摘要

在國(guó)家大力推進(jìn)城市地下管網(wǎng)更新改造的政策背景下，玄武巖管道憑借其耐腐蝕性強(qiáng)、高強(qiáng)度、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐熱抗凍性好、水力學(xué)特性優(yōu)異、電熱絕緣性好、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、設(shè)計(jì)靈活適應(yīng)性強(qiáng)以及綜合效益好等諸多優(yōu)勢(shì)，在眾多管材中脫穎而出。本文深入探討了玄武巖管道在材料特性、性能優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及政策契合度等方面的具體情況，為城市地下管網(wǎng)改造提供了一種極具潛力的新型管材選擇，有助于推動(dòng)城市基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地下管網(wǎng)；玄武巖管道；優(yōu)勢(shì)；政策

引言

城市地下管網(wǎng)作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是保障城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的“生命線”，涵蓋了供水、排水、燃?xì)?、熱力、電力、通信等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。然而，隨著城市的發(fā)展和時(shí)間的推移，我國(guó)城市地下管網(wǎng)普遍存在老化、腐蝕、破損等問題，嚴(yán)重影響了城市的安全運(yùn)行和居民的生活質(zhì)量。為了解決這些問題，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策，大力推進(jìn)城市地下管網(wǎng)的更新改造工作。在這一背景下，玄武巖管道作為一種新型管材，憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸受到關(guān)注和應(yīng)用。本文將對(duì)國(guó)家更換地下管網(wǎng)政策中玄武巖管道的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行專題綜述。

國(guó)家更換地下管網(wǎng)政策背景

近年來，國(guó)家高度重視城市地下管網(wǎng)的建設(shè)和改造。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部表示，未來五年，將以需求為導(dǎo)向、以項(xiàng)目為牽引，建立可持續(xù)的城市更新模式和政策法規(guī)，加快實(shí)施城市燃?xì)狻⒐┧?、排水、污水、熱力和地下綜合管廊“五網(wǎng)一廊”更新建設(shè)。預(yù)計(jì)在未來五年需要改造的城市燃?xì)狻⒐┡潘?、供熱等各類管網(wǎng)總量將近60萬公里，投資總需求約4萬億元。這些政策的出臺(tái)，為城市地下管網(wǎng)的更新改造提供了有力的政策支持和資金保障，也為新型管材的應(yīng)用提供了廣闊的市場(chǎng)空間。

玄武巖管道的材料特性與性能優(yōu)勢(shì)

材料特性

玄武巖管道是以玄武巖纖維為主要材料制成的。玄武巖纖維是一種新型無機(jī)纖維，是以天然玄武巖為原料，經(jīng)過1450—1500℃高溫熔融后通過鉑銠合金漏板拉絲而制成的連續(xù)纖維。其生產(chǎn)過程可不簡(jiǎn)單，首先要精選出化學(xué)成分穩(wěn)定、雜質(zhì)含量低的玄武巖礦石，接著將它們送進(jìn)高溫熔爐，在超過1500攝氏度的熊熊烈火中，玄武巖礦石逐漸軟化、熔融，隨后通過特殊設(shè)計(jì)的鉑銠合金拉絲漏板，液態(tài)巖漿以每秒幾十米的高速被拉制成纖細(xì)如發(fā)的纖維絲，這些纖維絲直徑通常僅有幾微米到十幾微米，卻擁有著令人驚嘆的強(qiáng)度與韌性，抗拉強(qiáng)度甚至能媲美鋼鐵。

性能優(yōu)勢(shì)

1. 耐腐蝕性強(qiáng)

   玄武巖管道對(duì)酸堿、高溫、高壓等有著優(yōu)異的耐腐蝕性，不易受腐蝕和氧化。它可以耐受各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿、各種無機(jī)鹽的溶液、氧化介質(zhì)、硫化氫、二氧化碳、各種表面活性劑、聚合物溶液、各種有機(jī)溶劑等（濃酸、強(qiáng)堿和HF除外）。例如，在化工管道中，傳統(tǒng)金屬管道在輸送腐蝕性化工原料時(shí)，往往沒過多久就會(huì)出現(xiàn)管壁變薄、滲漏甚至破裂等問題，頻繁的維修與更換不僅成本高昂，還會(huì)影響生產(chǎn)進(jìn)度。而玄武巖纖維復(fù)合材料制成的管道則截然不同，它們憑借出色的耐腐蝕性，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，大大降低了維護(hù)成本，提高了生產(chǎn)效率。

2. 高強(qiáng)度

   玄武巖管道在經(jīng)過高溫高壓燒結(jié)加工后，具有很高的強(qiáng)度和耐磨性。其軸向拉伸強(qiáng)度為200—320MPa，接近于鋼管，但比強(qiáng)度更高約4倍。在一些應(yīng)用中，如油田注水、二氧化碳注入、油氣收集管道系統(tǒng)等，需要承受較高的壓力，玄武巖管道能夠滿足這些要求。

3. 輕質(zhì)高強(qiáng)

   玄武巖管道比重約為1.6左右，僅是鋼管或鑄鐵管的1/4—1/5。其重量輕的特點(diǎn)使得運(yùn)輸和安裝更加方便，降低了運(yùn)輸成本和施工難度。例如，在承受同樣內(nèi)壓的前提下，同口徑、同長(zhǎng)度的玻璃鋼管道，其重量約為鋼管的28%左右。

4. 耐熱抗凍性好

   玄武巖管道的溫度使用范圍一般在-40℃—70℃之間，采用特殊樹脂制造的玄武巖纖維管道其使用溫度可高達(dá)120℃。同時(shí)，其熱膨脹系數(shù)小，能夠適應(yīng)不同的環(huán)境溫度變化，減少了因溫度變化引起的管道變形和損壞。

5. 水力學(xué)特性優(yōu)異

   玄武巖管道內(nèi)壁光滑，其糙率系數(shù)為0.0084，而鋼管糙率系數(shù)為0.012—0.013、球磨鑄鐵管、PCCP管糙率系數(shù)為0.013—0.014。因此，玄武巖管道比鋼管、球磨鑄鐵管、PCCP管可提高輸送能力約15—20%?？梢赃x用較小管徑或功率較小的輸送泵，從而減少管線工程初期投資、節(jié)省電能、降低運(yùn)行成本。

6. 電、熱絕緣性好

   玄武巖管道是非導(dǎo)體，管道的絕緣性好，最適應(yīng)使用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)。同時(shí)，其傳熱系數(shù)很小，因此管道的保溫性好，熱損失少。

7. 安裝維護(hù)簡(jiǎn)便

   玄武巖管道連接方式有雙密封圈承插連接、法蘭連接、對(duì)接粘接等，彎頭三通可現(xiàn)場(chǎng)制作。管道節(jié)長(zhǎng)一般為12m，接頭少，主要采用雙“O”型橡膠圈承插連接，安裝速度快。而且，玄武巖管道不需要進(jìn)行防銹、防腐、絕緣等處理，對(duì)地埋管無需作陰極保護(hù)，可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用70%以上。

8. 設(shè)計(jì)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)

   玄武巖管道壓力等級(jí)0.25—4.0MPa，可根據(jù)用戶的各種要求，諸如各級(jí)流量與壓力、機(jī)械性能、耐蝕、耐熱、耐冷以及用于真空等而進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，靈活方便，適用范圍較廣。

玄武巖管道在地下管網(wǎng)改造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

滿足政策對(duì)管網(wǎng)質(zhì)量和安全的要求

國(guó)家更換地下管網(wǎng)政策強(qiáng)調(diào)了管網(wǎng)的質(zhì)量和安全，要求滿足國(guó)家和地方安全規(guī)范，確保能夠抵御地震、洪水等自然災(zāi)害以及人為破壞等潛在風(fēng)險(xiǎn)。玄武巖管道具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫等特性，在高溫高壓下不易變形、開裂、爆裂和泄漏，因此使用壽命長(zhǎng)，能夠滿足政策對(duì)管網(wǎng)質(zhì)量和安全的要求。

符合政策對(duì)管網(wǎng)耐久性的要求

政策要求更新改造后的管網(wǎng)具有較長(zhǎng)的使用壽命，減少后期維護(hù)和更換的成本。玄武巖管道設(shè)計(jì)使用壽命大于20年，而實(shí)際上，往往在使用了30多年以后還完好無損，并且在其使用壽命內(nèi)是免維修的。在一些實(shí)際工程中，如華鎣市雨污分流工程中使用的玄武巖纖維復(fù)合管，進(jìn)行氧化誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，模擬戶外氣候條件進(jìn)行加速老化實(shí)驗(yàn)，使用壽命可達(dá)50年左右，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)管材的使用壽命。

適應(yīng)政策對(duì)管網(wǎng)綜合效益的要求

政策鼓勵(lì)采用綜合效益好的管材，以降低管網(wǎng)建設(shè)的總體成本。玄武巖管道具有優(yōu)異的性能特點(diǎn)，其綜合效益優(yōu)越，尤其是管徑越大，成本越低。綜合效益是指由建設(shè)投資、安裝維修費(fèi)用、使用壽命、節(jié)能節(jié)鋼等多種因素形成的總體成本長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。例如，玄武巖纖維給排水管道重量輕、強(qiáng)度高，運(yùn)輸方便，運(yùn)輸成本低；其內(nèi)壁光滑，不結(jié)垢不銹蝕、對(duì)水質(zhì)無二次污染，減少了水質(zhì)處理成本；安裝方便快捷、工期短、造價(jià)低，可節(jié)約工程維護(hù)費(fèi)用70%以上。

玄武巖管道的應(yīng)用案例

化工管道

在化工行業(yè)中，玄武巖管道憑借其出色的耐腐蝕性得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)金屬管道在輸送腐蝕性化工原料時(shí)，容易出現(xiàn)管壁變薄、滲漏甚至破裂等問題，而玄武巖管道能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，大大降低了維護(hù)成本，提高了生產(chǎn)效率。例如，在一些化工企業(yè)的原料輸送管道中，采用玄武巖管道后，減少了管道的維修和更換次數(shù)，保障了生產(chǎn)的連續(xù)性。

海洋工程

在海洋工程中，如海上石油鉆井平臺(tái)、海水養(yǎng)殖設(shè)施等，玄武巖管道同樣表現(xiàn)卓越。海水具有較強(qiáng)的腐蝕性，傳統(tǒng)金屬管道容易受到腐蝕損壞，而玄武巖管道能夠有效抵御海水的侵蝕，延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命。例如，在海上石油鉆井平臺(tái)的輸油管道中，使用玄武巖管道可以減少因管道腐蝕導(dǎo)致的泄漏事故，保障了海洋環(huán)境的安全。

市政給排水管道

在市政給排水工程中，玄武巖管道也具有廣闊的應(yīng)用前景。其耐腐蝕、耐壓、水流阻力小等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足城市給排水系統(tǒng)的要求。例如，在一些城市的雨污分流工程中，采用玄武巖管道可以提高排水能力，減少城市內(nèi)澇的發(fā)生。同時(shí)，玄武巖管道的內(nèi)壁光滑，不易結(jié)垢，能夠保證水質(zhì)的安全。

結(jié)論與展望

玄武巖管道作為一種新型管材，在國(guó)家更換地下管網(wǎng)的政策背景下，具有諸多優(yōu)勢(shì)。其耐腐蝕性強(qiáng)、高強(qiáng)度、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐熱抗凍性好、水力學(xué)特性優(yōu)異、電熱絕緣性好、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、設(shè)計(jì)靈活適應(yīng)性強(qiáng)以及綜合效益好等特點(diǎn)，使其能夠滿足政策對(duì)管網(wǎng)質(zhì)量、安全、耐久性和綜合效益的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，玄武巖管道已經(jīng)在化工、海洋工程、市政給排水等領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果。

展望未來，隨著國(guó)家對(duì)城市地下管網(wǎng)更新改造工作的持續(xù)推進(jìn)，玄武巖管道有望得到更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，玄武巖管道的性能將進(jìn)一步提高，成本將進(jìn)一步降低，為城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。