不锈钢在建筑物供水管系中的应用

不锈钢在建筑物供水管系中的应用目录建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子不锈钢用于建筑物内管道的例子不锈钢为什么不生锈用于建筑物内管道的不锈钢钢种物理和力学性能应力腐蚀断裂电化腐蚀不锈钢的切割与弯曲连接不锈钢管用的接头成功使用不锈钢管道的关键因素东京建筑物中不锈钢管道10年现场试验的情况英国医院试用不锈钢管道使用不锈钢管道的成本效益总结建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子←印度TamilNadu的第一条304不锈钢的原水管道美国弗吉尼亚水处理厂的316不锈钢的加氯器→←日本松山采用304,316不锈钢和2205双相不锈钢的城市贮水塔德国污水处理厂304或316不锈钢的曝气管道→不锈钢用于建筑物内管道的例子←不锈钢管道化工、控制污染、制药和食品行业使用不锈钢管道已经有许多年。目前，不锈钢越来越多地用于建筑物中的饮用水管道。冷水水箱给水用大直径不锈钢管→←东京写字楼顶部安装的不锈钢管道系统东京高层建筑顶部的大口径304L不锈钢配水管→饮用水环境水处理厂给水系统浊度细粒清洁氧低至饱和饱和pH7.0–8.57.0–8.5氧化物O3,ClO2,KMnO4,Cl2,O2低Cl2残余物Fe+Mn沉淀Fe0.10Mn0.01化学物质Fe2SO4,FeCl3供给建筑物的水比较干净，而且成份可以控制不锈钢为什么不生锈不锈钢耐腐蚀是因为表面有一层富铬氧化膜用于建筑物内管道的不锈钢钢种建筑物内配管时可考虑使用两个不锈钢钢种：304和316典型成份(%)钢种系列CrNiMoTiC最大304奥氏体1880.08304L“1880.03316“171120.08316L“171120.03316Ti“171125xCto0.70.08注:303为高硫易切削钢种,在饮用水中会产生腐蚀为了避免缝隙腐蚀，水中Cl-的最大含量：304200ppm；3161000ppm为了避免缝隙腐蚀，水中Cl2的最大含量：3042ppm；3164ppm大剂量添加游离氯,如：24小时、5-50ppm的投放量是常用的作法，而且没有发现任何问题，但随后要对系统彻底冲洗。物理和力学性能建筑物内所用管道的物理性能热膨胀系数0-100°C(10-6/°C)导热性100°C(W/mo°C)不锈钢1615碳钢11.660铜17.6340聚氯乙烯700.05力学性能：冷轧带钢，固溶处理0.2%屈服强度MPa(最小)抗拉强度MPa(最小)断后伸长率%(最小)304230540-75045304L220520-67045316240530-68040316L240530-68040316Ti240540-69040应力腐蚀断裂氯化物应力腐蚀断裂(SCC)在加工行业中，使用奥氏体不锈钢（如：304和316）输送50°C以上含氯化物的水时，应力腐蚀断裂是人们所担心的问题。但是当Cl-250ppm时，建筑物中的热水管道内基本上没有发现问题。氯化物应力腐蚀断裂更多是从管道外面产生的:－使用氯含量低的保温材料－如果保温材料有可能着水受潮，在不锈钢管外包一层铝箔电化腐蚀不锈钢比镀锌钢、普通钢和铸铁更贵重（隋性）应当与上述材料电绝缘，防止它们产生腐蚀实际上，不锈钢和铜合金之间的电位差并不显著不锈钢管道可与－铜基管件－铜质热水筒相连接淡水中金属的电化序列：与不锈钢水管一起使用的铜合金(黄铜/青铜)阀门和管件：不锈钢的切割与弯曲不锈钢切割不锈钢管道在安装过程中可以毫不费力地进行切割:-手动式切管刀-手锯和电锯-高速旋转切割砂轮用手动式切管刀切割不锈钢→不锈钢弯曲水系统所用的不锈钢管道一般为焊管不锈钢有延展性，容易加工，但是比铜管强度大标准的铜管弯曲机同样适用于不锈钢管,但是弯曲机必须是钢质的，其强度至少要能够弯曲再大一号的铜管连接不锈钢管用的接头不锈钢接头有许多种。也可以使用铜合金接头（一般为耐脱锌黄铜或炮铜)：－毛细管接头用于银焊和粘接(不要使用含氯化物的焊剂)－压缩式接头－推进式接头，用O型环密封并用塑料夹头夹紧－卡压式接头，用电动工具在聚合物密封环周围压紧对于法兰连接，要确保垫片：①无气孔②不含氯③不含石墨用于不锈钢的接头：①毛细管接头：用钎焊或粘接②压缩式接头③推进式接头英国民宅中采用的不锈钢水管采用专用工具安装316L接头304L不锈钢盘管用于日本饮用水管道日本不锈钢管道的安装不锈钢管壁薄、重量轻便于吊运和安装如果采用法兰式连接，垫片必须：－无气孔－不含氯－不含石墨如果接头是焊接的:－清洁是最重要的–无油、油脂和尘土－最好采用惰性气体保护钨极电弧焊－采用氩气保护－保证要焊透–无内裂－管内吹惰性气体使热回火色减至最小－清除管外壁的热回火色–酸洗或抛光成功使用不锈钢管道的关键因素为了保证不锈钢管道的最佳使用效果：－水平管道应有倾斜度，便于排水－设计时要避免死角－使用304时，氯化物200ppm－使用316时，氯化物1000ppm－使用氯化物含量低的保温材料(0.05%水溶氯化物离子)－如果保温材料会接触到湿的氯化物,如：沿海地区，应在不锈钢管和保温材料之间加一层保护材料，如：铝箔－使用氯化物含量低的密封胶和抗磨损润滑剂－管道经过水压测试后，必须立即将水全部排出影响建筑物内不锈钢管道系统耐腐蚀性的因素：－pH－氧含量－氯化物－缝隙－微生物造成的腐蚀－电化腐蚀－应力腐蚀断裂－氧化剂－流速水流速对不锈钢和铜腐蚀率的影响东京建筑物中不锈钢管道10年现场试验的情况304不锈钢管道在东京四座建筑物中10年现场试验的结果(日本不锈钢协会报导，NiDI出版物No.12012:建筑物中不锈钢管道现场耐腐蚀性试验)自来水热水热水和冷水非饮用水冷却水超级市场××旅馆××写字楼A××××写字楼B××注：使用的接头有钎焊、压缩和卡压式接头304不锈钢管道在东京四座建筑物中10年现场试验的结果：建筑物用水分析温度oCpH氯化物ppm余氯ppm自来水21.5-28.07.1-7.418-200.4-0.9热水42-507.1-7.416.8-20.00.1-0.4热水和冷水198.117.50非饮用水307.6200.2冷却水288.8-0典型结果：建筑物B热水管道使用10年后的情况清理前“外来铁锈”，系统中别处普通钢管产生的锈蚀沉积在下部的管道清理后用布可以很容易地将“外来铁锈”擦干净建筑物B热水管道使用10年后加有石棉垫的法兰表面产生的缝隙腐蚀↓解决办法:换成无气孔、无氯化物浸出的垫片↓典型的结果：建筑物A供水管使用5年后：焊接头典型的结果：旅馆供水管使用5年后：压缩式接头典型的结果：旅馆供水管使用5年后：卡压式接头(304)试验结果小结－不锈钢管道内部没有任何腐蚀迹象--点蚀、缝隙腐蚀或应力腐蚀裂纹－吸水石棉垫下出现缝隙腐蚀.－应使用无气孔垫片－所有管道的焊缝都没有腐蚀－钎焊接头略有腐蚀－青铜铸造的压缩式接头略有腐蚀－不锈钢接头没有发现任何类型的腐蚀－镀锌钢管腐蚀较严重－铜管比不锈钢管容易腐蚀，所以必须弄清给水水质情况并采取控制措施1980东京市水务局开始实施一项庞大的计划：在饮用水管道系统采用不锈钢管。开始时采用的是传统的直管，经过几年的试验，1999年4月将316不锈钢波纹管定为标准管道英国医院试用不锈钢管道英国Inverclyde医院(苏格兰)的铜水管,水质为苏格兰软水，出现了点蚀，后更换成316不锈钢管和接头。英国Inverclyde医院：在这座大楼中，冷、热水管道均采用304和316不锈钢管英国Inverclyde医院：走廊屋顶的不锈钢管道，铜合金压缩式接头–细管采用的是耐脱锌黄铜接头，大口径管采用炮铜接头医院洗手池下面的不锈钢弯管和接头英国Inverclyde医院水中镍析出量(ppb)室内安装不锈钢管道后对水质进行了为期1250天(3.5年)的监控分析镍的析出量全部小于世界卫生组织规定的20ppb.Mo和Cr全部2ppb天冷水热水304316304和316混合使用01.70.63.811.11.94.521.31.94.331.41.35.541.71.65.7111.56.19.3180.51.111.1251.00.715.4321.12.114.01801.00.52.812500.60.51.2苏格兰Barlinnie监狱采用不锈钢管，因为它们不容易被囚犯损坏苏格兰Barlinnie监狱：正在安装的不锈钢管使用不锈钢管道的成本效益初始安装成本不锈钢的初始成本一般比较高，但节省费用的方法有许多种：－不需要耐腐蚀涂层－减少备用设备所需要的费用－不锈钢部件重量轻，所需要的结构支撑少－重量较轻的部件，运输和安装费用较低－流速高意味着可以使用小口径的管子－不需要腐蚀余量，可以减薄管壁的厚度初始成本比较资料来源:英国钢结构研究所IGN4-25-02,1999年1月不锈钢在水工业中的应用不锈钢↓碳钢↓球墨铸铁↓DN1506”NBDN30012”NB成本重量成本重量不锈钢100100100100碳钢208346234395球墨铸铁144428157384比碳钢节约52%71%57%75%比球墨铸铁节约31%77%36%74%寿命周期成本虽然不锈钢的初始成本较高，但是由于节省了使用成本，其寿命周期成本一般较低:－光滑的内表面可以减少泵所消耗的能源－减少检查次数和费用－降低维修成本–不需要再次涂层－不需要更换－减少停机时间－延长使用寿命－使用寿命结束后可以100%回收再利用寿命周期成本=(整个寿命期的全部成本)初始成本(材料制作安装)+整个使用寿命的费用(维修更换拆除)寿命周期成本比较资料来源:英国钢结构研究所IGN4-25-02,1999年1月不锈钢在水工业中的应用人孔设备镀锌钢－不锈钢（直线）管道设备球墨铸铁－不锈钢（直线）污水入口处的管道工程镀锌钢－不锈钢（直线）压力罐设备镀锌钢/铝－不锈钢（直线）纵坐标：现价（一千货币单位）横坐标：使用年限（年）总结总之，不锈钢用于建筑物内管道的优点：－耐腐蚀性佳－坚固且延展性好－易于成型和焊接－不受水流速的限制，最大流速可达30米/秒－适用于各种饮用水化学成份－维修量小，所以寿命周期成本低－多种连接方法和不同类型的接头－除了需要控制细菌外，不需要任何水处理剂－无毒－100%回收利用－外观漂亮建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子不锈钢用于建筑物内管道的例子不锈钢为什么不生锈用于建筑物内管道的不锈钢钢种物理和力学性能应力腐蚀断裂电化腐蚀不锈钢的切割与弯曲连接不锈钢管用的接头成功使用不锈钢管道的关键因素东京建筑物中不锈钢管道10年现场试验的情况英国医院试用不锈钢管道使用不锈钢管道的成本效益总结建筑物外的供水管系使用不锈钢的例子←印度TamilNadu的第一条304不锈钢的原水管道美国弗吉尼亚水处理厂的316不锈钢的加氯器→←日本松山采用304,316不锈钢和2205双相不锈钢的城市贮水塔德国污水处理厂304或316不锈钢的曝气管道→不锈钢用于建筑物内管道的例子←不锈钢管道化工、控制污染、制药和食品行业使用不锈钢管道已经有许多年。目前，不锈钢越来越多地用于建筑物中的饮用水管道。冷水水箱给水用大直径不锈钢管→←东京写字楼顶部安装的不锈钢管道系统东京高层建筑顶部的大口径304L不锈钢配水管→饮用水环境水处理厂给水系统浊度细粒清洁氧低至饱和饱和pH7.0–8.57.0–8.5氧化物O3,ClO2,KMnO4,Cl2,O2低Cl2残余物Fe+Mn沉淀Fe0.10Mn0.01化学物质Fe2SO4,FeCl3供给建筑物的水比较干净，而且成份可以控制不锈钢为什么不生锈不锈钢耐腐蚀是因为表面有一层富铬氧化膜用于建筑物内管道的不锈钢钢种建筑物内配管时可考虑使用两个不锈钢钢种：304和316典型成份(%)钢种系列CrNiMoTiC最大304奥氏体1880.08304L“1880.03316“171120.08316L“171120.03316Ti“171125xCto0.70.08注:303为高硫易切削钢种,在饮用水中会产生腐蚀为了避免缝隙腐蚀，水中Cl-的最大含量：304200ppm；3161000ppm为了避免缝隙腐蚀，水中Cl2的最大含量：3042ppm；3164p