不銹鋼管和銅管的比較
發(fā)布于：2019-04-01 09:53:05 點擊量：308
我國的薄壁不銹鋼管市場是世界上發(fā)展最快、市場需求最高的國家之一。由于薄壁不銹鋼管健康衛(wèi)生、技術可靠、性能優(yōu)良，其發(fā)展勢頭非常強勁，目前已大量用于冷熱水及直飲水管道系統(tǒng)。
2003年新修訂的國家標準，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《建筑給水排水設計規(guī)范》“熱水及飲用水供應部分”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的性能，但是與薄壁不銹鋼管比較，后者更具有優(yōu)勢。
一、下面是兩種管材主要性能的比較。
①薄壁不銹鋼管號稱“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)能的國家產(chǎn)業(yè)政策，又有強度的保證，并能達到減少建筑物的承重目的。
②薄壁不銹鋼管的熱導率為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，無論是保溫層的厚度，還是保溫結(jié)構的施工、維修費用等，薄壁不銹鋼管都有較好的經(jīng)濟性。
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)過大的弱點，輸送熱水應以金屬管為宜。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
抗拉強度MPa
530-750
200
薄壁不銹鋼管材強度是銅管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
導熱率W.M℃-1
(100℃)
15
340
薄壁不銹鋼管導熱率是銅管1/23，特別適合熱水輸送，而銅管需專業(yè)保溫層，否則熱能浪費太大。
二、另外在對薄壁不銹鋼管的處理工藝上，對其進行精光處理后，薄壁不銹鋼管的內(nèi)壁光潔，管內(nèi)壁的當量粗糙度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、藍綠水和隱患水”問題，無異味，不結(jié)垢，無有害物質(zhì)析出，保持水質(zhì)純凈，對人體無害。
而銅管存在銅過量問題、腐蝕造成的藍綠水問題和所產(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）,易風化易溶于水，它能抑制真菌作用，但對細菌作用較差、有毒也作殺蟲劑用，對人體內(nèi)粘膜有收斂、刺激和腐蝕作用。能引起反射性嘔吐，對腸道有較強的刺激作用，現(xiàn)代醫(yī)學研究表明，飲用銅過量過高的水（無論是否達到藍綠水的程度）對健康有極大的危害。
四、薄壁不銹鋼管材最突出的優(yōu)勢之一是其優(yōu)異的耐腐蝕性能，因為薄壁不銹鋼管可以與氧化劑發(fā)生鈍化作用，在表面形成一層堅韌致密的富鉻氧化物保護膜（Cr2O3），有效阻止氧化反應的進一步發(fā)生，而銅管鈍化能力很小，這就是銅管耐腐蝕性能遠遠不及薄壁不銹鋼管材的關鍵原因。在使用銅管時，需要對水的化學成分及速度進行控制，否則會造成管材的腐蝕，例如銅管在PH< 6.5或余氯含量>2ppm的水中腐蝕大幅增加，軟水也會導致腐蝕增加。在使用銅管時水速不應超過2米/秒，否則腐蝕速度將明顯增加。當流速達到2米/秒時，銅管腐蝕程度為薄壁不銹鋼管的3倍左右，而當流速大于6米/秒時，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。
另外在國外。他們之所以選用薄壁不銹鋼管，是基于經(jīng)濟和健康兩個原因。以美國為例，薄壁不銹鋼管材的使用，開始于60年代，盛行于90年代。美國環(huán)保署（EPA）對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、長壽命的要求。美國政府根據(jù)1996年凈水法制定的國家標準/國家衛(wèi)生基金國際標準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。”城市自來水供水管網(wǎng)，凡干管改造，一律選用薄壁不銹鋼管和球墨鑄鐵管；進入高樓的供水管，首選薄壁不銹鋼管水管。最新的2003版美國國標標準委員會的水管和住宅標準再次包括了這方面的內(nèi)容。其他國家如加拿大衛(wèi)生部、荷蘭衛(wèi)生鑒定委員會和世界衛(wèi)生組織也確認了這一標準?，F(xiàn)在越來越多的國家要求飲用水系統(tǒng)的管道和系統(tǒng)部件必須符合上述標準，以此作為健康保證的基礎，符合該標準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
極弱
薄壁不銹鋼管耐腐蝕機理：表面有一層百萬分之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膜；
大氣環(huán)境腐蝕CO2、H2O、SO2、H2S
不腐蝕
會腐蝕
薄壁不銹鋼管對大氣環(huán)境適應面廣，銅對大氣環(huán)境適應面窄；
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
會腐蝕
薄壁不銹鋼管對水的化學成份沒有限制的要求，對水中各種含氧量、溫度、PH值都有很好的耐蝕性能。銅管易產(chǎn)生“藍水”和點腐蝕現(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，而銅管適應水速不應超2m/s，就在2m/s時，銅管腐蝕速度是薄壁不銹鋼管的3倍。
熱水循環(huán)結(jié)構腐蝕
≥100℃
≤50℃
銅管在熱水中腐蝕比冷水尤為嚴重。
在實例中，如英國的醫(yī)院（蘇格蘭）過去采用的是銅水管，但是蘇格蘭偏軟的水質(zhì)導致銅水關的腐蝕和失敗，發(fā)生嚴重的漏水，政府花了巨資研究失效原因和解決方案，后來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，將冷熱水管道拆開對薄壁不銹鋼管道和接頭的使用情況 進行考察，結(jié)果表明，薄壁不銹鋼管道和接頭的狀況極好，沒有絲毫腐蝕的跡象。
總結(jié)之下，國內(nèi)外數(shù)十年使用實踐和不同國家的實驗室檢測均顯示：薄壁不銹鋼管金屬元素的析出量比WHO和歐洲飲用水法令（世界各國的規(guī)定均參照這兩個標準）規(guī)定的標準值的5%還要低。其實薄壁不銹鋼管材料本身安全無毒，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域數(shù)十年成功應用的歷史所充分證明，成為眾所周知的事實。隨著人們對水質(zhì)要求的不斷提高和法規(guī)標準對水中管材污染物釋放量限制的日益嚴格，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的使用壽命，從國內(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100年，至少也有70年，與建筑物的壽命一樣長，是長與銅管的使用壽命的，另薄壁不銹鋼管也是100%可再生的，不會對環(huán)境產(chǎn)生負擔和污染。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)濟性最佳的?；窘ㄔO的經(jīng)驗表明，項目除一次性投資外，維護成本和更新成本實際上是一筆巨大的成本，甚至會遠遠超過初始的投資。我國基本建設的投資概念：由靜態(tài)→動態(tài)→壽命周期成本發(fā)展過程，特別是對大工程尤為重要，對建筑給水管說來，一次性投資占總造價比例極少，但如選材不當，不能與建筑物同壽命，其維護，更新費用也是不可小看的。壽命周期成本=初始成本（含材料、加工和安裝）+設備運行成本（含維護、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在內(nèi)比塑料管、復合管高約20%，但是由于使用過程中成本的節(jié)約，薄壁不銹鋼管水管較高的初始費用早已被這諸多優(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)濟的管材。因為薄壁不銹鋼管水管一經(jīng)使用，在100年內(nèi)的壽命周期內(nèi)不需要更換，而其他管材無法達到這么長的使用壽命，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。
薄壁不銹鋼管的價格相對于銅管比較，是低于銅管的，這在工程上，薄壁不銹鋼管一經(jīng)過使用，在經(jīng)濟性上它是更為的顯著。
綜合上述建筑給水管道應壁薄壁不銹鋼管安全可靠，健康衛(wèi)生，經(jīng)濟性好。近年內(nèi)大量應用薄壁不銹鋼管，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，同時也符合聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展世界委員會提出的“可持續(xù)發(fā)展”的概念。
國內(nèi)自2000年至今，許多08年奧運會工程、國家政府工程項目，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，薄壁不銹鋼管被譽為21世紀的新穎給水管材，名符其實。
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