球墨鑄鐵管在國外某工程中的應用

葉茂林，李星星

(新興鑄管股份有限公司，北京 10020)

近年來，為有效應對人口的持續(xù)增加，科威特政府加大民生改善力度，不斷加大市政基建項目投資?？仆厮緦椖扛叨戎匾?，對供水項目的品質要求較高，尤其是在給排水管材選用上，優(yōu)中擇優(yōu)。目前科威特通常采用供水管材有球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管等。而球墨鑄鐵管以其特有的鐵的本質、鋼的性能，較大的延伸率、剛度、抗拉強度、較高的耐腐蝕性、安裝方便、管道壽命長等優(yōu)點，一直作為給排水管道的首選。因此本文通過球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管的比對，從科威特SE167項目實際安裝及球墨鑄鐵管管材的全生命周期等方面對球墨鑄鐵管的實際應用進行了闡述。

1 科威特SE167項目背景

科威特SE167項目，是當時科威特國家5a發(fā)展計劃中的一個重大項目，科威特MPW水司于2012年開始規(guī)劃項目，項目分為A線和B線，北起科威特D.M.C泵站，南至科威特WAFRA地區(qū)，主要為輸送污水處理后的中水至WAFRA地區(qū)農場的灌溉，總長92km，項目設計為DN1600管道。項目規(guī)劃主要目的是替換原有的玻璃鋼輸水管道。

科威特地處波斯灣西北岸，屬熱帶沙漠氣候，為全球最炎熱國家，夏季長期炎熱干燥，太陽直射處溫度可達80℃。管道輸送水溫度約為45℃，同時由于項目的部分管線段土壤地質腐蝕度較大，所以對管道的內外防腐要求均較高，政府要求管道必須執(zhí)行最高質量和技術標準。

2 球墨鑄鐵管與其他管材的優(yōu)勢對比

科威特大口徑項目常用管材主要為球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管。

2.1 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管采用離心鑄造工藝[1]，是鑄鐵的一種，是一種鐵、碳和硅的合金[2]。具有鐵的本質、鋼的性能，因其中的石墨形態(tài)為球狀，材料本身的機械性能得到了很大的改善，具有較大的延伸率、剛度、抗拉強度[3]，同時具有較高的耐腐蝕性。

球磨鑄鐵管多采用T型接口設計，使得管線具有一定的延展性和曲折度，同時在局部還具備一定的抗沉降性能。球磨鑄鐵管管道安裝方便快捷，極大節(jié)省了項目安裝預算成本。目前球墨鑄鐵管的口徑為DN80-DN3000，廣泛應用于城鎮(zhèn)的供水、排水和輸氣工程[4]。

2.2 鋼管

鋼管在給排水管材的應用由來已久，具有延伸性能良好、適應性強、不易破碎等優(yōu)點。但也有諸多缺點，例如：焊接所需時間長，防腐性差，須做除銹和防腐處理[5]，焊接和管身需要進行現(xiàn)場防腐處理，施工難度大，對施工人員技術要求較高，焊接易受天氣等影響。長輸管道工程中的鋼管直徑一般在DN600-DN3000[6]。球墨鑄鐵管與鋼管的對比見表1。

表1 球墨鑄鐵管與鋼管的對比

2.3 玻璃鋼管

玻璃鋼管是指玻璃纖維增強熱固性樹脂砂漿管或塑料砂漿管，通常采用纏繞工藝和離心澆注工藝制造[7]。玻璃鋼管分為夾砂玻璃鋼管(FRPM)和不夾砂玻璃鋼管(FRP)，F(xiàn)RPM提高了玻璃鋼管的剛度，降低了成本，是目前應用比較多的玻璃鋼管材。玻璃鋼管材具有絕緣、抗靜電、不生銹、自重較輕等優(yōu)點，但是在承受內水壓和外載荷的能力上較弱、熱膨脹系數(shù)高、易老化、易遭到損壞。球墨鑄鐵管與玻璃鋼管的對比見表2。

表2 球墨鑄鐵管與玻璃鋼管的對比

2.4 全生命周期對比

評判任何一種給排水管材的適用性，不應該單純從建設成本或者安裝成本進行考量，應該從全生命周期進行評判。既要考慮管線的建設成本，又要考慮管線的輸配成本。建設成本中包括施工成本和管材成本，輸配成本中包括了漏失成本、輸送成本、維修成本及使用期限。球墨鑄鐵管全生命周期符合性見表3。

由表3可以看出，球墨鑄鐵管在實際全生命周期的優(yōu)勢無疑是巨大的。

表3 球墨鑄鐵管全生命周期符合性

在綜合對比后，球墨鑄鐵管以良好的機械性能、長生命周期、便捷的安裝和回填等優(yōu)勢，獲得了科威特MPW水司的認可，最終被選做了科威特SE167項目的供水管材。

3 防腐涂層選擇

3.1 外防腐涂層

目前球墨鑄鐵管針對不同腐蝕等級土壤的外涂層方案見表4。

表4 不同土壤腐蝕等級的防腐外涂層方案

基于科威特SE167項目的土壤勘察報告以及現(xiàn)場勘測沿線土壤電阻率等檢測信息，結合科威特MPW水司標準的要求，項目最終選擇為鋅+鋁粉瀝青漆+聚乙烯套的防腐模式(如圖1所示)，并且由于部分區(qū)域土壤腐蝕性過高，MPW水司指定采用工地現(xiàn)場2層聚乙烯膜的方式加強防腐性能(如圖2所示)。

圖1 外鋅+鋁粉瀝青漆

圖2 現(xiàn)場加聚乙烯套

3.2 外防腐涂層

目前球墨鑄鐵管針對輸送水質的內涂層方案見表5。

表5 不同輸送水質的內防腐涂層方案

基于科威特SE167項目以及MPE水司相關技術標準要求，項目最終選擇為內環(huán)氧陶瓷涂層。

環(huán)氧陶瓷涂料中至少含有20%體積以上的陶瓷填料，因此這樣的內襯具有優(yōu)異的防腐性能和耐磨性，對于不同輸送物質表現(xiàn)了很高的抵抗力。同時環(huán)氧陶瓷涂層表面光滑如鏡，具有磨阻小的特點，水力性能優(yōu)良。

4 球墨鑄鐵管安裝

球墨鑄鐵管安裝較為便捷，操作簡單，針對不同口徑推薦采用不同的安裝方式?？仆豐E167項目口徑為DN1600大口徑鑄管，鑄管采用T型接口，因此可采用倒鏈和挖掘機安裝2種方式。

4.1 倒鏈(手拉葫蘆或電動葫蘆)安裝

倒鏈安裝較為簡便，主要依靠前面鑄管提供支撐力，同時采用專用鉤固定需要安裝的下一支鑄管承口，依據(jù)倒鏈(手動葫蘆或電動葫蘆)提供的伸縮拉力，使得下一支鑄管插口緩慢平穩(wěn)插入上一支承口中，完成鑄管的安裝。倒鏈安裝設備所用噸位根據(jù)不同口徑而不同，DN1600鑄管一般采用的倒鏈(手動葫蘆或電動葫蘆)為10t，倒鏈數(shù)量為2～3個，在鑄管的兩側對稱分布用力。倒鏈安裝示意圖如圖3所示。

圖3 倒鏈安裝示意圖

倒鏈安裝時，用繩索繞在上一支鑄管的承口外圍一圈口固定，兩側再用專用鉤鉤在將要安裝鑄管的承口，在中間位置安裝好倒鏈(手動葫蘆或電動葫蘆)，確保連接繩索均固定好，之后即可拉動倒鏈(手動葫蘆或電動葫蘆)進行安裝。

應注意在繩索與鑄管接觸位置以及專用鉤與承口接觸位置做好防護，避免擦傷鑄管外涂層。

4.2 挖掘機安裝

挖掘機安裝原理是采用挖掘機的頂推力，通過挖掘機與鑄管之間的木質或者其他柔性墊塊傳導力至需要安裝鑄管的承口，鑄管插口端插入上一支鑄管的承口中，從而完成鑄管的安裝。挖掘機安裝示意圖如圖4所示。

圖4 挖掘機安裝示意圖

由于項目施工地點全部位于沙漠平坦地帶，部分地區(qū)沙漠較為松散，挖掘機進場有一定難度，故項目優(yōu)先采用倒鏈安裝方式。

4.3 現(xiàn)場安裝

4.3.1安裝前的檢查和清理

鑄管安裝前，需要對鑄管進行外觀檢查，檢查外觀是否有磕碰、變形等或者因為裝卸等造成的內外涂層的損傷，如果存在上述現(xiàn)象，則需要根據(jù)廠家的修復方案進行修復和還原。檢查無誤后，對上一支鑄管的承口進行清理，確保膠圈安裝處不存在泥沙及其他異物[8]，以防影響膠圈的安裝和密封性。

4.3.2安裝膠圈

清理完承口后，將T型膠圈采用梅花形或者“8”字形放入承口膠圈安裝位置內[9]，確保安裝位置無誤后，將膠圈擠壓，完全進入膠圈安裝位置，并用橡膠錘或者木錘等進行敲打，確保膠圈與安裝位置緊密接觸。

4.3.3涂抹潤滑油

膠圈安裝完成后，在膠圈表面以及即將安裝鑄管的承口處均勻涂抹專用潤滑油，潤滑油主要是在承插口安裝時起到潤滑的作用，避免對膠圈等位置產生摩擦損壞，以及有利于安裝的便捷性。

4.3.4倒鏈安裝鑄管

鑄管承插口連接時，將涂抹潤滑油的插口與涂抹潤滑油膠圈的承口進行對重，保持承插口中心線對齊，安裝好倒鏈，拉動倒鏈使得插口緩慢插入承口中，最終插入到插口的2條安裝線中間位置，并用檢查卡尺來檢查管材插口安裝位置是否到位[10]。

5 結語

科威特SE167項目歷時2a完成管線的安裝及運行，目前管線運行良好，得到了水司和客戶的一致好評，同時科威特國家電視臺也專門對項目進行了報道。成功的項目案例也再一次證明了球墨鑄鐵管在給排水工程中的特有優(yōu)勢。

球墨鑄鐵管不僅有優(yōu)異的材料性能、機械性能和安裝便攜性，而且針對不用施工場地要求，可以采用T、K、TF、SIA、新興錨等接口；針對非開挖地區(qū)可以采用SIA和頂管等非開挖鑄管；針對不同土壤腐蝕條件和輸水介質可以采用多種的內外防腐涂層組合，應用場景廣泛。并且有全套配套管件以及檢查井等，真正做到了管線的“同材質、同生命周期”。相信球墨鑄鐵在以后實際管道工程中的應用會越來越廣泛。