大口径给水管网工程选择管材的基本原则是“能承受管道内压与外荷载、性能可靠、维修工作量少、施工方便、使用年限长、内壁光滑、输水能力基本保持不变、造价低”。当前符合上述要求的管材主要有钢管、球墨铸铁管、 PCCP 管及夹砂玻璃钢管等。钢管使用历史较为悠久,具有适应性强、材质轻、施工方便等优势,但是其焊接工作所需时间长,且受自然条件影响较大。球墨铸铁管是 20 世纪 50 年代逐渐发展起来的一类管材,延展性与强度较优,具有与钢管相似的机械性能,抗腐蚀性强。
由于铸造方法不同,球墨铸铁管分为水冷型球管、热模球管、连续球管及灰口管等,其中水冷型球管所采用的水冷型离心铸造技术冷却速度较快,经退火处理后珠光体渗碳体会快速转化为铁素体,延展性与韧性较好,正常情况下,延伸率能达到 10% 以上。热模法不进行退火处理,冷却速度较慢,延伸率一般可达到 5% ,且常用于大口径球管的生产。连续铸造法是常用的灰口铸管的生产工艺,不进行退火处理,其延展性为 0% ~ 2% ,常忽略不计。
表1 球墨铸铁管的性能
名称 |
延伸率 |
抗拉强度 |
压扁率 |
铸态球墨铁管 |
水冷型球管 |
≥10% |
>420N/mm2 |
>30% |
热模球管 |
≥5% |
>420N/mm2 |
>30% |
连续球管 |
— |
>350N/mm2 |
20% |
经退火处理球墨铁管 |
灰口管 |
— |
>140N/mm2 |
— |
钢管 |
≥18% |
>420N/mm2 |
>30% |
从表 1 可以看出,水冷型离心铸管的综合性能指标优于其余球墨铸管,而且性能接近钢管,由于其材质具有较大的延展性与韧性,当受到外力或土地变动时,管体具有一定的伸缩量,可以避免管体断裂与破损,且施工安装过程中也具有一定的借转角度,因此将球墨铸铁管运用于大口径给水管网工程可以大大提高工程运行的安全可靠性。