備選管材經(jīng)濟分析

PAGEPAGE2永昌積水復(fù)合材料有限公司2009-10-19隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展以及水資源的短缺和不均勻的儲量，國際國內(nèi)的輸水調(diào)水工程越來越多，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，它既決定整個工程的質(zhì)量優(yōu)劣，也對工程的投資有重要的影響。因此，在這里對玻璃鋼管，PCCP管，鋼管，球墨鑄鐵管等四種管材進行技術(shù)經(jīng)濟分析對比，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，不需要進行任何防腐處理即可在強腐蝕條件下長期使用，設(shè)計使用壽命最低50年。而PCCP管材耐腐蝕性能較差，在運行使用過程中會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，管道在安裝運行時需要進行陰極保護，特別是PCCP管的鋼套筒和鋼制接頭處的PH值不同會加速接頭處的腐蝕，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管有同樣的腐蝕問題，即使在加強級防腐的情況，也不能保證沒有防腐漏點，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)省泵送費用40%左右；在輸送能力相同時，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，用從而減少土方開挖量，降低施工費用；對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左右的泵送時間和長期運行費用。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，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。管材使用強度方面玻璃鋼管道使用高強度的玻璃纖維和耐腐蝕的高分子成份的不飽和聚酯樹脂復(fù)合而成，其軸向和環(huán)向強度經(jīng)過計算機優(yōu)化設(shè)計，其各方面強度性能達到最佳要求，同時較高的設(shè)計安全系數(shù)（一般大于工作壓力的8.4倍以上）使其運行安全可靠，在無外在人為破壞的情況下（如機械損壞），正常使用50年其物化性能依然不會發(fā)生較大的變化。而PCCP管道由于其起增強作用的鋼骨架在使用過程中因電化學(xué)腐蝕作用，其鋼板和鋼筋會不斷出現(xiàn)生銹腐蝕，一般在使用十幾年以后，強度開始隨時間的延長而不斷下降，直到破壞，目前對于PCCP管中存在電化學(xué)腐蝕作用還沒有徹底的解決方法予以避免。鋼管會因腐蝕原因，其強度遞減。球墨鑄鐵管的強度變化目前尚無明確的結(jié)果。（4）環(huán)保性方面。玻璃鋼夾砂管道的內(nèi)襯層采用食品級不飽和聚酯樹脂，可確保水質(zhì)符合《GB/T17219生活飲用水輸配水設(shè)備及防護材料的安全性評價》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水的水質(zhì)達到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，長期運行管道內(nèi)壁也不會生苔、結(jié)垢、滋生微生物，不會對水質(zhì)造成二次污染，可確保出廠水質(zhì)與管網(wǎng)水質(zhì)無任何變化。而PCCP管長期使用后，內(nèi)壁會生苔、結(jié)垢、滋生微生物，不但會造成管內(nèi)徑縮小，增加泵送成本，而且對水質(zhì)造成二次污染。鋼管會產(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，長期使用后其糙率系數(shù)基本變化不大，而PCCP管在長期使用過程中，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：通過相同的250000次負荷循環(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)對玻璃鋼管道內(nèi)襯的磨損可忽略不計。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度的重量約為PCCP管的15％，如吊裝DN2000MM管徑12米長的玻璃鋼管需8～10噸的吊車，但吊裝6米長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、運輸安裝方面，玻璃鋼管無需大型的吊裝和運輸設(shè)備。而PCCP的裝卸、運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，對安裝時的管床基礎(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)一個接頭滲漏，相鄰管道因基礎(chǔ)被水浸泡，就會出現(xiàn)連鎖反應(yīng)而擴大接頭滲漏面。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，每個接頭有1°左右的偏轉(zhuǎn)范圍，因而對基礎(chǔ)的要求和抗不均勻沉降能力遠大于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管道產(chǎn)生的作用力，接頭不會出現(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DN1800MM的管道，PCCP管一般每天每個工作面只能安裝6米長管道10根，而玻璃鋼管道每根長達12米，對于DN1600MM的管道，每天每個工作面的安裝量在80～1球墨鑄鐵管自身重，單根長度為玻璃鋼管的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法做接口小壓試驗。以下圖片供參考。玻璃鋼夾砂管道現(xiàn)場試小壓示意圖現(xiàn)場安裝圖片（DN2400玻璃鋼夾砂管道，長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)計制造，并且以不同的成本滿足各剛度等級要求，經(jīng)濟性較好。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3～５％。設(shè)計規(guī)范中規(guī)定玻璃鋼夾砂管道的初始變形率則要達到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行相應(yīng)的設(shè)計。以下Sb實驗供參考。長期抗彎曲變形性能實驗（用于證明玻璃鋼夾砂管道在強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，通過對PCCP管、玻璃鋼夾砂管、鋼管、球墨鑄鐵管四種管材的對比分析，玻璃鋼夾砂管在耐腐蝕性、水力學(xué)性能、環(huán)保性、耐磨性及運輸安裝方面均具有明顯優(yōu)勢，而且管道運行過程與球墨鑄鐵管、鋼管一樣具有快速修復(fù)的便捷性。二、管材經(jīng)濟性能比較對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管徑等級，比鋼管小一個管徑等級，其土方開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占用費，建筑拆遷費和地表綠化費也將相應(yīng)比其它三種管道要低百分之十五到二十，以下僅對玻璃鋼管材、PCCP、鋼管、球墨鑄鐵管的主要的造價費用進行比較，結(jié)果如下表：管材種類管材到工地價格（元/米）土建安裝費用（元/米）綜合造價（元/米）小計（萬元/公里）玻璃鋼夾砂管DN1600278013904170417PCCP管DN1800330018005100510鋼管DN1700433521006435643.5球墨鑄鐵管DN1800800說明：（1）上表中管材到工地價格包括管道價格、運費；（2）土建安裝費用包括土方開挖、管溝墊層制作、土方回填和管道安裝費用。（3）玻璃鋼管與PCCP管價格取自2008年烏市城投公司中介項目招標(biāo)價格，鋼管、球墨鑄鐵管按市場價計算。 從上表分析可知，在各種管材的經(jīng)濟性比較分析中，玻璃鋼管的綜合造價最低，使用壽命是各種管材中最長的，其性價比為各種管材當(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，無法滿足水溫凝固的養(yǎng)護要求，球墨鑄鐵管只在內(nèi)地有幾個工廠生產(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，故其主要問題為運輸問題。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，新疆引額濟烏小洼槽倒虹吸輸水，阿塞拜疆巴庫引水工程，烏茲別克費爾干納引水工程，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)水項目有十四師皮墨墾區(qū)節(jié)水，二師38團蘇塘灌區(qū)節(jié)水，克拉瑪依大農(nóng)業(yè)節(jié)水等項目，近期在水電站開發(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)用于長距離輸水工程，如十四師皮墨墾區(qū)輸水工程，引額濟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)用主動城市供水管網(wǎng)工程。以上經(jīng)濟技術(shù)對比分析表明：四種管材各有特點，各有優(yōu)勢，可針對不同的工況、環(huán)境條件進行選擇，在長距離，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的地質(zhì)狀況，玻璃鋼管道的耐腐蝕低造價優(yōu)勢更加顯著。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)績玻璃鋼管道由于其優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟性能，已被社會各界廣泛認同，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：新疆引額濟烏小洼槽倒虹吸管道DN3100mm玻璃鋼管道10.8公里；新疆引額濟烏供水管線采用DN400mm玻璃鋼管道200公里；新疆庫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；新疆哈密榆樹溝水庫引水工程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；上海長江三期引水工程采用D