1. 不銹鋼給水管的應(yīng)用趨勢隨著鍍鋅鋼管這種人們已經(jīng)使用了幾十年的管材被國家明令禁止用作生活給水管道,各種塑料管、復(fù)合管、銅管和不銹鋼管等紛紛上市,建筑給水管材的種類已近
20余種。國內(nèi)薄壁不銹鋼管是上世紀80年代末才問世的新型管材,但其發(fā)展勢頭強勁,已大量應(yīng)用于建筑給水和直飲水管道。
2.1強度。不銹鋼管強度非常高,而且有良好的延展性和韌性,低溫不變脆;對沖撞能有很強的吸收能力(奧氏體不銹鋼變形時吸收的能量比碳鋼高
2.5倍),抗震和抗沖性能強;優(yōu)良的耐磨損和耐疲勞特性。與其它管材在抗拉強度方面的比較見表
3。安全可靠是建筑給水中最重要的要求,在受到外力撞擊的情況下,不銹鋼水管漏水的可能性較小。高層建筑供水系統(tǒng)工作壓力一般>0.6MPa,對管材承壓要求較高。薄壁不銹鋼管由于優(yōu)良的機械性能,能夠承受很高的供水壓力,可達10MPa以上,特別適合高層建筑供水。不少世界著名的高樓采用了不銹鋼供水主管道。如馬來西亞吉隆坡的通信塔,采用304不銹鋼管道和耐高壓Victaulic接頭向421米的大樓供水;臺北金融中心,高508米,其供水管道包括主管道是直徑為318米的不銹鋼管道和Victaulic接頭。
2.2熱膨脹性能和保溫性能。不銹鋼管具有熱脹冷縮緩慢、保溫性能好的特點,特別適合熱水輸送。
2.3耐腐蝕性能。不銹鋼管材最突出的優(yōu)勢之一是其優(yōu)異的耐腐蝕性能。所有種類的不銹鋼都是鉻含量在11%以上的鐵合金,當不銹鋼暴露在空氣或水中時,其表面會立即形成一層薄而致密的保護性 鉻氧化物鈍化膜(Cr2O3),它使不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性。這層膜如果被劃傷可以自行修復(fù),飲水中有足夠的氧來促進這一修復(fù)和保護過程。不銹鋼不會像碳鋼那樣發(fā)生均勻腐蝕,所以設(shè)計時不需要留腐蝕余量,使用時無需保護涂層;不銹鋼在各種氧含量、溫度、
PH和硬度的水中均有很好的耐腐蝕性;不銹鋼水管能夠經(jīng)受很高的流速,即使流速大于40米/秒,仍然保持極低的腐蝕速率,不超過0.003毫米/年。不銹鋼一般不發(fā)生局部腐蝕,304不銹鋼可以耐受的氯化物含量高達200ppm,316不銹鋼能夠耐受的氯化物含量可達1000ppm,這一結(jié)論基于暴露實驗數(shù)據(jù)并已得到使用經(jīng)驗的證實。而使用銅管和鍍鋅鋼管時,水流速不應(yīng)超過
2米/秒,否則腐蝕速率將明顯增加。當流速達到2米/秒時,銅管腐蝕程度為不銹鋼的3倍左右,而當流速大于6米/秒時,其腐蝕程度將是不銹鋼的20倍之多。日本東京對大型建筑物內(nèi)輸送各類水質(zhì)(包括熱水)的不銹鋼管道和各種接頭進行了10多年的現(xiàn)場試驗和分析,結(jié)果顯示不銹鋼管道和接頭使用情況非常好,沒有任何腐蝕。歐洲和美國的飲用水系統(tǒng)目前采用不銹鋼的越來越多,原因就是水對現(xiàn)有管道系統(tǒng)有侵蝕。
2.4衛(wèi)生性能和環(huán)保性能。不銹鋼給水管衛(wèi)生性能優(yōu)越:杜絕了“紅水、藍綠水和隱患水”問題,無異味,無有害物質(zhì)析出,保持水質(zhì)純凈,對人體健康無害。國外數(shù)十年使用實踐和不同國家的實驗室檢測均顯示:不銹鋼金屬元素的析出量比WHO和歐洲飲用水法令(世界各國的規(guī)定均參照這兩個標準)規(guī)定的標準值的5%還要低。世界衛(wèi)生組織十分強調(diào)材料的再生性能,并作為環(huán)保的一項重要指標來衡 量,不銹鋼管可100%再生回用。不銹鋼不僅在食品工業(yè)包括飲料、乳品、釀造,制藥工業(yè)、餐具飲具等行業(yè)長期使用并成為這些行業(yè)的標準用材,并成為對潔凈度要求極高的半導(dǎo)體工業(yè)潔凈室的標準用材。隨著人們對水質(zhì)要求的不斷提高和法規(guī)標準對水中管材污染物釋放量限制的日益嚴格,不銹鋼給水管將成為輸送優(yōu)質(zhì)飲水的理想管材。
3. 不銹鋼給水管的選材不銹鋼給水管應(yīng)用應(yīng)根據(jù)不同的使用環(huán)境、水質(zhì)狀況尤其是氯化物含量正確選用鋼種,提高運行可靠性,節(jié)約維修成本。水工業(yè)最常使用的不銹鋼是304和316不銹鋼,它們能夠滿足絕大多數(shù)水處理和輸送條件。
304是基本的奧氏體不銹鋼,常被稱為18-8。316含鉬,耐點蝕和縫隙腐蝕能力高于304。埋地敷設(shè)宜選用Ocr17Ni12M02(管材牌號S31608)。采用焊接進行連接的管道系統(tǒng),宜采用304L或316L低碳級鋼種(C0.03%)或含鈦的316T,若采用304或316鋼種(C0.08%),可采取必須的工藝措施,如控制焊接電流和焊接速度或管內(nèi)外均采用氬氣保護等。當水中的氯化物含量<200ppm,可采用304/304L;當水中的氯化物含量在200ppm-1000ppm之間,或氯化物含量雖較低(50ppm),但具有緊密縫隙和沉積物的部位,或水溫較高,存在不確定條件,最好采用含鉬的316/316L/316TP;當氯化物含量超過1000ppm時,可采用更高耐腐蝕性的6%鉬不銹鋼和雙相不銹鋼。中國大中城市的自來水中氯化物含量為50ppm左右。供水系統(tǒng)經(jīng)常投放氯進行消毒滅菌,一般管線中的游離氯不影響不銹鋼的使用性能。304不銹鋼可用于游離氯達2ppm的水中,316不銹鋼可用于游離氯達4ppm的條件。
4. 不銹鋼給水管的設(shè)計要求為了保證不銹鋼管道達到最佳使用性能,設(shè)計中使水平管道有一定傾斜度,便于排水,不留死角,避免停滯水和緊密的縫隙可能造成的點蝕和縫隙腐蝕。當水中氯化物含量低于250ppm時,不銹鋼熱水管道通常不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。如若發(fā)生也極少發(fā)生在不銹鋼熱水管道的內(nèi)部。為了確保熱水管道的外部不發(fā)生應(yīng)力腐蝕,
應(yīng)當使不銹鋼表面的氯化物污染減至最低程度。如果需要保溫材料的話,應(yīng)選用氯化物含量低的保溫材料(水溶性氯離子小于0.05%)以避免氯化物濃縮在管道的外表面;如果保溫材料的外側(cè)可能暴露于潮濕氯化物環(huán)境中(如沿海環(huán)境),應(yīng)當對其進行保護,防止氯化物滲透到管道上。不銹鋼管一般不宜與其他材料的管材、管件、附件連接,不銹鋼在電位序列上比鋼、鍍鋅鋼和鑄鐵更難發(fā)生化學(xué)作用,因此不銹鋼在與這些材料連接時,應(yīng)采取防電化學(xué)腐蝕的措
施(如轉(zhuǎn)換接頭等)。如果吊架和管道支架的材質(zhì)不是不銹鋼,應(yīng)采取絕緣措施,以防止金屬與金屬間的接觸在潮濕的環(huán)境下可能發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。不銹鋼比銅的化學(xué)活性略差,屬等電位差,因此銅基管件在不銹鋼管道系統(tǒng)中使用良好。薄壁不銹鋼管應(yīng)采用環(huán)壓式、卡壓式、卡套式、壓縮式等連接方式,對于偏差不同的薄壁不銹鋼管材、管件不應(yīng)互換使用,在引入管、折角進戶管件、支管接出處,與閥門等附件連接處應(yīng)采用螺紋轉(zhuǎn)換接頭或法蘭連接,嚴禁在薄壁不銹鋼水管上套絲。
5. 結(jié)語自2000年以來,不銹鋼給水管在國內(nèi)許多城市的重點工程、 公共建筑、高品質(zhì)住宅的給水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、直飲水系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用。不銹鋼給水管材本身所固有的優(yōu)異特性及其所帶來的安全性、可靠性、清潔性、耐用性、環(huán)保性等各方面的優(yōu)勢將為保護水資源,改善水質(zhì),保護人們的健康和提高生活質(zhì)量,保護環(huán)境和促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮積極的作用