科技新进展：市政管网用不锈钢复合板卷开发及管道制造与应用

一、研究的背景与问题

根据当前城市供水体系，自来水从水厂到用户终端要经过漫长的管网，通常需要数小时、甚至数天。庞大的管网实际上组成了一个大的反应器，进行着出厂水未完成的反应以及水与管壁物质的反应。这些反应包括生物性的、物理性的与化学性的，除了受出厂水自身水质影响外，与输配水管道的材质、使用年限、施工等因素密切相关。统计数据显示，中国多数城镇的自来水由水厂流经管网到用户终端时，水质合格率下降约10%。水质的下降与管网材质密切相关。住建部曾在2002和2003年调查过数百城市的供水管网情况，发现管网质量普遍低劣，不符国标的灰口铸铁管占比达50.80%，普通水泥管为13%，镀锌管等为6%，且这3类劣质管道的使用年限多已在30-50年。

据中国水利水电科学研究院数据显示，目前我国城市供水管网大多处于寿命临界点，北京市自来水管网老化情况也很严重，全市9000多公里自来水管网中，平均使用年限超过25年，其中有2700多公里管道已经达到使用极限。据专业机构E20环境平台发布的数据，中国城市供水管网漏损率达17.92%，远远超过国际多数国家10%以下数值，全年漏水量超过100亿立方米，相当于北京市5年用水量，北京市的漏水率也在10%左右，这对与一个极度缺水的国际大都市是一笔很大的损失。更严重的是，管网老化还会导致二次污染事件频发。因此，亟需从管网材质方面进行改进，降低管网渗漏及二次污染，促进城市供水高质量发展。

不锈钢天生具有许多其它管材无法比拟的优势（良好的耐蚀性与耐磨性、优良的力学性能与物理性能、安全无毒等），而且已被国内外多年的实践证明是寿命周期成本最低、综合性能最佳、具有很大发展潜力的21 世纪的绿色管材，因此欧美及日本等多采用纯不锈钢管作为市政管网用材，并在很多地方实现了直饮。但纯不锈钢管的价格较高，对于北京这样庞大的管网系统，全采用纯不锈钢管造价过于高昂，但不锈钢复合管则具有性价比优势，是值得一试的优选方案。

二、解决问题的思路与技术方案

围绕当前国内市政管网普遍存在管道老化、漏水率高、二次污染突破等问题，结合不锈钢管（良好的耐蚀性、安全无毒等）在欧美等发达国家已得到验证应用、并实现直饮的经验，不锈钢管在市政管网的推广应用将是未来发展趋势。不锈钢复合管是由不锈钢复合板通过制管焊接而成，其中复合板采用机械或冶金复合方式生产（不锈钢与碳钢达到原子结合），其既具有不锈钢优异的耐蚀性能，有兼具碳钢良好的强度及加工性能，且价格则远低于相同规格的纯不锈钢，是一种具有良好耐蚀性能的新型高性价比金属功能材料。

本项目从绿色、低碳、经济角度出现，提出不锈钢复合水管的思路与技术方案：通过轧制复合技术研究，获得了碳钢与不锈钢牢固冶金结合、厚度均匀、基复层理化性能优良的304+235B等不锈钢复合板/卷产品，并配套开发了其高效焊接制管与应用技术，实现了从原材料制造、管道加工与施工应用技术于一体的集成应用技术，降低管网腐蚀、漏损率及维护成本等，为市政管网高质量发展提供长寿命、低碳经济的材料应用解决方案。

图1 技术路线图

三、主要创新性成果

1、针对市政管网应用，结合不同管径开发了304+235B等高质量不锈钢复合板及复合卷系列产品（5-12mm不同规格），轧制复合板/卷达到牢固冶金结合，探伤满足RI级，剪切强度210MPa以上；可满足直缝及螺旋焊接制管需求，且相对于纯不锈钢管降本约30%。

2、轧制复合板/卷复层不锈钢厚度均匀，厚度公差满足公称厚度±10%以内要求；复层耐蚀性与纯材相当，抗晶间腐蚀性能良好。

3、配套开发了薄规格不锈钢复合板/卷制管焊接工艺及焊材（直缝及螺旋焊接制管），有效解决了焊缝成分稀释问题带来的焊缝耐蚀性能恶化及卫生性检验不合的问题。

4、形成了从原材料制造、管道加工与施工应用（环焊工艺等）技术于一体的集成应用技术，可为实际工程应用提供参考。

四、应用情况与效果

相关技术成果在首钢园区地下管廊输水管道得到了示范应用（304+Q235B，1.2+8.8mm,φ1020mm），已通水运行3年多，管体及焊道等完好。

（a）通水前 （b）通水3年后

信息来源：首钢集团有限公司技术研究院