球墨铸铁管在国外某工程中的应用

叶茂林，李星星

(新兴铸管股份有限公司，北京 10020)

近年来，为有效应对人口的持续增加，科威特政府加大民生改善力度，不断加大市政基建项目投资。科威特水司对基建项目高度重视，对供水项目的品质要求较高，尤其是在给排水管材选用上，优中择优。目前科威特通常采用供水管材有球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管等。而球墨铸铁管以其特有的铁的本质、钢的性能，较大的延伸率、刚度、抗拉强度、较高的耐腐蚀性、安装方便、管道寿命长等优点，一直作为给排水管道的首选。因此本文通过球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管的比对，从科威特SE167项目实际安装及球墨铸铁管管材的全生命周期等方面对球墨铸铁管的实际应用进行了阐述。

1 科威特SE167项目背景

科威特SE167项目，是当时科威特国家5a发展计划中的一个重大项目，科威特MPW水司于2012年开始规划项目，项目分为A线和B线，北起科威特D.M.C泵站，南至科威特WAFRA地区，主要为输送污水处理后的中水至WAFRA地区农场的灌溉，总长92km，项目设计为DN1600管道。项目规划主要目的是替换原有的玻璃钢输水管道。

科威特地处波斯湾西北岸，属热带沙漠气候，为全球最炎热国家，夏季长期炎热干燥，太阳直射处温度可达80℃。管道输送水温度约为45℃，同时由于项目的部分管线段土壤地质腐蚀度较大，所以对管道的内外防腐要求均较高，政府要求管道必须执行最高质量和技术标准。

2 球墨铸铁管与其他管材的优势对比

科威特大口径项目常用管材主要为球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管。

2.1 球墨铸铁管

球墨铸铁管采用离心铸造工艺[1]，是铸铁的一种，是一种铁、碳和硅的合金[2]。具有铁的本质、钢的性能，因其中的石墨形态为球状，材料本身的机械性能得到了很大的改善，具有较大的延伸率、刚度、抗拉强度[3]，同时具有较高的耐腐蚀性。

球磨铸铁管多采用T型接口设计，使得管线具有一定的延展性和曲折度，同时在局部还具备一定的抗沉降性能。球磨铸铁管管道安装方便快捷，极大节省了项目安装预算成本。目前球墨铸铁管的口径为DN80-DN3000，广泛应用于城镇的供水、排水和输气工程[4]。

2.2 钢管

钢管在给排水管材的应用由来已久，具有延伸性能良好、适应性强、不易破碎等优点。但也有诸多缺点，例如：焊接所需时间长，防腐性差，须做除锈和防腐处理[5]，焊接和管身需要进行现场防腐处理，施工难度大，对施工人员技术要求较高，焊接易受天气等影响。长输管道工程中的钢管直径一般在DN600-DN3000[6]。球墨铸铁管与钢管的对比见表1。

表1 球墨铸铁管与钢管的对比

2.3 玻璃钢管

玻璃钢管是指玻璃纤维增强热固性树脂砂浆管或塑料砂浆管，通常采用缠绕工艺和离心浇注工艺制造[7]。玻璃钢管分为夹砂玻璃钢管(FRPM)和不夹砂玻璃钢管(FRP)，FRPM提高了玻璃钢管的刚度，降低了成本，是目前应用比较多的玻璃钢管材。玻璃钢管材具有绝缘、抗静电、不生锈、自重较轻等优点，但是在承受内水压和外载荷的能力上较弱、热膨胀系数高、易老化、易遭到损坏。球墨铸铁管与玻璃钢管的对比见表2。

表2 球墨铸铁管与玻璃钢管的对比

2.4 全生命周期对比

评判任何一种给排水管材的适用性，不应该单纯从建设成本或者安装成本进行考量，应该从全生命周期进行评判。既要考虑管线的建设成本，又要考虑管线的输配成本。建设成本中包括施工成本和管材成本，输配成本中包括了漏失成本、输送成本、维修成本及使用期限。球墨铸铁管全生命周期符合性见表3。

由表3可以看出，球墨铸铁管在实际全生命周期的优势无疑是巨大的。

表3 球墨铸铁管全生命周期符合性

在综合对比后，球墨铸铁管以良好的机械性能、长生命周期、便捷的安装和回填等优势，获得了科威特MPW水司的认可，最终被选做了科威特SE167项目的供水管材。

3 防腐涂层选择

3.1 外防腐涂层

目前球墨铸铁管针对不同腐蚀等级土壤的外涂层方案见表4。

表4 不同土壤腐蚀等级的防腐外涂层方案

基于科威特SE167项目的土壤勘察报告以及现场勘测沿线土壤电阻率等检测信息，结合科威特MPW水司标准的要求，项目最终选择为锌+铝粉沥青漆+聚乙烯套的防腐模式(如图1所示)，并且由于部分区域土壤腐蚀性过高，MPW水司指定采用工地现场2层聚乙烯膜的方式加强防腐性能(如图2所示)。

图1 外锌+铝粉沥青漆

图2 现场加聚乙烯套

3.2 外防腐涂层

目前球墨铸铁管针对输送水质的内涂层方案见表5。

表5 不同输送水质的内防腐涂层方案

基于科威特SE167项目以及MPE水司相关技术标准要求，项目最终选择为内环氧陶瓷涂层。

环氧陶瓷涂料中至少含有20%体积以上的陶瓷填料，因此这样的内衬具有优异的防腐性能和耐磨性，对于不同输送物质表现了很高的抵抗力。同时环氧陶瓷涂层表面光滑如镜，具有磨阻小的特点，水力性能优良。

4 球墨铸铁管安装

球墨铸铁管安装较为便捷，操作简单，针对不同口径推荐采用不同的安装方式。科威特SE167项目口径为DN1600大口径铸管，铸管采用T型接口，因此可采用倒链和挖掘机安装2种方式。

4.1 倒链(手拉葫芦或电动葫芦)安装

倒链安装较为简便，主要依靠前面铸管提供支撑力，同时采用专用钩固定需要安装的下一支铸管承口，依据倒链(手动葫芦或电动葫芦)提供的伸缩拉力，使得下一支铸管插口缓慢平稳插入上一支承口中，完成铸管的安装。倒链安装设备所用吨位根据不同口径而不同，DN1600铸管一般采用的倒链(手动葫芦或电动葫芦)为10t，倒链数量为2～3个，在铸管的两侧对称分布用力。倒链安装示意图如图3所示。

图3 倒链安装示意图

倒链安装时，用绳索绕在上一支铸管的承口外围一圈口固定，两侧再用专用钩钩在将要安装铸管的承口，在中间位置安装好倒链(手动葫芦或电动葫芦)，确保连接绳索均固定好，之后即可拉动倒链(手动葫芦或电动葫芦)进行安装。

应注意在绳索与铸管接触位置以及专用钩与承口接触位置做好防护，避免擦伤铸管外涂层。

4.2 挖掘机安装

挖掘机安装原理是采用挖掘机的顶推力，通过挖掘机与铸管之间的木质或者其他柔性垫块传导力至需要安装铸管的承口，铸管插口端插入上一支铸管的承口中，从而完成铸管的安装。挖掘机安装示意图如图4所示。

图4 挖掘机安装示意图

由于项目施工地点全部位于沙漠平坦地带，部分地区沙漠较为松散，挖掘机进场有一定难度，故项目优先采用倒链安装方式。

4.3 现场安装

4.3.1安装前的检查和清理

铸管安装前，需要对铸管进行外观检查，检查外观是否有磕碰、变形等或者因为装卸等造成的内外涂层的损伤，如果存在上述现象，则需要根据厂家的修复方案进行修复和还原。检查无误后，对上一支铸管的承口进行清理，确保胶圈安装处不存在泥沙及其他异物[8]，以防影响胶圈的安装和密封性。

4.3.2安装胶圈

清理完承口后，将T型胶圈采用梅花形或者“8”字形放入承口胶圈安装位置内[9]，确保安装位置无误后，将胶圈挤压，完全进入胶圈安装位置，并用橡胶锤或者木锤等进行敲打，确保胶圈与安装位置紧密接触。

4.3.3涂抹润滑油

胶圈安装完成后，在胶圈表面以及即将安装铸管的承口处均匀涂抹专用润滑油，润滑油主要是在承插口安装时起到润滑的作用，避免对胶圈等位置产生摩擦损坏，以及有利于安装的便捷性。

4.3.4倒链安装铸管

铸管承插口连接时，将涂抹润滑油的插口与涂抹润滑油胶圈的承口进行对重，保持承插口中心线对齐，安装好倒链，拉动倒链使得插口缓慢插入承口中，最终插入到插口的2条安装线中间位置，并用检查卡尺来检查管材插口安装位置是否到位[10]。

5 结语

科威特SE167项目历时2a完成管线的安装及运行，目前管线运行良好，得到了水司和客户的一致好评，同时科威特国家电视台也专门对项目进行了报道。成功的项目案例也再一次证明了球墨铸铁管在给排水工程中的特有优势。

球墨铸铁管不仅有优异的材料性能、机械性能和安装便携性，而且针对不用施工场地要求，可以采用T、K、TF、SIA、新兴锚等接口；针对非开挖地区可以采用SIA和顶管等非开挖铸管；针对不同土壤腐蚀条件和输水介质可以采用多种的内外防腐涂层组合，应用场景广泛。并且有全套配套管件以及检查井等，真正做到了管线的“同材质、同生命周期”。相信球墨铸铁在以后实际管道工程中的应用会越来越广泛。