在每個自來水公司的工具箱中都能找到修補套管。利用它們可以快速修理漏損的水管而無需更換管道。修復套管的材質一般為含鉬的316不銹鋼,它們可以減少水資源浪費,這是鉬幫助保護地球資源的又有一個方式。
公元97年, 羅馬皇帝涅爾瓦奧古斯都任命弗朗提努斯擔任羅馬市水務長官,羅馬是有800多年歷史的古城,在當時供水系統(tǒng)已相當完善。九條水渠將Tiber河和其它水源的水送入城,城內還有許多水井供人們取水,考古學家估計每天的供水量大約在50-100萬立方米,粘土瓦、鉛管和明渠與水箱、池塘和水庫相連,將水送到城內,人口最多時達100萬。作為對比,如今的東京水務局,每天要保證1250萬人400萬立方米的用水量。
據(jù)羅馬市溝渠史資料記載,弗朗提努斯擔心由于各種原因造成的水資源短缺,例如干旱、城市擴張、羅馬各種噴泉和洗浴的需求、舊管道漏水、最重要的是偷水行為造成水費損失。水資源浪費和可能出現(xiàn)的缺水目前依然困擾著城市,目前羅馬面臨著干旱,漏水和偷水造成的水損失達44%。當然,這些問題不僅出現(xiàn)在古羅馬,全球各大城市都是如此。
美國自來水廠協(xié)會(AWWA)制定了新管道的漏損標準,適用于管道安裝和測試階段。允許的漏損量根據(jù)水管直徑、長度、接頭數(shù)量和水壓而定。服役時間、地殼運動、管道偏斜和腐蝕、墊圈老化等,都是造成漏水的因素。許多城市都制定了控制漏損和管道更換計劃。水管使用30-50年后一般要考慮更換,但是,再好的計劃也抵擋不了自然的力量。低腐蝕率材料制成的水管在穩(wěn)定的土壤中使用壽命可以長達100年以上,卻僅有少量漏水或根本不漏水,而管道如果在不穩(wěn)定的環(huán)境中,可能使用25年就需要更換。
老舊系統(tǒng)的漏水率一般比較高。例如,華盛頓特區(qū)的供水系統(tǒng)已經(jīng)有100年的歷史,輸水管道的漏水率大約是35%,而位于華盛頓以南的新興城鎮(zhèn)Fairfax,漏水率不到3%,因為這里的管道較新,而且當?shù)赜型晟频木S修計劃和人力物力資源。
美國城市供水管道總長大約有160萬公里。每年需要修理、更換或安裝的管道大約2.1萬公里。其中,大部分管徑為100-500mm,用于較小的主管道和配水管道。
供水主管道的漏損會在短時間內造成大量水的損失
出現(xiàn)漏水點時,更換管道并不容易,因為管道埋在地下,而且還連接在帶壓力的供水管網(wǎng)上。一個經(jīng)濟有效的方法是修補漏點。
不銹鋼長久以來在修補滲漏管道方面起著重要作用,不需要局部更換,也不需要把漏水管整根挖出。該方法是用不銹鋼套管管箍緊固滲漏管道,不用焊接,也不用套絲。就好像在手指上纏了一個創(chuàng)可貼。內襯橡膠墊圈的304或316不銹鋼管箍圍繞著管道的漏水部位被緊固。卡緊管卡或管箍,水管外部的密封壓力大于管內壓力,從而達到止漏的效果。
套管的應用范圍很廣,幾乎適用于所有管徑,大多用于300mm以上的管道。也可以用作分支三通和一般性修理,甚至可以用來加固混凝土管道。當加裝閥門需要切斷水泥管中的鋼筋時,用這種管箍可以增強管道的強度。有一個城市已經(jīng)在直徑1200mm的混凝土管上使用了這種套管管箍。維修管箍的最大優(yōu)點是易采購,成本低,經(jīng)濟耐用和便于安裝。
316不銹鋼修補套管管箍用于管道堵漏而無需更換管道 ? JCM工業(yè)公司
套管的材質幾乎全部為不銹鋼,最常用的牌號是304,它適用于多種土壤。但是,當遇到腐蝕性土壤時,應當采用含鉬316不銹鋼,因為它耐均勻腐蝕和點蝕性能更好。最近,一些制造商正在提供含鉬雙相不銹鋼2205套管,作為316套管的高級替代品。2205雙相不銹鋼的強度是316的兩倍以上,耐應力腐蝕斷裂和均勻腐蝕能力優(yōu)異。高強度很重要,因為外層的金屬套管要承受很大的應力,才能使橡膠襯套起到密封作用。
一些制造商為關鍵應用提供套管的定制設計和制造服務。例如,有一個供應商承接了一個高難度水下維修項目,美國南卡州查爾斯頓市610mm口徑的高密度聚乙烯(HDPE)塑料管道出了問題。這條輸水主干管的壓力4.8巴,熔焊接頭開裂,故障點位于港口水下7.5米處。
查爾斯頓市政工程部門原計劃采用庫存的304管箍和涂層碳鋼限制器。但是為了一勞永逸,他們希望采用更堅固的套管管箍,以承受高應力,并保證長期的使用性能。他們請制造廠設計制造一種新的管套,把維修管箍全部封裝起來,并做了一種限制器,釋放延長塑料管上的應力。除了設計和加工新的316套管管箍,還包括試驗7.5米水下安裝的演習。這種新型套管管箍于2004年安裝,使用效果非常好,至今沒有出現(xiàn)任何問題。
技術人員正在對水下安裝進行地面演練,模擬安裝定制的316不銹鋼維修套管管箍
? charleston commissioners of public works
技術人員正在審查正確的安裝步驟 ? charleston commissioners of public works
不銹鋼修補套管用于城市供水管堵漏已經(jīng)有幾十年。隨著缺水情況日益突顯,水務部門加大力度減少水漏損。同時,由于供水設施老化,再加上全面更換資金不足,維修工作量越來越大,因此,未來修補套管的作用會越來越重要。
不銹鋼波紋輸水管道--水漏損的終結者
水漏損最主要的原因是陳舊管道的滲漏和爆管,以及管件的松動或腐蝕。全球平均25-30%的水在輸送過程中流失。在歐洲,平均26%的水被損失掉,在世界其他地區(qū),無收益水量(NRW)比率高達70%。在美國,一個3.84億美元、為期20年的公共水系統(tǒng)投資計劃中,2/3被指定用于改善給水管網(wǎng)系統(tǒng)。
無收益水量(NRW)可以定義為供水企業(yè)生產(或購買)和輸送的未產生收入的水,基本上是系統(tǒng)投入減去計費消耗。未計費或未經(jīng)許可的消費和儀表誤差占NRW的一小部分,NRW最大的部分是由于爆管和滲漏造成的水損失。
印度加爾各答的人們排隊從水車取水
更換舊管道是顯而易見的解決方案,但是更換成什么管道呢?為了確保提供優(yōu)質飲用水且具有很長的使用壽命,管道材料必須比鋼鐵和塑料具有明顯的優(yōu)勢。連接主管道與水表的傳統(tǒng)管道需要眾多彎頭和配件。接頭易受墊圈老化、地殼運動、地面交通振動和地震的影響,隨著時間的推移,所有這些因素都會造成滲漏。而不銹鋼波紋管道不需要接頭,免除了造成滲漏的隱患。實踐證明,采用不銹鋼波紋管道使水漏損的可能性降低75–80%。
含鉬不銹鋼還有其他優(yōu)點:
東京安裝316不銹鋼波紋管供水管道?Tokyo Waterworks
自1983年以來東京不銹鋼輸水管道安裝比例與修理次數(shù)、漏損率之間的相關關系