城市供水管網接頭密封措施研究

黃河鋒

摘 要：城市居民的生活、工業的運轉都離不開水，因此國家在全國范圍都鋪設有發達的地下供水管網系統。由于供水系統均采用高壓供水，這樣就會導致在管件接口處發生漏水現象，據統計我國一年因為管網漏水導致的經濟損失高達200億，因此對供水管網連接防漏問題的研究非常重要。在我國的供水管網中，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。

關鍵詞：管網；漏水；球墨鑄鐵管；鋼管；連接

供水管網的漏失問題一直是供水公司致力于解決的經濟損耗問題，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《2013年城市供水年鑒》的數據顯示，我國600多座城市在2012年中供水管線的物理凈漏失率高達15.78%，這比國家規定的12%以下的城市管網凈漏失率標準高出了33.3%。根據年鑒統計，2012年全國城市居民生活供水系統的總漏失量高達6.0×109m3，根據全國各地供水市場價格1.50元/m3計算，我國因為城市管網供水系統漏失導致的直接經濟損失超過60億元，這項損失統計僅為保守估計，實際損失可能會超過100億元。如果考慮全國重型企業的工業化用水供水系統漏失，全國因為供水管網漏失損失將會達到驚人的200億元以上。因此針對供水系統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，主要應用了專用設備“離心球墨鑄鐵機”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

當球墨鑄鐵管的球化率被控制在180%時，管柱的機械性能得到了很好的改善，具備優良的防腐性能，延展性得到大大提升，密封效果良好，可以進行方便的安裝施工。根據國標規定，其最小的抗拉強度為420/Mpa，最小屈服強度為300/Mpa，最小延伸率為7%。在低壓管網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，在進行高壓測試時出現漏水現象。

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行嵌縫，現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采用了“O”形橡膠圈，因為采用“O”形橡膠圈進行嵌縫可以使縫隙更加細微均勻，并且其具備一定的防水性，在外層密封材料的保護下，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”形橡膠圈配以環氧樹脂內外涂層、聚氨酯內外涂層、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，當前主要采用的供水鋼管為不銹鋼管或內襯不銹鋼復合管。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。內襯不銹鋼復合管可以理解為在鋼管內壁附加了一層薄壁不銹鋼管的復合型雙層金屬管。

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，除了傳統連接方式，還有壓縮式、壓緊式、活接式、推進式、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不同的施工環境進行合理選擇，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。螺紋連接具有結構簡單，連接及拆卸方便可靠的優點，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、密封性能好的優點。焊接連接一般適用于同材質材料之間的連接，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異的特點，柔性連接具備抗震性能優異的特點。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

在當前城市管網中球墨鑄鐵管與鋼管的結合使用十分普遍，兩者的結合能夠在復雜地形的管網鋪設中凸顯出其優勢。二者的連接方式主要有以下三種。

3.2.1 K型機械接口

接口配件的規格在DN400以下時適宜選用K型機械接口，當球管規格在DN300以下時我們應該選用機械接口形式。K型機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濟損失。但是K型機械接口的缺點也是顯而易見的，當管網內水壓過高時，容易造成機械接口的移位而產生漏水現象。因此在進行K型機械接口安裝時，要對接口進行緊固處理，保證接口不會產生水利壓力導致的移位現象。

3.2.2 油麻膨脹水泥接口（剛性接口）

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

3.2.3 鋼制標準管轉換法（柔性接口）

鋼制標準管轉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）。該方法最大的優點就是安裝快速方便，具備一定抗震能力。

4 總結及建議

文章對供水管網的漏水問題進行了調研，指出了因供水管網接頭密封性差原因導致的經濟損失是巨大的，必須予以重視，并以此為背景對國內外管件的常規連接方式進行了調研，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行了分析，并給出了兩種管材的連接方式建議。對國內管件的連接方法進行了探析，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”形橡膠圈配以環氧樹脂內外涂層、聚氨酯內外涂層、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型機械接口、油麻膨脹水泥接口（剛性接口）、鋼制標準管轉換接口（柔性接口）。

參考文獻

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

[2]牛冰.談球墨鑄鐵管在工程中應用的優勢[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.關于球墨鑄鐵管的安裝之我見[J].科技資訊，2008，05：35.