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技術記事

ポリエチレン、ダクタイル鋳鉄、塩ビ —— 管メーカーによる正直な比較

この比較について書かれたもののほとんどは、三つのうちどれかを売っている側が出しています。このページも例外ではありません——当社はポリエチレンを押し出しています。ですので結論を信じてくださいとは言いません。代わりに、どの材料がどこで本当に優れているかを具体的に示します。私たち自身の製品に不利な二つの論点のうち、正しいと考えるものも含めて。

執筆 Chen Hao, 技術本部長、HDPE Factory13 分で読めます
工場裏の保管ヤードを埋める大口径 PE100 管と各色の電線保護管

この問題を扱った資料は、際立って党派的です。ダクタイル鋳鉄と樹脂を最も丁寧に比較しているのは鋳鉄業界自身の研究協会であり、それに最も丁寧に反論しているのは樹脂業界の協会です。どちらの数字も筋は通っていて、どちらも都合よく選ばれています。

当社も中立ではありません。それでも役に立つものにしようと、どういう条件で答えがひっくり返るのかを具体的に書きます。

PE に不利な、正しい二つの論点

この二つはポリエチレンを失格にするものではありません。どちらも、はっきり限定された種類の案件で答えを変えるだけです。そしてそれを言わない供給者は、残りの話でも聞く価値がありません。

PE が本当に勝つところ

  • 漏水。融着継手には緩むゴム輪も抜ける受口もありません。配水網では継手から水が失われるので、継手をなくせば損失もなくなります。
  • 地盤変位。PE はたわみます。地震地帯、鉱山の沈下域、軟弱な沖積地では、変形できる管路が剛性材料の割れる事象を生き延びます。
  • 腐食性の土壌と水。電気防食も、内面ライニングも、荷役で傷めてはいけない塗装もありません。沿岸部と工業案件の多くはこの一点で決まります。
  • 非開削施工。長く融着した列を、推進孔の中や劣化した既設管の中へ引き込めます。短い直管を継いでいく剛性材料では、まったく別の工法を持ち出さない限り不可能です。
  • 荷役。PE の一本は二人で動かせますが、同等の鋳鉄にはクレーンが要ります。揚重機のない僻地の現場では、それは快適さではなく成立可否の問題です。
Relative performance on six criteria. HDPE leads on leak-tight joints, ground movement, corrosion resistance and trenchless installation. Ductile iron leads on bore for a given nominal size and on tensile strength. PVC matches HDPE on corrosion and sits between the two elsewhere.HDPEDuctile ironPVCLeak-tight jointsBore for nominal sizeTensile strengthGround movementCorrosion resistanceTrenchless install
上水配水管の採否をふつう左右する評価軸で三材料を並べたもの。すべてで首位に立つ材料はなく、案件に合わせるべきは、この折れ線の形です。

並べて比べる

埋設上水管としての比較
評価軸PE100ダクタイル鋳鉄塩ビ(PVC-U / PVC-O)
継手方式融着、一体構造ゴム輪受口ゴム輪または接着
継手からの漏水構造上なしゴム輪次第ゴム輪次第
腐食影響を受けないライニングと多くの場合防食が必要影響を受けない
同じ呼び径での内径小さい最も大きいその中間
引張強度最も低い最も高い中間
地盤変位非常に強い弱い〜やや弱い弱い
非開削施工非常に適する限定的限定的
荷役重量最も軽い最も重い軽い
サージ耐性高い中程度低い —— 定格超で脆性的に壊れる
現場補修融着、電源が必要メカニカル継手メカニカル継手
設計寿命50 年以上50 年以上50 年以上
PVC-O(分子配向塩ビ)は PVC-U との強度差をかなり詰めており、入手できる地域では分けて検討する価値があります。ただしゴム輪継手の系統であることに変わりはありません。

コストを正直に

公表されているライフサイクル比較は、50 年で PE がダクタイル鋳鉄より 40〜45 % 安いとしています。作成しているのは利害関係者です。鋳鉄側の比較は、ポンプ動力を算入した途端に鋳鉄が勝つとします。どちらも自分のモデルについては正しく、モデルの違いはポンプ動力を含めるかどうかと、漏水をどう評価するかにあります。

  1. 1

    材料単価は最も役に立たない数字

    最もよく比較され、完成した管路に占める割合は最も小さい項目です。ふつう支配的なのは、施工、接合の人工、掘削幅、そして揚重機です。

  2. 2

    ポンプ動力は内径の大きいほうに味方する

    自然流下系統では無関係です。連続ポンプ送水の系統では、50 年で初期投資の差を丸ごと上回ることがあり、その場合はダクタイル鋳鉄に有利に働きます。

  3. 3

    漏水は融着系統に味方する

    送水量の五分の一を失っている配水網——古い系統では珍しくありません——は、それを継手と給水分岐で失っています。PE 側に最も大きく振れる数字であり、鋳鉄側のモデルが省きがちな数字でもあります。

  4. 4

    自分の系統で計算する

    ポンプか自然流下か、漏水率、電力単価、土質。答えはこの四つの入力でひっくり返ります。公表された結論が食い違うのは、まさにそのためです。

短い判断の目安

当社なら何を選ぶか、そしてどんなときか
案件の性格第一候補理由
漏水削減が目的の配水網PE融着継手が損失の発生源そのものを消す
長距離のポンプ送水幹線、動力が支配的ダクタイル鋳鉄同じ呼び径で内径が大きい
地震地帯または沈下地域PE割れずに変形する
腐食性土壌または塩水地下水PE または塩ビ腐食経路がない
劣化した既設管の非開削更生PE連続した列として引き込める唯一の系統
露出配管や集中荷重のある地上配管ダクタイル鋳鉄引張の余裕
自然流下の下水、コスト優先塩ビまたは構造壁 PE 管設計の基礎は圧力等級ではなく輪剛性
現場の掘削溝に沿って敷設された配水本管と保護管の束
配水管のコストの大半は、管そのものではなくこの写真の中にあります。メートル単価で止まる比較は、答えるべき問いを取り違えています。
農地排水に敷設される構造壁管。設計の基礎が圧力等級ではなく輪剛性になると、材料比較の形もまた変わります。

当社を含め、どの供給者にも聞くべきこと

  • 御社のライフサイクルモデルはポンプ動力をどう仮定していますか。その仮定を変えると答えはどうなりますか。
  • 継手のある比較対象の漏水率をいくつと置きましたか。その数字の出どころはどこですか。
  • 設計寿命の主張は御社のものですか、規格のものですか。
  • 提示している等級での内径は——呼び径ではなく——いくつですか。
  • この注文の原料ロットは誰が試験しましたか。証明書を見せてもらえますか。

出典と規格

よくあるご質問

配水管の生涯コストで、PE は本当にダクタイル鋳鉄より安いのですか。
たいていは安いですが、常にではありません。公表されている 40〜45 % という数字は利害関係者によるものです。最も効くのは系統がポンプ送水かどうかと、継手のある比較対象に置いた漏水率です。口径に余裕のない連続ポンプ送水の幹線では、鋳鉄の内径の大きさが初期投資の差を上回ることがあります。
なぜ DN315 の PE 管は DN300 のダクタイル鋳鉄より水量が少ないのですか。
PE の呼び径は外径であり、肉厚が厚いからです。DN315 SDR 17 の内径は 277 mm 前後、DN300 のダクタイル鋳鉄は内径 300 mm 前後です。PE は呼び数字ではなく、内径と必要流量で選定してください。
地震で PE は壊れますか。
剛性材料より良好に挙動します。ポリエチレンは変形して復元しますが、鋳鉄と塩ビは継手部で割れます。地震地帯や鉱山沈下地域で指定されるのはこのためです。
塩ビは妥当な中間解ですか。
低圧の自然流下ならしばしばそうですし、PVC-O は圧力用途での強度差を縮めています。ただしゴム輪継手の系統である以上、融着管路の水密性は得られません。また定格を超えると脆性的に壊れる一方、PE はサージを受け流します。
どの材料が最も長持ちしますか。
三つとも 50 年以上を想定して設計されており、正しく施工すれば三つとも日常的にそれを上回ります。設計寿命が決め手になることはまれで、決め手になるのは土質、接合方式、そして施工です。

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