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15921322011
不銹鋼管和銅管的比較
我國(guó)的薄壁不銹鋼管市場(chǎng)是世界上發(fā)展最快、市場(chǎng)需求最高的國(guó)家之一。由于薄壁不銹鋼管健康衛(wèi)生、技術(shù)可靠、性能優(yōu)良,其發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁,目前已大量用于冷熱水及直飲水管道系統(tǒng)。
2003年新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),飲用水管材首推薄壁不銹鋼管,并推薦薄壁不銹鋼管為GB50015-2003《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》“熱水及飲用水供應(yīng)部分”管材。
而銅管作為建筑給水用管,雖然與其它建筑用給水管比較有著不錯(cuò)的性能,但是與薄壁不銹鋼管比較,后者更具有優(yōu)勢(shì)。
一、下面是兩種管材主要性能的比較。
①薄壁不銹鋼管號(hào)稱“大力士”,以常用的304材質(zhì)的薄壁不銹鋼管為例,其抗拉強(qiáng)度為530~750Mpa,是鍍鋅管的2倍,銅管的3倍,PPR的8-10倍;延伸率大于35% 。因此,薄壁不銹鋼管相較于銅管可以做到減薄壁厚的要求,而且符合節(jié)材節(jié)能的國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策,又有強(qiáng)度的保證,并能達(dá)到減少建筑物的承重目的。
②薄壁不銹鋼管的熱導(dǎo)率為15 W/m℃(100℃),是碳鋼管的1/4,銅管的1/23。薄壁不銹鋼管由于保溫性能好,特別適用與熱水輸送,無(wú)論是保溫層的厚度,還是保溫結(jié)構(gòu)的施工、維修費(fèi)用等,薄壁不銹鋼管都有較好的經(jīng)濟(jì)性。
③薄壁不銹鋼管的平均熱膨脹系數(shù)為0.017mm/(m℃),與銅管較接近,而復(fù)合管是薄壁不銹管的1.5倍,塑料管是薄壁不銹鋼管的5-11倍。鑒于塑料管熱膨脹系數(shù)過(guò)大的弱點(diǎn),輸送熱水應(yīng)以金屬管為宜。下面表1是薄壁不銹鋼管與銅管物理性能的比較。
表1薄壁不銹鋼管與銅管物理性能比較
內(nèi)容 |
薄壁不銹鋼管 |
銅管 |
備注 |
抗拉強(qiáng)度MPa |
530-750 |
200 |
薄壁不銹鋼管材強(qiáng)度是銅管3倍,適合高層供水。 |
熱膨脹系數(shù)10-6.℃-1(0-100℃) |
17 |
17.6 |
兩者等同,但薄壁不銹鋼管具有熱脹冷縮緩慢的特點(diǎn) |
導(dǎo)熱率W.M℃-1 (100℃) |
15 |
340 |
薄壁不銹鋼管導(dǎo)熱率是銅管1/23,特別適合熱水輸送,而銅管需專業(yè)保溫層,否則熱能浪費(fèi)太大。 |
二、另外在對(duì)薄壁不銹鋼管的處理工藝上,對(duì)其進(jìn)行精光處理后,薄壁不銹鋼管的內(nèi)壁光潔,管內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度Ks為0.00152mm,比銅管小,同口徑的情況下,所以水力性能好,流量大。下面表2為薄壁不銹鋼管和銅管等管材流量的比較。
表2薄壁不銹鋼管及銅管等流量比較 單位L/min
管
材
公稱通徑(DN)
15
20
25
32
40
50
65
1/2
3/4
1
11/4
11/2
2
21/2
薄壁不銹鋼管(C=150)
7
16
34
53
101
174
297
銅管(C=130)
6
15
30
51
79
160
265
鍍鋅管(C=100)
6
13
25
49
73
138
265
鋁塑復(fù)管合(C=140)
5
11
24
50
78
153
/
三、銹鋼水管的衛(wèi)生性能優(yōu)越,杜絕了“紅水、藍(lán)綠水和隱患水”問(wèn)題,無(wú)異味,不結(jié)垢,無(wú)有害物質(zhì)析出,保持水質(zhì)純凈,對(duì)人體無(wú)害。
而銅管存在銅過(guò)量問(wèn)題、腐蝕造成的藍(lán)綠水問(wèn)題和所產(chǎn)生的腐蝕性苦澀異味,還有結(jié)垢現(xiàn)象。銅管中發(fā)生的“銅綠” ,主要成份是碳酸銅、氫氧化銅化合物[CnCO3.CU(on)2]和硫酸銅(CUSO4),易風(fēng)化易溶于水,它能抑制真菌作用,但對(duì)細(xì)菌作用較差、有毒也作殺蟲(chóng)劑用,對(duì)人體內(nèi)粘膜有收斂、刺激和腐蝕作用。能引起反射性嘔吐,對(duì)腸道有較強(qiáng)的刺激作用,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,飲用銅過(guò)量過(guò)高的水(無(wú)論是否達(dá)到藍(lán)綠水的程度)對(duì)健康有極大的危害。
四、薄壁不銹鋼管材最突出的優(yōu)勢(shì)之一是其優(yōu)異的耐腐蝕性能,因?yàn)楸”诓讳P鋼管可以與氧化劑發(fā)生鈍化作用,在表面形成一層堅(jiān)韌致密的富鉻氧化物保護(hù)膜(Cr2O3),有效阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生,而銅管鈍化能力很小,這就是銅管耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及薄壁不銹鋼管材的關(guān)鍵原因。在使用銅管時(shí),需要對(duì)水的化學(xué)成分及速度進(jìn)行控制,否則會(huì)造成管材的腐蝕,例如銅管在PH< 6.5或余氯含量>2ppm的水中腐蝕大幅增加,軟水也會(huì)導(dǎo)致腐蝕增加。在使用銅管時(shí)水速不應(yīng)超過(guò)2米/秒,否則腐蝕速度將明顯增加。當(dāng)流速達(dá)到2米/秒時(shí),銅管腐蝕程度為薄壁不銹鋼管的3倍左右,而當(dāng)流速大于6米/秒時(shí),其腐蝕程度將是薄壁不銹鋼管的20倍之多。下表3是薄壁不銹鋼管與銅管耐腐蝕性能比較。
另外在國(guó)外。他們之所以選用薄壁不銹鋼管,是基于經(jīng)濟(jì)和健康兩個(gè)原因。以美國(guó)為例,薄壁不銹鋼管材的使用,開(kāi)始于60年代,盛行于90年代。美國(guó)環(huán)保署(EPA)對(duì)水管材料選擇做出硬性規(guī)定,管材的選擇必須滿足高水質(zhì)、低維護(hù)、長(zhǎng)壽命的要求。美國(guó)政府根據(jù)1996年凈水法制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)/國(guó)家衛(wèi)生基金國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ANSI/NSF61—1997a明確規(guī)定:“用于飲用水的金屬管道,只允許使用薄壁不銹鋼管和球墨鑄鐵管?!背鞘凶詠?lái)水供水管網(wǎng),凡干管改造,一律選用薄壁不銹鋼管和球墨鑄鐵管;進(jìn)入高樓的供水管,首選薄壁不銹鋼管水管。最新的2003版美國(guó)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的水管和住宅標(biāo)準(zhǔn)再次包括了這方面的內(nèi)容。其他國(guó)家如加拿大衛(wèi)生部、荷蘭衛(wèi)生鑒定委員會(huì)和世界衛(wèi)生組織也確認(rèn)了這一標(biāo)準(zhǔn)?,F(xiàn)在越來(lái)越多的國(guó)家要求飲用水系統(tǒng)的管道和系統(tǒng)部件必須符合上述標(biāo)準(zhǔn),以此作為健康保證的基礎(chǔ),符合該標(biāo)準(zhǔn)要求的第一批材料有304/304L、316/316L薄壁不銹鋼管。
表3薄壁不銹鋼管與銅管耐腐蝕性能比較
內(nèi)容
薄壁不銹鋼管
銅管
備注
空氣中(O2)
鈍化功能
強(qiáng)
極弱
薄壁不銹鋼管耐腐蝕機(jī)理:表面有一層百萬(wàn)分之2-3mmCr2O3鈍化膜,一旦受損,在空氣存在下能立即形成新的氧化保護(hù)膜;
大氣環(huán)境腐蝕CO2、H2O、SO2、H2S
不腐蝕
會(huì)腐蝕
薄壁不銹鋼管對(duì)大氣環(huán)境適應(yīng)面廣,銅對(duì)大氣環(huán)境適應(yīng)面窄;
水質(zhì)腐蝕之一水中含氧量PH值酸性高的軟水溫泉中硫化物
不腐蝕
會(huì)腐蝕
薄壁不銹鋼管對(duì)水的化學(xué)成份沒(méi)有限制的要求,對(duì)水中各種含氧量、溫度、PH值都有很好的耐蝕性能。銅管易產(chǎn)生“藍(lán)水”和點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象;
水質(zhì)腐蝕之二
氯化物含量
≤200PPm(304)
≤1000PPm(316)
≤70PPm
管道漏損的最大“殺手”是氯離子,兩者相差懸殊;
水流腐蝕
不腐蝕
≤1.5-2m/s
薄壁不銹鋼管能耐30m/s水流沖擊,而銅管適應(yīng)水速不應(yīng)超2m/s,就在2m/s時(shí),銅管腐蝕速度是薄壁不銹鋼管的3倍。
熱水循環(huán)結(jié)構(gòu)腐蝕
≥100℃
≤50℃
銅管在熱水中腐蝕比冷水尤為嚴(yán)重。
在實(shí)例中,如英國(guó)的醫(yī)院(蘇格蘭)過(guò)去采用的是銅水管,但是蘇格蘭偏軟的水質(zhì)導(dǎo)致銅水關(guān)的腐蝕和失敗,發(fā)生嚴(yán)重的漏水,政府花了巨資研究失效原因和解決方案,后來(lái)冷熱水管道全部更換成薄壁不銹鋼管水管和接頭,使用了十多年后,將冷熱水管道拆開(kāi)對(duì)薄壁不銹鋼管道和接頭的使用情況 進(jìn)行考察,結(jié)果表明,薄壁不銹鋼管道和接頭的狀況極好,沒(méi)有絲毫腐蝕的跡象。
總結(jié)之下,國(guó)內(nèi)外數(shù)十年使用實(shí)踐和不同國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)均顯示:薄壁不銹鋼管金屬元素的析出量比WHO和歐洲飲用水法令(世界各國(guó)的規(guī)定均參照這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值的5%還要低。其實(shí)薄壁不銹鋼管材料本身安全無(wú)毒,清潔性好等特性,早已被薄壁不銹鋼管在涉及人體健康的各領(lǐng)域數(shù)十年成功應(yīng)用的歷史所充分證明,成為眾所周知的事實(shí)。隨著人們對(duì)水質(zhì)要求的不斷提高和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水中管材污染物釋放量限制的日益嚴(yán)格,輸送優(yōu)質(zhì)飲水的最佳管材非薄壁不銹鋼管莫屬。
薄壁不銹鋼管具有最長(zhǎng)的使用壽命,從國(guó)內(nèi)外的薄壁不銹鋼管使用狀況分析,薄壁不銹鋼管水管的使用壽命可達(dá)100年,至少也有70年,與建筑物的壽命一樣長(zhǎng),是長(zhǎng)與銅管的使用壽命的,另薄壁不銹鋼管也是100%可再生的,不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)擔(dān)和污染。下表4為各種管使用壽命的比較。
表4薄壁不銹鋼管、銅管等使用壽命比較
管材
薄壁不銹鋼管
銅管
碳鋼管
復(fù)合管
塑料管
使用壽命/年
70~100
30~50
15
15~30
25~30
六、薄壁不銹鋼管壽命周期成本是水管中經(jīng)濟(jì)性最佳的。基本建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)表明,項(xiàng)目除一次性投資外,維護(hù)成本和更新成本實(shí)際上是一筆巨大的成本,甚至?xí)h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)初始的投資。我國(guó)基本建設(shè)的投資概念:由靜態(tài)→動(dòng)態(tài)→壽命周期成本發(fā)展過(guò)程,特別是對(duì)大工程尤為重要,對(duì)建筑給水管說(shuō)來(lái),一次性投資占總造價(jià)比例極少,但如選材不當(dāng),不能與建筑物同壽命,其維護(hù),更新費(fèi)用也是不可小看的。壽命周期成本=初始成本(含材料、加工和安裝)+設(shè)備運(yùn)行成本(含維護(hù)、更新和拆除)。而薄壁不銹鋼管在水管的壽命周期成本為最低,盡管薄壁不銹鋼管水管的初期成本包括材料及工程費(fèi)在內(nèi)比塑料管、復(fù)合管高約20%,但是由于使用過(guò)程中成本的節(jié)約,薄壁不銹鋼管水管較高的初始費(fèi)用早已被這諸多優(yōu)勝所抵消,使薄壁不銹鋼管成為壽命周期成本最低,最經(jīng)濟(jì)的管材。因?yàn)楸”诓讳P鋼管水管一經(jīng)使用,在100年內(nèi)的壽命周期內(nèi)不需要更換,而其他管材無(wú)法達(dá)到這么長(zhǎng)的使用壽命,只要在建筑物70年的壽命期內(nèi)更換一次,其綜合成本將至少是薄壁不銹鋼管水管初始投資的2~4倍。
薄壁不銹鋼管的價(jià)格相對(duì)于銅管比較,是低于銅管的,這在工程上,薄壁不銹鋼管一經(jīng)過(guò)使用,在經(jīng)濟(jì)性上它是更為的顯著。
綜合上述建筑給水管道應(yīng)壁薄壁不銹鋼管安全可靠,健康衛(wèi)生,經(jīng)濟(jì)性好。近年內(nèi)大量應(yīng)用薄壁不銹鋼管,已顯露城市建筑檔次的提高,滿足了人民群眾提高生活質(zhì)量的需求,同時(shí)也符合聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展世界委員會(huì)提出的“可持續(xù)發(fā)展”的概念。
國(guó)內(nèi)自2000年至今,許多08年奧運(yùn)會(huì)工程、國(guó)家政府工程項(xiàng)目,有檔次的酒店,醫(yī)院、工業(yè)建筑和大批中高檔住宅的給水、熱水、直飲水、供暖,工業(yè)系統(tǒng)的管道,都選用了薄壁不銹鋼管。因此,薄壁不銹鋼管被譽(yù)為21世紀(jì)的新穎給水管材,名符其實(shí)。