193 万KWhPE管材与钢筋混凝土管相比PE800×19.6mm管材年节电量  = 115.4 万KWh由此，合理使用PE管材替代球墨铸铁管材及钢筋混凝土管材，日常运行费用仅用电量一项每年即可大幅降低。4.3、常年运行费用差额折现在取管道全寿命期均为n=30年（据报道德国发现二战时所铺设PE管材，经检测管材各项标准均在DIN标准之上，寿命已超过其50年的设计寿命），折现率取i=7%（公益性，如商用则为12%），残值为零，管道按当年投资当年运行计算。则：E=E×1+1/(1+i)+1/(1+i)2+1/(1+i)3+1/(1+i)29PE管材与球墨铸铁管相比PE800×19.6mm管材年节电量193 万KWh则E=192×1+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+1/(1+7%)29=192×12.409=2382.3万KWhPE管材与钢筋混凝土管相比PE800×19.6mm管材年节电量90.5 万KWh则E=115.4×1+1/(1+7%)+1/(1+7%)2+1/(1+7%)3+1/(1+7%)29=1432万KWh结果表明，当保证50000吨/天的输水状况下,球墨铸铁管及钢砼管在全寿命期间比PE管多支出的运行费用(电耗)折现值如下:球墨铸铁管与PE800×19.6mm管材相比多支出2382.3万KWh,钢砼管与PE800×19.6mm管材相比多支出1432万KWh PE管道的寿命比传统管材运行寿命更长。在全寿命期工程总造价中将年运行费用折现为工程建设时的值能大大降低成本。管材选择时，选择低摩阻的PE管材，在相同管径的条件下它可有效降低常年运行费用，节约能源，大幅提高输水能力，切实保证管道投资的经济性与功能性的统一。在出厂水压相同条件下，低摩阻的PE管道可以保证更远距离用户的水压要求，减少二级泵站的设置，有效避免管网中的资用水头（可利用的水压）的浪费，节约能源。5、管道系统运行过程中水力比较球墨铸铁管的内壁比较粗糙，光洁度一般不超过Ra6.3，流体的水头损失比较大。长距离输送时加压站的间距小于PE管，泵站的总功率也需要提高。PE管的内壁光滑，水头损失比较小，上述投资要小于球墨铸铁管。在供水管水力计算公式中关于摩阻系数的计算公式为：=0.11（K/D）+（68/Re）。其中Re为雷诺系数；D为管内径；K为管内壁绝对粗糙度。PE管K=0.01mm；新的球墨铸铁管K=0.06mm，运行30年后K值将增大5-10倍，而PE管的K值波动不超过5%。在此公式中，球墨铸铁管的值将远远大于PE管。在海澄-威廉公式中Q=0.2785CD2.63I0.54。Q为流量；C为海澄-威廉摩阻系数；D为管内径；I为水力坡降。其中PE管C=155，且不随运行时间变化。球墨铸铁管新管C=130，运行30年后取90。由此可见，相同通径条件下，球墨铸铁管的过水能力为PE管的83.87%；运行30年后为PE管的58.06%。也就是说要达到远期使用效果相同，球墨铸铁管必须大大加大管径以满足过水能力随时间变化造成的损失，因此配套的阀、泵等一系列产品都要加大投资，这在投资上是不经济的。由此可知PE管过水量大，节约初期建设时的费用。本处以DN200铸铁管与DN200 PE管作对比：DN200铸铁管：设定流速为1.5m/s 流量为0.1884m3/s 比阻为9.029水力坡度 i=9.029×Q2=9.029×0.18842=0.32PE管道：PE100 DN200 PN1.25Mpa 壁厚为14.7mm 在与D200铸铁管道同样的水力坡度下 i=0.32=0.000915×Q1.774/de4.774=0.000915×Q1.774/（0.22×0.0147）4.774=0.000915×Q1.774/0.17064.774=4.2457×Q1.774Q1.774=0.32/4.2457=0.07537Q =0.2328 m3/s由以上计算可以看出，在管道运行过程中，PE管的沿程水头损失要比金属管道小得多。在管道运行过程中，比金属管道有更大的效费比。6、施工方面的比较施工方面，钢材的比重是聚乙烯的8倍。由于球墨铸铁管很重，所以要在平行于管沟的方向修一条施工便道，让运输车辆和吊车到达施工地点卸货；让吊车协助安装。这在施工上是一笔比较大的费用，尤其在山地、丘陵地区。PE管比较轻，因此可以人工搬运，特别是在使用大管径管道的时候更能体现其优越性。球墨铸铁管的管沟沟底必须做基础。而且由于连接是在沟中进行，所以管沟必须比管材外径宽0.6米以上，以方便工人操作。在转角、三通等位置还必须加水泥支墩。在有交通负荷的浅埋地区上方必须做加强保护等。对于PE管，它可以在地面焊制成400-600米甚至1000米的长管后推入管沟，这样管沟的宽度可以仅仅大于管材外径就可以了;同时沟底不需要做基础;这样可大大减少施工的土方量。对于有交通负荷的浅埋地区，实践证明只要埋深大于1米即可认为它不影响管材使用。这在国际标准施工要求中有明确说明。7、PE管在使用过程中的维修与维护PE管耐腐蚀性能优于球墨铸铁管，在没有外部因素影响下，整个管网实现零维护。遭外力破坏后PE管道断水维修作业方法：采用电熔鞍形管件封堵小孔；采用2个电熔直接修补一段管道；采用法兰连接修补一段管道。如下图所示： 遭外力破坏后PE管道不断水维修作业方法：采用抱箍进行维修，采用抢修器进行维修。8、综合评述与结论综上所述，PE管材的优点明显，其粗糙系数低，由于塑性管水力坡降较小，相对与其它传统管材而言在出厂水压相同时，在管网相同的地点上用户水压会高于传统管材，可以保证更多用户对水压的要求。常年运行费用（即水力坡降、能耗）、管径相同时的输水能力，塑料管输水能力较传统管道高。流量、常年运行费用相同时，塑料管材较传统管道小，与同规格的球墨铸铁管相比有更好的输水能力及更低的运行费用；而其耐腐蚀性、重量轻、安装简便、施工费用低、运行寿命长的特性优于球墨铸铁管。塑料管道在全寿命期工程总造价中将年运行费用折现为工程建设时的值能大大降低成本由上可知：大口径 PE管材用于给水工程，在技术上是完全可行的，并可提高工程进度，降低施工费用，节约运行成本 。给水系统中PE管与钢管、铸铁管、水泥管的应用比较随着科学的进步和技术的发展，自来水管网的管材也发生了不小的变化，由当初的铸铁管到目前普遍使用的钢管、水泥管，以及越来越受到青睐的PE管。PE管又称聚乙烯管。国外从20世纪40年代初就已大规模应用PE管输送城市自来水。PE管现已发展成为一种成熟的管材，国外发达国家聚乙烯自来水管道应用率已达95%以上。我国从80年代初期开始这方面的研究工作。目前，全国已有上百个城市不同程度采用PE管输送自来水，并取得了良好的效果，同时也积累了成熟的经验。PE管的优势越来越受到关注，传统的钢管、铸铁管、水泥管受到了挑战。下面就PE管，钢管、铸铁管、水泥管在给水系统中的应用作一下简单的比较。1 管材的性能比较11    PE管耐腐性能，使用寿命长钢管耐腐蚀性能差，敷设在地下时需要采取防腐措施，如沥青玻璃布，环氧煤沥青，牺牲阳极保护法等，而PE管则同铸铁管、水泥管一样无须采取