金属管：钢管与铜管性能及用途

金属管是现代世界的重要组成部分，它们用于在需要更多保护的情况下输送水、天然气甚至电缆。它们实际上是我们日常使用的最重要服务的渠道。

不过，并非所有的管道都由相同的材料制成，因为有许多不同的类型可供选择，因此很难知道该选择哪一种。在本文中，我们将讨论钢管与铜管以及不锈钢管。

铜管的优点

易于工作

铜是一种相对较软、可塑性强的材料。它很容易用基本的手工工具操作，特别容易用钎焊技术创建安全的接头。由于其延展性，铜可以弯曲成紧密的形状和半径，用于复杂的安装。

这与钢和不锈钢形成鲜明对比，钢和不锈钢通常需要更大的力和复杂的工具来弯曲、螺纹和连接。虽然焊接是一种强大而简单的方法，但它的要求也更加复杂，并且在现场更难完成。

导热

铜的导热能力极强。在某些应用中，这是一个缺点，但它允许铜管更有效地用于热交换和散热器等。

钢管的优点

强度

钢是一种比铜坚固得多的材料，这产生了许多优势，其中之一是钢管可以支撑自身重量更长的长度。一段铜管可能需要两倍于钢的支撑支架。

具有更高强度的材料还允许钢管和不锈钢管承受更高的压力。在某些应用中超过 300 bar。

耐腐蚀性

不锈钢管的耐腐蚀性明显高于低碳钢，但也比铜更耐用，因为铜会随着时间的推移而退化。这主要是由于它所含液体中的化学物质。

许多不锈钢还能抵抗酸性和碱性溶液的侵蚀，使其可用于食品、饮料和制药应用的各种应用。

成本

钢比铜和不锈钢便宜得多，并且可以提供不锈钢的大部分优点，但耐腐蚀性除外。钢是一种坚固且廉价的管道材料，可以很容易地连接和焊接。

在某些情况下，可以使用镀锌钢代替不锈钢作为一种经济高效的解决方案，但锌涂层会限制其应用。

为什么铜管这么贵？

铜比钢、不锈钢和 PVC 等替代品成本更高的原因很少。

供应量低 – 与铁等某些金属相比，铜在我们的星球上相对稀少，22 年仅开采了 2022 万吨铜，而同年开采了 2 亿吨铁矿石。

精炼困难 – 虽然铜不像某些材料（如铝）那样复杂，但它需要采取一些昂贵的措施来减少对环境的影响。我们稍后会更深入地讨论这个问题。

需求 – 铜不仅因其管道用途而备受推崇，还因其导电性而被广泛使用。几乎每个电气设备都使用一定量的铜。随着世界电气产品产量的不断增加，对铜的需求也在增加。

为什么铜会变绿？

虽然铜不会像低碳钢那样生锈，但它仍然会随着空气中的氧气而氧化。产生的氧化铜具有独特的绿色。值得庆幸的是，与钢不同，初始氧化可以保护底层金属免受进一步腐蚀。

这种现象最著名的例子之一是自由女神像，自 100 多年前安装以来，它已经形成了鲜艳的绿色调。有关铜为何变绿的更多信息，请阅读我们的博客。

用于管道时，铜腐蚀是一个问题吗？

铜被认为不受腐蚀，但情况并非总是如此。铜会因相对较低的盐和氧化性酸而遭受高腐蚀率，这是铜管道腐蚀的主要原因。

下图显示了钢、不锈钢和铜样品暴露于由水和微量盐和葡萄糖组成的介质中的腐蚀速率。

可以看出，在这种情况下，铜实际上比低碳钢更容易受到腐蚀，每年的腐蚀速率要高出 3 倍以上。

数据源

使用铜对环境有什么影响？

铜矿开采可能对某些生态系统造成极大的破坏。与许多元素一样，甚至是金属，少量的铜存在于生物体中，对某些功能至关重要，包括补充血管和结缔组织。

然而，用于工业精炼的这种元素的采购会给铜矿和加工厂周围地区带来问题。这是由于受铜污染的水渗入地下。

土壤和水系统中铜浓度的急剧增加会影响数百万生物和栖息地，在许多情况下是永久性的。值得庆幸的是，大部分废铜产品都可以回收利用，从而减少了对铜矿开采的需求。

何时使用铜管和钢管

钢管和铜管的特性往往决定了它们的用例，特定的应用使其中一种不合适。

一些情况包括：

如果管道需要跨越无支撑的间隙，例如穿过天花板托梁，请使用钢、不锈钢或镀锌钢。

如果在低流动性但受限的应用中，可以使用铜将配件焊接到铜上以布线复杂的形状。

如果所含液体具有腐蚀性、酸性或腐蚀性，请使用不锈钢 - 在此处检查最佳不锈钢类型。

如果管道经常经历冰冻温度，请使用钢或不锈钢而不是铜，铜的强度较低使它们更容易爆裂

铜管的典型用途

家庭供暖系统 – 房屋的集中供暖通常使用铜管，因为它可以制成复杂的线路，以围绕墙壁、电器和其他物体编织。

冷水供应 – 虽然大部分被塑料 （PVC） 取代，但铜管通常用于为家庭和企业提供冷水，尤其是物业内部。

工业或家用 HVAC – AC 系统中的制冷剂管路有时会使用铜管进行制冷剂路由。​

钢管的典型用途

结构 – 除了流体输送外，钢管还经常被纳入许多行业的结构设计中。它们可以制造成复杂但坚固且相对较轻的组件。

压缩空气 – 钢管通常用于布置压缩空气系统，因为它们可以承受高压而不会发生故障，并且易于连接和自支撑。

石油和天然气 – 石油行业是钢管的巨大消费者，钢管用于将原油和精炼产品运送到炼油厂和炼油厂，然后运往世界各地。

不锈钢管的典型用途

工艺设备 – 制药、食品和饮料等许多行业中使用的设备都需要卫生的管道，这意味着系统可以保持零碎屑、腐蚀和污垢。不锈钢因其高耐腐蚀性而成为理想的选择。

低温 – 不锈钢的另一个独特特性是它在极低温度下表现良好，这通常用于 HVAC 系统、热交换器应用和科学设备。

航空航天 – 由于其耐腐蚀和耐低温性以及高强度，不锈钢及其衍生物通常用于特定的低质量航空航天应用。

 

纯铜：T1 T2 T3

上海商虎无氧铜：TU0 TU1 TU2

磷脱氧铜：TP1 TP2 TAg0.1

黄铜：H96 H90 H85 H80 H70 H68 H65 H63 H62 H59

镍黄铜：HNi65-5 HNi56-3

铅黄铜：HPb89-2 HPb66-0.5 HPb63-3 HPb63-0.1 HPb62-0.8 HPb62-3 HPb62-2 HPb61-1 HPb60-2 HPb59-3 HPb59-1

加砷黄铜：HAl77-2 HSn70-1 H85A H70A H68A

上海商虎锡黄铜：HSn90-1 HSn62-1 HSn60-1

铝黄铜：HAl67-2.5 HAlnbsp;HAl60-1-1 HAl59-3-2 HAlnbsp;

锰黄铜：HMnnbsp;HMn58-2 HMn57-3-1 HMn55-3-1

铁黄铜：HFe59-1-1 HFe58-1-1

硅黄铜：HSi80-3

 

锡青铜：QSnnbsp;QSn4-0.3 QSn4-3 QSnnbsp;QSn4-4-4 QSnnbsp;QSnnbsp;QSn7-0.2 QSn8-0.3

铝青铜：QAl5 QAl7 QAl9-2 QAl9-4 QAlnbsp;QAl10-4-4 QAl11-6-6 QAlnbsp;QAl10-5-5

铍青铜：QBe2 QBe1.9 QBenbsp;QBe1.7 QBenbsp;QBenbsp;QBenbsp;

硅青铜：QSi3-1 QSi1-3 QSnbsp;

锰青铜：QMn1.5 QMn2 QMn5

锆青铜：QZr0.2 QZr0.4

铬青铜：QCr1 QCr0.5 QCrnbsp;QCrnbsp;

镉青铜：QCd1

镁青铜：QMg0.8

铁青铜：QFe2.5

碲青铜：QFe0.5

 

白铜：B0.6 B5 B19 B25 B30

上海商虎铁白铜：BFenbsp;BFe10-1-1 BFe30-1-1

锰白铜：BMn3-12 BMn40-1.5 BMn43-0.5

锌白铜：BZn18-18 BZn18-26 BZn15-20 BZnnbsp;BZnnbsp;

铝白铜：BAl3-3 BAl6-1.5

铸造黄铜锭：ZHD68 ZHD62

铸造铝黄铜锭：ZHAlDnbsp;ZHAlDnbsp;ZHAlDnbsp;ZHAlD67-2.5 ZHAlDnbsp;

铸造锰黄铜锭：ZHMnD58-2-2 ZHMnD58-2 ZHMnD57-3-1

铸造铅黄铜锭：ZHPbD65-2 ZHPbD59-1 ZHPbD60-2

铸造硅黄铜锭：ZHSiD80-3 ZHSiD80-3-3

铸造锡青铜锭：ZQSnDnbsp;ZQSnD3-11-4 ZQSnD5-5-5 ZQSnD6-6-3 ZQSnD10-1 ZQSnD10-2 ZQSnD10-5

铸造铅青铜锭：ZQPbD10-10 ZQPbD15-8 ZQPbD17-4-4 ZQPbD20-5 ZQPbD30

铸造铝青铜锭：ZQAlD9-2 ZQAlDnbsp;ZQAlD10-2 ZQAlD9-4 ZQAlD10-3-2

铸造锰青铜锭：ZQMnD12-8-3 ZQMnD

 

铜合金锭：CuSCuMn28 CuMn22 CuNCuFe10 CuFe5 CuSb50 CuBe4 CuP14 CuP12 CuP10 CuP8 CuMg20 CuMg10

锡青铜：ZCuSn3Zn8Pb6Ni ZCuSn3Zn11Pb4 ZCuSn5Pb5Zn5 ZCuSn10Pb1 ZCuSn10Pb5 ZCuSn10Zn2

铅青铜：ZCuPb15Sn8 ZCuPb17Sn4Zn4 ZCuPb20Sn5 ZCuPb30

铝青铜：ZCuAl8Mn13Fe3 ZCuAl8Mn13Fe3Ni2 ZCuAl9Mn2 ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 ZCuAl11Fe3 ZCuAl10Fe3Mn2

 

黄铜：ZCuZn38 铝黄铜：ZCuZn25Al6Fe3Mn3 ZCuZn26Al4Fe3Mn3 ZCuZn31Al2 ZCuZn35Al2Mn2Fe1

锰黄铜：ZCuZn38Mn2Pb2 ZCuZn40Mn2 ZCuZn40Mn3Fe1

铅黄铜：ZCuZn33Pb2 ZCuZn40Pb2