浅议市政给水中的优质主材——球墨铸铁管

浅议市政给水中的优质主材——球墨铸铁管

陈岳良

福建省三明市自来水（工程）总公司

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进行槽土回填，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，严禁单侧回填或用推土机从一侧向沟内推土。管顶500mm以内的回填土不得使用重锤或机械夯实。

水压试验前，除接口处管道回填至管顶50cm以上。回填应分层进行。回填土时不得将石块等不能夯实的土质，直接回填在管面上。以免外力通过其对管道造成损坏。

8.水压试验：管道试压前，管道的支墩及锚固措施应达到设计要求，试验管段内所有的敞口应进行封闭。在试压前应按照试验压力及管道的内径计算好管道两端盲板所受的压力。管道应分级升压，每次升压前，应检查管道，无异常现象后方可进行继续升压，直至升至试验压力。恒压10分钟，检查接口、管身无破损及漏水现象时，管道的水压试验为合格。管道分段试压的长度不宜大于1千米。

四、管道的运行管理及维护

随着科学技术的发展，供水维修施工技术得到了迅猛发展，各种不停水开口施工设备及供水抢修配件、材料应运而生，我公司从2008年起大量使用快速抢修剂、快速抢修接头、不停水开口设备及管件，取得了良好的经济和社会效益，与其它管材相比，球墨铸铁管在管理及维护方面有如下特点及优势：

1、维修方面：

由于球墨铸铁管的金相组织为铁素体加少量珠光体，因此其强度高，延展性强，在实际使用过程中极少出现铸铁管在因外力作用下常出现的横向断裂现向象，多为纵向断裂（与管口平齐），这为采用快速抢修件的使用提供了方便。同时克服了PE管因管材强度不足，二次漏水现象。大大缩短了抢修的时间，使抢修时间从原来的十几、二十几个小时，缩短到半个或几个小时。极大的减少了供水企业在水量及经济上的损失。管卡三通等不停水开口管件的出现，使球墨铸铁管在复杂条件下，带水施工作业方面更加具有无可替代的优势。据我司统计，在每月所有DN100口径以上管材发生爆管的事件中，仅有10%为球墨铸铁管材，而且90%以上均为人为因素如挖掘机破坏造成。同样外力情况，破坏创口面积同比均为最小。漏水量最少。

结束语

近几年，随着建筑业、市政工程、水利工程、农业和工业等行业市场需求的不断加大，管材行业呈现出了高速发展态势。行业的技术进步不断加快，新材料、新品种不断涌现，管材可选择范围进一步加大。然而市政给水是社会生活中一个永恒的主题，具有长期性及稳定性需求。球墨铸铁管在几百年的使用实践中呈现出其所与众不同的魅力，值得我们更进一步的探索及推广。

参考文献：

[1]柳河.球墨铸铁管安装中的常见问题及解决办法[J].中国给水排水，2002（18）：69

[2]范英俊.球墨铸铁管及管件技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2006.186-204