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        各國為喝一口健康水的自救,選擇綠色不銹鋼水管

        時間:2019-11-22 15:39

        如今“可持續發展”已成為全人類共同追求的實際目標和世界各國的共識。而要實現可持續發展,關鍵在于更有效地利用資源和能源、采用更加環保、更有利于人類健康和生活質量改善的技術和材料。

               水資源的綜合利用效能是可持續發展的重要指標。最近出版的世界銀行報告預計在下一個30年里,全球食品系統對水的需求將增加40-50%,市政與工業用水將增加50-70%,而能源領域用水需求將增加85%。到2025年,對水的需求量將超過供給量的 40%。同時,水的損失也是個大問題。在很多發展中國家,水損失率高達50%,發達國家,水損失率也可達20%以上。據估計,亞洲很多城市的水流失量達到全部處理水量的1/3到1/2,相當于每天6000萬立方米,足夠 2.3億人使用。歐洲和美國水損失量可占世界水流失量的一半。目前16億人口已經生活在缺水的國家,而這一數字在未來的20年間將翻一番。

         

        目前中國的水資源利用也面臨著三重困境。

        首先,我國水資源嚴重缺乏,中國被列為世界上13個貧水國家之一,人均水量僅為世界平均水平的1/4。隨著經濟發展和城市化進程加快,全國660多個城市中有400多個城市長期缺水,100多個城市嚴重缺水。

        其次,我國不僅嚴重缺水,還普遍存在著由于水管耐蝕性差或管材本身達不到健康標準而導致的供水管網系統的二次污染問題,危害人類健康 ( 國家有關部門進行的全國性水質狀況調查表明,我國城市自來水廠的供水水質基本上符合生活飲用水衛生標準,但經輸配水管網,貯水設備到用水點龍頭,由于管道、水箱銹蝕導致的二次污染,使水質明顯下降,已有多項指標超過規定標準)。

        再有,我國的水管材料大多不是環保材料,不能再生,一旦從建筑物上拆卸下來,將給我國造成巨大的環境污染,留給我們子孫后代的將是成千上萬噸不可降解的垃圾。

        水是城市的生命線,水的問題已成為影響我國可持續發展的重要因素,面對嚴峻的形勢,國家已提出在認真保護水資源的同時,要建立高效節水型社會,大大提高水的有效利用率并讓人民群眾喝上優質的飲用水。這就要求供水部門不僅要保證現在、而且要考慮到將來都能持續穩定地提供清潔優質的水。因此,無論是新建城市供水系統還是原有供水系統的改造(包括貯存、輸送設施和建筑物內供水管道),或是近年發展起來的管道直飲水工程迫切需要采用新技術新材料使水資源得到更有效的保護和利用。而采用綠色管道,正是解決我國水資源面臨的三重矛盾的明智之舉,也是可持續發展的必然選擇。

         

        在這樣的大背景下,鍍鋅管這種人們已經使用了幾十年的管材因耐腐蝕性差已被國家明令廢止使用。各種塑料管、復合管、銅管和不銹鋼管紛紛進入市場,建筑給水管材的種類已近20余種,大都宣稱自己是綠色管材,那么究竟什么樣的管材才是真正的綠色管材呢?

        首先,材料本身是環境友好型的,不含環境污染物(無鉛、無聚氯乙烯、無環境荷爾蒙等),可無數次再生;

        第二, 具有很高的耐腐蝕性和強度,可靠耐用,長壽命、低維護、壽命周期成本低(在建筑物使用壽命期內綜合成本低);

        第三, 材料本身安全衛生,可保持水質純凈,對人體健康沒有任何影響;

        第四, 大大降低水管的滲漏率,節約水資源;

        第五, 具有優越的流通性能和較好的保溫性能,節約能源,減少輸水中的能耗和熱能損失.

        同時滿足以上條件的材料才稱得上是真正的綠色管材。

        通過以下各部分詳細的了解和比較,我們將不難發現,不銹鋼管材本身所固有的優異特性及其所帶來的安全性、可靠性、清潔性、耐用性、經濟性和環保等各方面的突出優勢無一不符合綠色管道的定義和特征,因此不銹鋼水管是真正的綠色管材,必將為保護水資源,改善水質,保護人們的健康和提高生活質量,保護環境和促進社會經濟的可持續發展發揮關鍵的作用。

        2、 我們為什么要首選不銹鋼水管?采用不銹鋼水管有哪些好處?

        不銹鋼自20世紀發明以來,是當今唯一的產能和需求持續上升(年均增長率6%)的金屬材料,20世紀50年代世界的不銹鋼產量為100萬噸,到2005年快速發展為2500多萬噸左右,再到2016年已達到4490萬噸。由于技術的更新與進步,成本已大大降低。成本的下降和產品性能的突出使得不銹鋼管材在所有的管材發展中一枝獨秀。不銹鋼天生具有許多其它管材無法比擬的優勢,而且已被國內外多年的實踐經驗證實是壽命周期成本最低,綜合性能最佳、具有很大發展潛力的21世紀的綠色管材。

        2.1 優異的耐腐蝕性

        不銹鋼表面薄而堅固的氧化膜使不銹鋼在包括軟水在內的所有水質中都具有優異的耐腐蝕性,而且還有很好的耐沖蝕性能。由此帶來的好處包括:

        2.2 優良的力學和物理性能

        不銹鋼水管強度非常高(是鍍鋅管的1.5倍,銅管的3倍,PPR管的8~10倍),而且有良好的延展性和韌性,低溫不變脆; 對沖撞能有很強的吸收能力 (奧氏體不銹鋼變形時吸收的能量比碳鋼高2.5倍),抗震和抗沖擊性能強; 優良的耐磨損和耐疲勞特性;較好的高溫強度,優良的防火和防熱輻射性能;不銹鋼熱傳導率低(是銅管的1/25,是鋼管的1/4),熱脹冷縮緩慢。 所以不銹鋼水管:

        2.3 不銹鋼優異的耐腐蝕性和機械性能使不銹鋼水管具有以下優勢:

        2.4 不銹鋼表面光滑,摩阻小,低流速時水阻僅為碳鋼管的2/5。所以不銹鋼水管:

        2.5 不銹鋼可100%再生。所以不銹鋼水管:

        2.6 不銹鋼外表美觀、清潔、時尚,給用戶以充分的信心,不銹鋼水管有助于提高城市建筑檔次。

        2.7 不銹鋼材料安全無毒,對水質沒有任何影響,對人體健康無害。

        2.8 產品容易買到,有各種產品形式可供選擇。

        2.9 管道施工安裝簡便可靠,具備多種連接方法和多種管件,可供客戶自由選擇,連接可靠,絕無滲漏。管路附件既可用不銹鋼的,也可用銅合金的。安裝費用具競爭力。

        2.10 使用范圍廣,可用于市政供水管網,管道直飲水,熱水輸送和中高檔建筑給水,供熱用熱水管、蒸汽管以及嚴寒地區的戶外管道、城市消防供水、泵房等各種場合。漂亮的外觀既可明裝,也可暗敷,還可埋地使用。

        可見,不銹鋼是現代先進可靠的功能與結構材料, 壽命周期成本低的長壽材料,健康衛生的綠色材料,可持續發展的環保材料。發達國家基于人體健康第一和壽命周期成本的考慮,不銹鋼水管的應用已日趨普及。我國也急需提高產品檔次,以改變塑料管、復合管遠不能完全適應供水管系的需要和滿足國家對飲用水品質要求的現狀,最大限度地實現人民提高生活質量的目標。因此,必須大力推廣使用不銹鋼水管這一綠色管材。

         

        3 、國外不銹鋼水管的應用已趨普遍

        不少發達國家為了有效利用水資源,降低滲漏造成的水損失,充分改善水質,自20世紀60年代中期開始在飲用水處理和配送系統中采用不銹鋼。30多年來,不銹鋼在許多國家的飲用水處理廠、供水系統和污水處理廠得到了日益廣泛而成功的應用,獲得了非常明顯的社會效益和經濟優勢。正是由于大量成功的實踐,過去的10多年來,美國、歐洲和日本等發達國家水工業已經越來越多地摒棄了鍍鋅鋼管、塑料管和銅管等傳統管材而轉而使用不銹鋼水管。如果說銅水管的運用是一種習慣,那么,不銹鋼水管的運用正在成為全球發達國家的一種趨勢。

        日本

        日本東京的自來水供水管道經歷了鍍鋅管?塑料管和復合鋼管?不銹鋼管的發展過程。

        1955年以前,普遍使用的是鍍鋅管材。1955~1980年間,大量使用的是塑料管和鋼塑復合管。盡管鍍鋅管的水質問題和漏水問題得到部分解決,但是東京供水管網漏水現象仍十分嚴重,滲漏率在70年代曾達到令人難以接受的40%-45%而且“隱患水”的問題也逐步反映出來,塑料管和鋼塑復合管不能達到環保的基本要求。

        東京供水局對漏水問題進行了10多年大量的試驗研究,據分析,60.2%的漏水是因為水管材料強度不足受外力的作用造成的,24.5%的漏水是因為管道接頭設計不合理造成的,8.0%的漏水是由于塑料類膨脹過高而導致管道線路設計不合理造成的。為此,日本水道協會建議是改進水管材料和連接方式,從1980年5月開始,從輸水輔助干線到水表之間,凡50毫米以下直徑的供水管道全部采用不銹鋼管、管接頭、彎管和水龍頭,結果從根本上解決了漏水問題。1982年日本又開發了不銹鋼波紋管,管道用手就可以很容易地彎成任意角度,大大減少了接頭數量甚至可以完全省去接頭,節約了安裝時間和成本。

        1980年日本制定了工業標準《JISG3448 — 一般配管用不銹鋼管》,1982年制定了日本水道協會制定《JWWA G115 — 自來水用不銹鋼管道》和《JWWA G116 —自來水用不銹鋼鋼管接頭》標準,后來又制定了不銹鋼波紋水管標準

        1999年東京供水局將316不銹鋼波紋管作為標準用材。表明不銹鋼用作自來水輸水管道和建筑內給水管道步入了標準化軌道。據東京自來水部門的統計,隨著不銹鋼化率從1982年的11%上升到90%以上,供水可靠性顯著提高,滲漏率從1980年的15.4%降至2013年的2.2%,降低了86%。 由此,從1994年開始,東京每年減少滲漏1.42億立方米,相當 于每天注滿155個標準奧運泳池,每年節約超過2億美元。年滲漏維修量由1983年的60000件降至2013年的10000件。

        80年代特別是1996年O-157病原性大腸菌集體中毒事件后,人們對水質加倍關注,能夠獲得良好水質的不銹鋼管道和儲水設備受到普遍歡迎和廣泛地使用。此外,日本是地震多發地區,在1995年阪神大地震中,不銹鋼水箱和管道由于高強度和優良的耐沖擊性能不但未被地震損壞,還承擔起向廢墟中的人們供應生活飲用水的任務,由此,不銹鋼水箱管道突出的抗震能力受到人們關注。

        如今在日本東京,不銹鋼供水管普及率幾乎已達100%,所有住宅區全部安裝了不銹鋼管道,大大改善了水質,增強了抗震能力。而且,大量雙重用途的輸水橋(既作輸水管道又用作通行橋)也廣泛采用304獲316不銹鋼建造,自1983年以來已建造了近3000座不銹鋼輸水橋。

        日本使用不銹鋼管材至今已有近50年歷史?,F在不銹鋼管材已經被日本人公認為“最佳飲用水系統材料”。由于不銹鋼優異的耐腐蝕性,東京水道局期望其使用壽命可以超過 100年。

        美國

        美國不銹鋼管材的使用,開始于60年代,盛行于90年代。美國環保署(EPA)對水管材料選擇做出硬性規定,管材的選擇必須滿足高水質、低維護、長壽命的要求。美國政府根據1996年凈水法制定的國家標準/國家衛生基金國際標準ANSI/NSF61-1997a明確規定:“用于飲用水的金屬管道,只允許使用不銹鋼和球墨鑄鐵管?!背鞘凶詠硭┧芫W,凡干管改造,一律選用不銹鋼管和球墨鑄鐵;進入高樓的供水管,首選不銹鋼水管。最新的2003版美國國際標準委員會的水管和住宅標準再次包括了這方面的內容,說明不銹鋼水管的使用已正式得到美國官方批準。其他國家如加拿大衛生部、荷蘭衛生鑒定委員會和世界衛生組織也確認了這一標準?,F在越來越多的國家要求飲用水系統的管道和系統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不銹鋼。

        在美國,不銹鋼已在100多家飲用水處理廠和輸送系統得到成功應用。紐約的供水系統自20世紀60年代起采用不銹鋼。紐約市原有的飲水配送系統老化陳舊,無法滿足需求,當局在對備選材料進行了15年評估的基礎上,于1993年在城市輸水管道的大口徑立柱管和其它管道大規模地采用了304L不銹鋼,其目標是使系統壽命長達100年。華盛頓地區供水改造,也規模采用了不銹鋼水管。美國底特律耗資3億新建的大型運動場--福特體育場內的給水系統的輸水主管道包括各售貨點的直飲水管道,全部采用了304不銹鋼。此外,不銹鋼管已成為美國30年來新建的1600多座城市污水處理廠的標準用材。

        美國之所以選擇不銹鋼,完全是基于經濟和健康兩個角度的考慮,不銹鋼材料符合環保署(EPA)準則,常常用于對水質要求較高和難于更換、要求低維護、長使用壽命的場合。盡管第一次材料成本比鍍鋅管高約20%-50%,但由于不銹鋼優異的耐腐蝕性,安裝和加工費用大大降低,管線的日常運營維護費用也大幅降低,而且水系統的使用壽命可長達100年,因此在整個壽命期內的總成本是最低的。

        美國已有30多個飲用水處理廠采用不銹鋼代替了球墨鑄鐵管道,主要原因是節約成本。馬薩諸塞州水廠由于采用不銹鋼管道,比采用球墨鑄鐵節省費用約5萬美元,而且使用了30年的不銹鋼管道依然光亮如新。

        歐洲

        歐洲一些古老城市的供水主管道是石棉水泥管和鑄鐵管道,由于滲漏造成的水損失高達40%。1980年開始,德國在自來水系統開始大量使用不銹鋼材料,以節約水資源。德國Mapress公司為歐洲最大的管件生產企業,年生產管件4000萬只。2001年銷售數字顯示,不銹鋼管件占銷售量的51%,碳鋼管件為銷售量的44%,銅管件僅僅為銷售量的5%。作為世界上最受矚目的體育賽事之一的2006年世界杯足球賽賽場—德國慕尼黑安聯足球場,其供水系統絕大部分采用了不銹鋼水管,因為不銹鋼具有最穩定可靠的性能,清潔衛生,完全能滿足德國建設標準規定的輸送飲用水的水管必須至少50年壽命的要求。

        1995年起意大利各城市普遍采用一種不用挖溝的技術將輸水主管道更換成不銹鋼管道,經驗表明不銹鋼管道耐腐蝕,強度高,能夠耐地面下沉和地震,壽命至少為70年,比塑料管等代用管材更經濟。

        瑞典KarlsKoga市,經過10年試驗,球墨鑄鐵和PVC埋地供水主管道已經全部更換為316不銹鋼管道。

        英國的醫院(蘇格蘭)過去采用的是銅水管,但蘇格蘭偏軟的水質導致銅水管的腐蝕和失效,發生嚴重的漏水。政府花費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不銹鋼水管和接頭。使用了十多年后,將冷熱水管道拆開對不銹鋼管道和接頭的使用情況進行考察,結果表明,不銹鋼管道和接頭的狀況極好,沒有絲毫腐蝕的跡象。

        東南亞地區

        東南亞是不銹鋼水管發展最快的地區之一,韓國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、泰國、中國臺灣地區等在冷水、熱水和直飲水管上采用不銹鋼的比例已大幅上升,而銅管的比例顯著下降,塑料類水管主要的運用領域集中在下水管和花園澆水的管道。

        在馬來西亞,水務當局自1997年來與水工業各方合作起草了供水系統使用不銹鋼焊管和不銹鋼管件的標準規范。2001年4月,馬來西亞水務當局正式頒布標準規定與公共輸水主管道相連的水表前后的給水管道只允許使用奧氏體不銹鋼焊管。

        在新加坡,水務當局正準備將所管轄的給水管更換成不銹鋼水管,目的是為21世紀的新加坡提供可持續的水資源,顯著改善水質,提高系統運行可靠性和大大降低運行成本。同時將采用數千噸的不銹鋼管材對現有的污水處理系統進行大規模更換和改造,歷時20年的該項目耗資70億新元,并由此帶來的高達幾十億新元的經濟效益。

        在中國臺灣, 2002年,一場嚴重的干旱導致臺灣首府實施了為期49天的 間斷式供水。在這座城市的450個供水計量區里,有40%的區 域在水送到消費者前已經損失了一半甚至一半以上的水。 對維修案例的分析顯示,僅占管道總長3%的聚丁烯管占 滲漏量的28%。約90%的問題出在塑料管道上,83%因開裂引起。 2003年,臺北水務處啟動了一項與東京類似的計劃,用 316L不銹鋼波紋管更換配水管線。盡管這一項目仍在實施中,迄今僅完成了35%的管線更換,但已將水的損 失由2003年的27%減少到2014年的17%。年節水量達1.46億立 方米,相當于每天可注滿160個標準奧運泳池。 2014年,干旱再次發生,降雨量甚至比2002年更少。 但由于不銹鋼管道大大降低了水損失,意味著不必再中斷供水。

         


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