浅谈球墨铸铁管的性能及施工要求

aaaaa摘要: 正确认识球墨铸铁管的性能和合理施工，是确保自来水工程质量非常重要的关键环节。本文阐述了球墨铸铁管的化学成分以及其具有的力学性能和耐腐蚀性、耐电蚀性、耐热性、焊接性能、内衬作用等性能。具体分析了其密封性能、可挠性、施工迅速、橡胶圈不易老化、能防止电化学腐蚀等特点。明确提出球墨铸铁管在施工中的相关要求。对广大设计及施工人员尽快掌握其各项性能特点，充分发挥球墨铸铁管在给水工程中的作用具有一定的指导意义。
关键词:球墨铸铁管性能特点标准施工要求
球墨铸铁管广泛应用于城镇供水、排水、输气工程。具有普通铸铁管的耐腐蚀性和钢管的强度、韧性，其重量比同口径的铸铁管轻１/２－１/３，接近于钢管，但其耐腐蚀性却比钢管高几倍。因此，在各种环境下，球墨铸铁管都不必做特殊的防腐蚀处理，可直接埋设在地下。球墨铸铁管的水泥砂浆内衬在实际使用时应具有充分的密着力。水泥砂浆与球墨铸铁管的密着力为２ＭＰａ，是水泥砂浆与钢管密着力的４倍。同时，内衬水泥砂浆粗糙度系数很低，对流阻力小，可与玻璃钢管和塑料管相媲美。作为一种通用的供水管材料其接口方式有很多种，最常用的是滑入式“Ｔ”型柔性(橡胶)接口，这种接口施工造价低，安装方便，密封性好。并允许管线有一定的折角，大大方便了一些特殊地段管线施工。浙江淳安县千岛湖城区上世纪九十年代起一直采用ＤＮ（１００－４００）ｍｍ“Ｔ”型滑入式柔性接口球墨铸铁管作为主供水管，使用效果良好。现将球墨铸铁管的性能、特点、标准和施工要求介绍如下：
一、球墨铸铁管的公学成分及性能
１、球墨铸铁管及管件的化学成分主要元素有碳、硅、锰、磷、硫和镁。
  ２、球墨铸铁管的力学性能。具有高强度，高伸长率，且硬度低，方便机械加工。
３、球墨铸铁管的耐腐蚀性。其耐腐蚀性能优于钢管，与普通铸铁管不相上下已得到广泛的认同。
４、球墨铸铁管具耐电蚀性。由于自身的材质构成决定其电阻较大，不易产生电腐蚀。钢的电阻值为（１０ –２０）Ω。而球墨铸铁的电阻值为（５０-７０）Ω。
５、球墨铸铁管具耐热性。因球墨铸铁中的石墨成为球状以后，提高了材料的致密性，防止从外部来的氧化性气体侵入，因而具有耐热性和耐生长性。
６、球墨铸铁管具焊接性能。可在专业人员的指导下，用铸铁焊条进行焊接。
７、球墨铸铁管的内衬作用。一是可以提高球墨铸铁管的耐腐蚀性能，二是可以起到保护水质的作用，防止二次污染。
８、球墨铸铁管的外表面防腐蚀涂层。一般采用喷锌加喷涂沥青漆或环氧树脂漆，对一些电阻率较低的土壤可以起到很好的保护作用，最终涂层沥青或树脂漆，可以起到聚乙烯套的防腐蚀作用。
二、球墨铸铁管柔性接口的特点
１、密封性能良好。由于橡胶圈受到压兰紧压，与铸管承口内表面和插口外表面紧密接合，因而可获得充分的气密性和水密封。
２、具有可挠性。由于橡胶圈具有弹性，铸管承口和压兰内表面呈圆锥形，因而获得了可挠性，使管道能很好地适应地基的少许沉降或振动。
３、具有良好的伸缩性。由于温度的变化，所以铸管产生伸缩容易被其吸收，不需要特殊的伸缩接头。
４、施工简单迅速。使用简单工具（棘轮板手或螺丝钢）即可进行迅速而安全的装接工作。另外，安装完毕后可以直接加回填土。
５、橡胶圈不易老化，橡胶圈几乎完全被嵌入承口内槽中，露出部分很少、与氧气的接触少，因而老化的危险性小。
６、能防止电化学腐蚀的影响。接口的橡胶圈使每根铸管之间互相绝缘，因而电化学腐蚀的影响小。
  ７、铸管接口易脱离。由于柔性接口构造上的特点，其脱离摩擦力不可能很大。因此，在有拔出力作用的管末端和弯头、三通、变径部分等处必须采取适当的防护措施。
三、球墨铸铁管的相关标准
１、球墨铸铁管的壁厚标准，是根据公称直径ＤＮ的函数来计算，如Ｔ＝Ｋ（０．５＋０．００１ＤＮ）式中，Ｋ为壁厚级别系数，取９、１０、１１、１２四级是标准壁厚。ＤＮ为公称口径。单位ｍｍ，球墨铸铁管口径为ＤＮ（１００－２００）ｍｍ的直管采用下列附加公式计算，Ｔ＝５．８＋０．００３ＤＮ离心球墨铸铁管的最小壁厚不小于６ｍｍ，壁厚负偏差为１．３＋０．００１ＤＮ。给水管道施工中最常用的管道壁厚为Ｋ９级。
２、球墨铸铁管的重量标准。球墨铸铁管密度为７０５０ Ｋｇ/ｍ３。重量允许偏差：公称口径小于等于２００ｍｍ，重量允许偏差为－８％，公称口径ＤＮ大于２００ｍｍ，重量允许偏差为－５％。
３、球墨铸铁管的长度。最常用的标准是６ｍ，承插直管的制造长度偏差为正负３０ｍｍ，球墨铸铁管应平直，其最大偏差不应大于铸管有效长度的０．１２５％。
４、球墨铸铁管的材质构成。是在铁素体和珠光体基体上分布有一定数量的球状石墨。根据口径及延伸率的不同，铁素体和珠光体的构成比例不同，石墨的圆整度和大小也不相同。
５、“Ｔ”型滑入式柔性接口的球墨铸铁管标记。在插口外表面应有白漆喷涂的插入标记。
四、球墨铸铁管的施工要求
根据球墨铸铁管的性能特点，在施工中，笔者认为应着重注意做好以下七点：
１、做好安装前的准备工作。一是要检查球墨铸铁管本身的质量，检查其有无损坏、裂缝，管口有无毛刺及杂物，橡胶圈有无扭曲，裂纹现象，二是要检查安装机具，要确保安装机具处于良好工作状态。
２、掌握球墨铸铁管“Ｔ”型接口的安装顺序。正确的球墨铸铁管“Ｔ”型接口安装顺序：清理承、插口——清理胶圈——上胶圈——下管沟——安装机具设备——在插口外表面和胶圈上刷润滑剂——顶推管子使之插入承口——检查是否到位。
３、安装中应注意的事项：
（１）、橡胶圈放入位置一定要正确，并施加径向力使其完全进入密封槽内。
（２）、在进行管道安装时，管道轴心线一定要在一条线上，否则将影响安装质量。
（３）、管道安装结束或铺设工作中断时，应将管道敞口处临时封闭，以防止杂物进入管内。
４、管道水压试验。给水管道铺设完毕后，必须进行管道系统的试压工作，这是管道工程质量检查与验收的重要环节。在水压试验过程中，应注意以下几点：
（１）、管道试压应分段进行，分段长度不得大于１ｋｍ。管道穿越河流，铁路、桥梁等处时，应单独试压。
（２）、管道接口处暂不回填，以便检查和修理。其它部分回填土厚度不应小于０．５米，严禁机械回填。
（３）、管端及弯头三通、变径处按规定设置混凝土支墩，并进行安全核实，且支墩平面与管道轴线必须垂直。
（４）、管道试压前必须进行充分浸泡，浸泡时间不得少于２４小时。管道注水应由低端注入，在管道高端设置排气阀。充水速度应尽量慢，以使管道内空气全部被挤出。
（５）、管道升压过程中，应分段进行升压，并随时检查支墩、接口等处，确保不发生意外情况。
５、冲洗、消毒。给水管道试压合格后，应进行一次通水冲洗、消毒，以使管道输送的水符合有关标准。在冲洗、消毒过程中应注意：
（１）、冲洗时应避开用水高峰期，连续冲洗，流速不小于１．０ｍ/ｓ。
（２）、制定详细的冲洗方案，并提前通知可能受到影响的用户。
（３）、冲洗，消毒后的水质必须得到水质管理部门的合格证书。
６、沟槽基础处理及回填，也是管道施工的一个重要环节，回填质量的好坏直接影响到管道施工质量和日后维护的费用，应做好：
（１）、沟槽基础处理，应严格按管道安装规范要求，保证沟槽基础平整；对软基回填土，应分层夯实，夯实度达到９５％以上。
（２）、管沟回填。禁止使用机械野蛮回填，应按规范要求，沟槽回填从管底基础部位开始到管顶以上０．７ｍ范围内，必须用人工回填；管顶０．７ｍ以上部位，可用机械从管道轴线两侧同时回填夯实，每层回填高度按规范要求，密实度不小于９５％。
７、做好竣工验收资料和存档备案工作，方便以后维护维修。
五、结语
ꩵ 作为一种通用的给水管材球墨铸铁管，具有各种优越性能，现已越来越受到供水行业的青睐。而球墨铸铁管的推广应用，更要求我们广大设计施工人员尽快熟悉它的各项性能指标，发挥它在给水工程中的作用。