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生活热水管材铜管、不锈钢管、塑料(CPVC)管比较
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生活热水管材铜管、不锈钢管、塑料(CPVC)管比较

生活热水管材铜管、不锈钢管、塑料(CPVC)管比较

【摘要】:
摘要 为研究管材对热水水质的影响,本文对铜管、薄壁不锈钢管、CPVC管三种管材的性能及对水质的影响进行比较,列出每种管材的优缺点及选用时应注意的问题。 关键词:铜管、薄壁不锈钢管、CPVC管、耐腐蚀、军团菌 1研究背景 目前在生活热水管材市场上,各种产品比较丰富。管材是影响室内生活热水水质的重要因素之一。管材的选择需要掌握其特性与适用要求,作出合理地选择。本文中对目前应用比较广泛的三种热水管材铜管

摘要

 

为研究管材对热水水质的影响,本文对铜管、薄壁不锈钢管、CPVC管三种管材的性能及对水质的影响进行比较,列出每种管材的优缺点及选用时应注意的问题。

 

关键词:铜管、薄壁不锈钢管、CPVC管、耐腐蚀、军团菌

 

1 研究背景

 

目前在生活热水管材市场上,各种产品比较丰富。管材是影响室内生活热水水质的重要因素之一。管材的选择需要掌握其特性与适用要求,作出合理地选择。本文中对目前应用比较广泛的三种热水管材铜管、不锈钢管、塑料(CPVC)管进行比较,通过管道的连接工艺,管材自身的物理性质,耐腐蚀性、微生物等多方面特点进行对比。

 

2 各热水管材的性能特点

 

2.1铜管道

 

 (1)铜管道常规公称直径有DN15~DN250,系统工作压力为1.0MPa、1.6MPa。有承插式钎焊接、卡套式连接、压接、螺纹连接等多种连接方式。

 

 (2)铜管道具有经久耐用,可在不同的环境中长期使用,使用寿命约为镀锌钢管的3-4倍,机械性能好,耐压强度高,同时韧性好,延展性也高,具有优良的抗振、抗冲击性能等特点。

 

2.2 薄壁不锈钢管

 

 (1)薄壁不锈钢管(304、316不锈钢)公称直径有DN15~DN250,系统工作压力为1.0MPa、1.6MPa。有卡压式连接、环压式连接、承插氩弧焊、沟槽式连接等多种连接方式。

 

 (2)薄壁不锈钢管具有重量轻、不变形,耐流速腐蚀,自我钝化等特点。

 

2.3氯化聚氯乙烯PVC-C管

 

(1)PVC-C管公称直径有DN20~DN160,系统工作压力为1.0MPa,采用胶粘承插接口。

 

(2)PVC-C管道具有良好的阻燃性,保温性能佳,热膨胀小。抗震性好。具有优异的耐老化性和抗紫外线性能。自熄,耐火性好等特点。

 

2.4  聚丙烯(PP-R)给水管

 

(1)PP-R公称外径:dn20~dn160,系统工作压力为1.0MPa,采用热熔连接。

 

(2)PP-R管具有耐热、保温性能好,安装方便且是永久性的连接。原料可回收,不会造成环境污染,易燃等特点。

 

3 各热水管材的腐蚀问题

及管材对水质产生的影响

 

3.1  铜管道

 

3.1.1铜水管腐蚀问题及造成的影响:

(1)点腐蚀和溃腐蚀问题:资料显示:1989年,日本铜中心对63个建筑物中的冷水和热水管做了全面调查,得出的结论是在水流速慢的地方铜水管会发生点腐蚀,在水流大于1.5m/s时,被水流冲刷腐蚀严重,在水流速快的地方铜水管会发生溃腐蚀。以上调查还发现,铜水管内的流速、流量、水压、循环泵的运转周期、散发的溶解气体、管路形状等因素都可以引起铜管腐蚀发生,腐蚀分布率在5.7%--23%之间,水的流速造成腐蚀 。


下图是铜管与不锈钢管水流腐蚀的对比:

图3.1-3 流速腐蚀率关系图


 

 

(2)软水质腐蚀问题:经调查,中国北方地区宾馆用热水铜管腐蚀严重,使用6-7年以后,中国铜水管开始出现严重腐蚀现象。据反映,是因为北方的硬水经过离子交换器以后变为软水,导致铜水管腐蚀更为严重。涉及到的北京的高级宾馆有:建国饭店、王府饭店、丽都假日饭店、京伦饭店等。《水工业工程设计手册建筑和小区给水排水》[1]中指出不稳定的水经软化后,重碳酸钙变为稳定性较好的重碳酸钠,此时水中的硬度减少了,但软水中的稳定指数说明,腐蚀性大大增加。北京某饭店的试验报告表明,由于水中的重碳酸盐存在,加热后失去稳定,使热水倾向于腐蚀。

 

(3) 氯离子含量高的水质会造成铜管腐蚀。

 

(4) 被腐蚀后的铜则会产生蓝水现象,对水质造成影响。

 

(5) 对于铜管路,如果已经发生锈蚀,点蚀的情况会随着氧含量的增加而加重。

 

3.1.2铜水管可以有效抑制包括军团菌在内的多种细菌。

Dick van der Kooij[2]等人,通过实验装置(见图3.1-1)测试:在250天内,铜管上的军团菌浓度要比不锈钢管及PEX管上小的多(见图3.1-2),然而,铜管中的微生物膜与不锈钢管中的很相似,因此可以认为对铜耐受力高的微生物群落组成对于军团菌的增殖是不利的。然而在长达两年的运行后,铜管中的军团菌的量与其他两种管材达到了相同的水平。甚至,在第857天,测得的铜管中的军团菌的量还比其他的高, 这个现象说明铜管对于军团菌的抑制作用随着铜表面的腐蚀的积累逐渐消失。

 

图3.1-1 试验装置系统示意图

  

 

图3.1-2 各管材军团菌浓度对比图


 

 

同时徐萍[3]等人通过生活热水模拟实验装置(由水箱、加热器、温度计、循环水泵、阀门、温控装置、以及补水管道构成)进行的测试中说明在热水管道中,铜管的细菌含量也小于PPR管及热镀锌钢管等。细菌总数测试结果如下:

 

不同温度、不同管材下,试验装置中细菌总数的测试结果(CFU/ml)

 

3.2薄壁不锈钢管

 

(1) 不锈钢材料中含有铬、镍等元素,当铬、镍浸蚀在氧气中时,会在材料表面形成一层很薄的铬、镍氧化物保护层,隔绝了材料与空气、水的接触。氧化物层在受到损害时能自我修复。具有极强的耐均匀腐蚀性能。

 

(2) 王睿[4]等人通过实验发现热水中氯化物对不锈钢管道会产生点腐蚀:经试验316L和316薄壁不锈钢在热水中的氯化物浓度宜≤ 200mg/L ,304L和304薄壁不锈钢在热水中的氯化物浓度宜≤ 75mg/L。

 

(3) 抗流速冲击腐蚀,详见上一节中与铜管道比较。

 

(4) 水中细菌及军团菌问题详见上一节中与铜管道比较。

 

(5) 溶解氧对不锈钢管道内壁形成保护层非常重要,能提高耐腐蚀性能,溶解氧浓度在3 mg / liter以上时,对不锈钢管道内壁形成保护层是有利的;含量6 - 8 mg / liter时,对不锈钢形成保护层是最有利的。

 

3.3塑料管(PP-R管、CPVC管)

 

(1) 例如PEX等塑料水管在长期使用过程中,水管内壁会凝聚一层粘稠的杂质。在几个小时停止使用水以后,这种内壁的杂质会使水管中的水变质、发臭、滋生细菌。相较不锈钢管及铜管,PEx管也更易滋生军团菌,而与PEX管比较,CPVC管不易滋生细菌。

 

(2) 在Dick van der Kooij[2]等人所设试验模型其中回水的管道采用CPVC管,在第700天的测试中,CPVC管材上并没有发现军团菌, 《氯化聚氯乙烯(CPVC)冷热水管系统》[5]中介绍CPVC 管内细菌不易孳生,其实验水样中军团菌数测试量为PEX管的1/13,PP-R管的1/17,下图为中细菌在各水管中120天的生长情况。

 

 图3.1-4 各管材细菌增长率对比图

 

 

 

(3)资料显示在非合金钢管道中,在pH 值 6-8,水温1-20 ° C的冷水条件下,溶解氧是电化学腐蚀的主要元凶,过高的溶解氧会促进细菌的滋生,尤其在塑料类有机材料管道中。

 

4 结论


4.1 热水管道应选用耐腐蚀、安装连接方便可靠、符合饮用水卫生要求及相关规范的的管材。

 

4.2 热水管道从安全卫生角度考虑,宜优先选用不锈钢管、铜管、CPVC管等不易滋生细菌的管材。

 

4.2 选用铜管的管道系统,应严格控制管道流速,管道系统不宜过大,应尽量减少热水循环安装结构方式。

 

4.3  酒店等水质进行软化处理后热水系统不宜采用铜管。水质偏软,可溶固体总量小于300mg/l的水容易造成铜管腐蚀。

 

4.4  选用铜管管道热水系统,工作温度宜为50度,不宜过高。控制管道中氯浓度。

 

4.5  选用不锈钢管道系统,应控制氯化物热水中含量:316不锈钢宜小于200mg/l ,304不锈钢宜小于75mg/l。

 

4.6 定时供热水的系统因其水温周期性变化大,不宜采用对温度变化较敏感及易滋生细菌的塑料热水管。

 

4.7 CPVC管相较其他塑料排水管,不易滋生细菌。