歐洲排水管道市場分析暨球墨鑄鐵管在歐洲污水管道領(lǐng)域的應(yīng)用
作者簡介: Alain Sibue: 國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會鑄管委員會主席;歐洲給排水領(lǐng)域資深專家
2007 年 6 月 1 日,圣戈班球墨鑄鐵污水管道技術(shù)交流研討會在江蘇南京召開。以華東地區(qū)的甲級設(shè)計(jì)院為主,來自全國各地 60 余位的給排水方面的知名專家參加了此次研討會。 歐洲給排水領(lǐng)域資深人士、國際標(biāo)準(zhǔn)化委員會鑄管技術(shù)委員會主席 Alain Sibue 先生就球管在排水管道領(lǐng)域的應(yīng)用作了專題技術(shù)報(bào)告。
會議首先由 Alain Sibue 先生首先對當(dāng)前歐洲排水管道市場的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作了詳細(xì)地分析,然后向與會者介紹了球墨鑄鐵污水管的歐洲使用情況:產(chǎn)品基本信息,管配件系統(tǒng),內(nèi)外防腐材料等。在稍后的技術(shù)研討過程中,國內(nèi)外專家對排水管道設(shè)計(jì),特殊工程施工,防腐涂層解決方案等方面作了充分的交流和討論,會議氣氛熱烈。針對與會者普遍關(guān)心的管道成本問題,會議還專門對球墨鑄鐵管在綜合經(jīng)濟(jì)性方面同鋼管和相關(guān)塑料管材作了比較和探討。
1 . ?? 歐洲使用的球墨鑄鐵污水管
歐洲的排水管使用球墨鑄鐵管的歷史始于上世紀(jì) 80 年代,按照歐洲球墨鑄鐵污水管的標(biāo)準(zhǔn) EN598 的要求,歐洲室外埋地排水用的球墨鑄鐵污水管統(tǒng)一采用 K7 的壁厚(重力管壁厚可更薄),內(nèi)涂方案采用高鋁水泥離心噴涂的方式(高鋁水泥含 50% 以上的氧化鋁),外涂噴鋅和紅色環(huán)氧樹脂材料,管配件外涂要求為環(huán)氧樹脂顆粒噴涂,顏色為紅色,便于區(qū)分不同管道系統(tǒng)。
2 . ?? 歐洲埋地污水管材市場的現(xiàn)狀和趨勢
歐洲埋地污水管材市場的現(xiàn)狀
在歐洲,給水管網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)相當(dāng)成熟(需求已經(jīng)飽和),但是污水管網(wǎng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,目前歐洲平均的污水收集率不到 75% ,污水處理率不到 60% ,這同歐洲目前的環(huán)保要求相比還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能匹配,特別是 1991 年 5 月歐洲在水處理方面的法律 CEE 法的出臺,更使得歐盟各國對于污水管網(wǎng)改造的緊迫性的認(rèn)識上升到了新的高度;從上世紀(jì)末到本世紀(jì)初,歐洲的埋地污水管材市場需求增長迅猛(需求總量每年遞增 1.2% ),新型管材應(yīng)運(yùn)而生,擠占了大量傳統(tǒng)管材的市場,下圖列舉了目前歐洲污水管材市場的主要競爭材料和競爭現(xiàn)狀:
作為新型管材,球墨鑄鐵管進(jìn)入埋地污水管道領(lǐng)域已經(jīng)有 20 多年,在重力管市場的份額上升到 4% ,在壓力管道市場上份額超過 30% ,作為傳統(tǒng)的污水管材,由于歐洲環(huán)保要求的提高帶來對密封性要求的加強(qiáng),混凝土管,陶土管和 PVC 管在過去的 20 多年中份額下降很快,這些傳統(tǒng)管材原來超過 22% 的市場份額被塑料管( PE 管, PPR 管,玻璃鋼管)和球墨鑄鐵污水管等新型管材分享了,其中:球墨鑄鐵污水管擠占了很多原來屬于陶土管和混凝土管的市場,而且目前這種趨勢還在延續(xù)。
歐洲污水管道市場的發(fā)展趨勢:
經(jīng)過 20 多年污水管網(wǎng)的快速發(fā)展,特別是合流制系統(tǒng)的推廣和環(huán)保要求的提高,從而對污水管道性能的新挑戰(zhàn),這一系列新變化使得歐洲的污水管網(wǎng)管理者們對管道的發(fā)展提出了新的要求:
1 . ?? 高度的密封性,把管網(wǎng)的長期密封性作為管網(wǎng)環(huán)保的主要指標(biāo)。
2 . ?? 在管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)的兼顧管網(wǎng)的基建投資和運(yùn)營維護(hù)成本,在做到長期的經(jīng)濟(jì)性下選擇低成本的管材。
3 . ?? 最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的統(tǒng)一。
3 球墨鑄鐵管在歐洲埋地污水管市場快速發(fā)展的原因
歐洲的污水管市場的新要求給予了新興管材發(fā)展的機(jī)遇,下面我們列出歐洲市場對于污水管材的主要要求以及球管相應(yīng)的表現(xiàn):
密封性:
由于傳統(tǒng)污水管材在歐洲長期的使用中暴露出的問題中,證明了密封性上出現(xiàn)的問題最為嚴(yán)重,所造成的直接、間接損失也最大,導(dǎo)致了歐洲市場普遍對管材密封性重視;這些問題包括:
- ????????? 裂縫
- ????????? 橢圓化變形
- ????????? 錯位
- ????????? 管道與井之間接口的密封保護(hù)
- ????????? 樹根侵入管道,這是歐洲重力管道中很常見的滲漏問題。
這些問題通常會導(dǎo)致地下水和水源地的污染,同時(shí)加大了管網(wǎng)維修的難度。
完全剛性和柔性的管道在密封性上都有相應(yīng)的明顯弱點(diǎn),而球墨鑄鐵管是一種半剛性的管道:球墨鑄鐵的延展性保證了管道在使用中的極少出現(xiàn)裂縫的情況,同時(shí)承插式和膠圈保證了接口幾乎達(dá)到 100% 的密封性;這一點(diǎn)在給水管道使用中已經(jīng)被證明了。
由于平均剛度 4 倍于柔性管材,球管管體埋地后不會橢圓化變形;
同時(shí)球管的柔性接口允許一定的偏轉(zhuǎn)角度,保證了管道不會在長期的地質(zhì)運(yùn)動中出現(xiàn)接口間的滲漏。
工程安裝的安全性
埋地管道承載負(fù)荷的能力是通過回填材料和基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的,這對于柔性材料而言尤其如此,塑料管特別依賴于管土共同作用來彌補(bǔ)剛性的不足,因此,在歐洲對于塑料管道等柔性材料而言,工程安裝質(zhì)量的高低直接決定了管材使用的性能:在歐洲,工程安裝質(zhì)量一方面取決于回填和基礎(chǔ)材料本身的質(zhì)量,另一方面取決于工程公司的作業(yè)質(zhì)量。這意味著由于監(jiān)督和施工公司管理等因素不可避免的會帶來管道質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。
球管由于本身的特性,在大部分的安裝條件下,對基礎(chǔ)和回填的要求很低,例如可以直接用溝渠土回填;這樣一來對施工團(tuán)隊(duì)的要求也相應(yīng)降低,從而降低了施工中的風(fēng)險(xiǎn);而且由于承插式安裝,施工速度很快,且不受天氣和地下水位的影響,保證施工的進(jìn)度。
水力特性:
埋地污水重力管道的水力特性由材料的表面粗糙度,有效內(nèi)徑以及管網(wǎng)是否延續(xù)所決定,塑料管的材料表面粗糙系統(tǒng)最低,混凝土管較高,球管內(nèi)壁的高鋁水泥由于富含金屬原子,從而質(zhì)地硬,表面平滑。
在有效內(nèi)徑方面,球管由于公稱直徑即等于有效內(nèi)徑,因此通過的流量要遠(yuǎn)大于塑料管,后者的公稱直徑指的是外徑。下表的例子顯示了球管和塑料管的水力特性的差異:
表 1 :污水管材水力特性比較
DN |
過流斷面( mm2 ) |
差異 |
|
球墨鑄鐵污水管 |
PVC 管 |
||
150 |
20601 |
17427 |
+18% |
200 |
35950 |
28040 |
+28% |
另外,由于重力管要求水流的延續(xù)性,長管子在這方面相對于短管更加有利于水力特性,歐洲所使用的球墨鑄鐵污水管長度在 6-8 米之間,由于混凝土管和陶土管。
?使用壽命:
抗磨損性能、材料本身的穩(wěn)定性能等因素決定了污水管材的使用壽命,在這一方面,混凝土管的壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于球管和塑料管,球管和合乎要求的塑料管壽命都在 50 年以上。
下面的圖展示了不同管材的內(nèi)壁抗磨損的性能對比:
?
:不同管材的抗磨損性能比較
綜合造價(jià):
?在歐洲,基建投資的概念是指管材成本和施工安裝成本的總和,根據(jù)歐洲相關(guān)機(jī)構(gòu)做出的統(tǒng)計(jì):考慮到管材和工程安裝的綜合造價(jià),球管要比塑料管和混凝土管的綜合造價(jià)高出 1%--5% (依據(jù)管材的口徑浮動)。
表 2 : DN200口徑下的不同污水管道管材綜合造價(jià)比較,單位:米
總綜合造價(jià) |
管材及配件 |
鋪設(shè) 安裝 |
基礎(chǔ) |
回填 材料 |
土方 |
場地 平整 |
安全 管理 |
井和附屬物 |
道路 修復(fù) |
|
球管 |
1002.5 |
170 |
45 |
65 |
105 |
350 |
30 |
30 |
117.5 |
90 |
PVC |
990 |
100.5 |
54 |
75 |
143 |
350 |
30 |
30 |
117.5 |
90 |
陶土管 |
1002.5 |
110 |
55 |
75 |
145 |
350 |
30 |
30 |
117.5 |
90 |
上表僅列舉了在歐洲, DN200 口徑的 3 種代表性污水管材的比較,可以看到球管綜合造價(jià)比最低的 PVC 管僅僅高出 1.27% ;同陶土管造價(jià)相同。對于其他口徑,歐洲長期的統(tǒng)計(jì)資料證明差異在 1% 到 5% 之間,因此,從綜合造價(jià)方面來看,球管能夠在歐洲污水管市場上快速發(fā)展就沒有什么疑問了。