管路系統

旧水管，De Marly机械遗迹，靠近法国凡尔赛

许多世纪以来，铅是水管的常用材料，因为其延展性使它很容易被塑造成所需的形状。铅的摄入会危害健康，但在这件事被充分理解之前，有许多与铅相关的健康问题，包括死产和婴儿死亡率高，而铅制水管是一个重要因素。在20世纪早期，铅水管仍被广泛应用，包括许多家庭。此外，铅锡合金焊料被广泛用于焊接铜管，但在现代实践中则使用锡锑合金焊料来代替，以避免铅的危害。[11]

尽管罗马人使用铅管很普遍，他们的渡槽却很少使人中毒。在世界的其它地区，铅管导致中毒的现象很普遍；而罗马的水不同，它含钙很高，会在管壁形成一层水垢，从而避免了水与铅直接接触。当时的铅中毒很广泛，尤其是那些容易获得自来水的人，大量的证据往往令人困惑。[12]铅曾被用于炊具，以及作为加工食品和饮料的添加剂，例如作为葡萄酒的防腐剂，这很不幸。[13]罗马铅管铭文提供了所有者信息，以防止偷水。

16和17世纪的伦敦及其它地方，使用了木制水管。这种管子的制作方法是，将原木掏空，端部为锥形，并有小孔，以便水能流过。[14]管子之间则使用热的动物脂肪来密封。1800年代的蒙特利尔和波士顿经常这样使用，20世纪的美国广泛地使用了木制拼接管道。这些管道代替了瓦楞铁管道或增强混凝土管道，由短木切下的型材制成。由硬木榫锁定的连接环形成了灵活的结构。在二战期间安装了大约100,000英尺这种木制管道，用于公路旁、军队营地、军港、机场和军工厂的排水沟和雨排。

在耐用塑料材料出现之前，铸铁管和球墨铸铁管曾因成本低而长期替代铜。但在过渡到其它金属管时，必须使用特制的绝缘接头，除非是终端配件。这是为了避免不同金属之间的电化学作用导致的腐蚀（参见伽凡尼电池）。[15]

通常使用青铜管接头和短管来连接各种材料。[16]

古代的供水系统依靠重力来供水，使用的管道或水渠通常由黏土、铅、竹子、木头或石头制成。供水管道，尤其是水管，会使用箍以钢带的空心原木。在接近500年以前，英国就使用原木来分配水了。美国的城市从18世纪后期到19世纪，开始使用空心原木。今天，大多数供水管道由钢、铜和塑料制成; 而大多数排水管则由钢、铜、塑料和铸铁制成。[19]

管路系统中直的部分被称为“管”。管通常由铸造或焊接而成，也可以通过挤型而成。通常，厚壁管可以使用螺纹连接或焊接，而薄壁管则需要特殊的连接技术，例如钎焊，压缩装配、卷边，或用于塑料的溶剂焊接。在管道及配件中，更加详细地讨论了这些连接技术。

用于饮用水供应和分配的镀锌钢管，其标称管道尺寸通常为³⁄₈英寸（9.5）至2英寸（51）。今天的新建住宅已经很少使用这种管道了。根据美国国家标准管螺纹（National Pipe Thread，NPT）的标准，钢管使用锥形外螺纹，与弯头、三通、接头、阀门和其它配件上的锥形内螺纹相连接。镀锌钢管（通常在管道行业中简称为“镀锌管”或“铁管”）相对较贵，并且由于重量较大且需要套扣设备而难以使用。它仍然被保留下来的普遍用途包括，修复现有的镀锌管系统，以及在酒店、公寓和其它商业建筑中满足通常建筑规范的阻燃性要求。它也非常耐用，且能够抵抗一定的机械损伤。黑漆钢管是用于自动喷淋和天然气的最广泛使用的管材。

大多数典型的单户住宅系统并不需要超过³⁄₄英寸（19）的供水管道，成本是原因之一。另一个原因是，随着时间的推移，钢管内部镀锌涂层的锌会发生脱落，从而造成内部生锈和形成矿物沉积而阻塞管道。用于饮用水配送的镀锌钢管，其使用寿命约为30至50年，在具有腐蚀性水污染的地区其寿命更短，而且这种情况并不少见。

二十世纪下半叶，铜管被广泛用于生活用水系统。由于铜价大幅上涨，对铜产品的需求下降，导致对替代产品的需求有所增加，包括交联聚乙烯和不锈钢。

为水槽供水的塑料冷热水管

塑料管广泛用于生活供水和排水（Drain-Waste-Vent，DWV）管道。作为主要材料的聚氯乙烯（PVC）是在19世纪开始实验性生产的，但直到1926年才开始实用性生产。当时BF古德里奇公司（BF Goodrich Co.）的沃尔多·塞蒙开发了一种塑化PVC的方法，使其更易加工。PVC管于1940年代开始制造，并在二战后德国和日本的重建期间被广泛用于排水管道。在1950年代，西欧和日本的塑料制造商开始生产ABS树脂管。生产交联聚乙烯（PEX）的方法也是在1950年代开发的。塑料供水管，以及各种材料和配件，变得越来越普遍。

• 聚氯乙烯（PVC）/氯化聚氯乙烯（CPVC）——硬质塑料管类似于PVC排水管，但管壁更厚，以承受市政水压，于1970年左右推出。PVC代表聚氯乙烯，它已成为金属管道的常见替代品。PVC应当仅用于冷水或通风。CPVC可用于冷热饮用水供应。根据规范要求，应使用底漆和溶剂水泥进行连接。[20]
• 聚丙烯（PP）——该材料主要用于家庭用品、食品包装和临床设备。[21]但自1970年代初以来，全世界越来越多地将其用于家用冷热水。PP管是热熔的，不适合使用胶水、溶剂或机械配件。PP管通常用于绿色建筑项目。[22]
• 聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）——柔性（通常为灰色或黑色）塑料管，连接着带倒钩的配件，并用铜压接环固定到位。PBT最早的制造商管材与配件（tubing and fittings）因该系统故障导致的集体诉讼而陷入破产。不过，PB和PBT管已经重返市场，并且有了新的规范，通常首先用于“暴露位置”，如立管。
• 交联聚乙烯（PEX）——交联聚乙烯系统，采用带倒钩的机械连接配件，以及压接的钢环或铜环。
• 聚乙烯储罐——塑料聚乙烯蓄水池、地下水箱、地上水箱，通常由线性聚乙烯制成，适合作为饮用水储水箱，可以是白色、黑色或绿色。
• 铝塑管——即PEX-Al-PEX，在PEX层之间夹有一层铝管，并以改良的黄铜压缩配件连接。2005年，有大量这种配件被召回。

如今的供水系统使用高压泵网络，建筑物中的管道则由铜、[23]黄铜、塑料（尤其是被称为PEX的交联聚乙烯，估计在单户住宅中的使用率达60％[24]）或其它无毒材料制成。由于其毒性，美国大多数城市在1920年代已逐渐淘汰铅供水管道，[25]尽管铅管在1980年代还被美国管道规范所批准。[26]而铅被用于饮用水的管道焊接，直到1986年才被禁止。[25]排水管线由塑料、钢、铸铁或铅制成。[27][28]

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  俄罗斯梅季希的水管纪念碑
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  用于压力容器的特制水管。该水管道可以保持高压水，并且相对较细。
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  混凝土水管
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  以不锈钢攻套管将阀门（红色）连接到一条现有的水管线（白色管道）。在新连接的后面做了一个混凝土推力块。

螺紋管道的接合處會使用生料带或管道塗料密封，許多管道设备則會使用管工腻子封在其安裝的表面上。[31]

在澳大利亚，负责管路监管的国家管理机构是澳大利亚建筑法规委员会（Australian Building Codes Board）。他们负责制定国家建筑法规（National Construction Code，简称NCC）的第3卷管路条例2008[34]和澳大利亚管路法规。[35]

每个州级政府都有他们自己的管理局和法规来给管工颁发执照。他们还负责对NCC上列出的法规进行解释、管理和执法。[36]通常，建立这些管理局唯一的目的就是在各个州/领地来规范管路相关活动。然而，一些州级监管法案已经很过时了，其中一些法案仍然基于十多年前实施的地方政策。这导致当前政策未涵盖到的管路监管问题越来越多，因此，许多政策目前正在进行更新以涵盖这些新问题。这些更新包括，更改颁发执照所需的最低经验和培训要求，新的和更具体的管道类型的附加工作标准，以及将澳大利亚管道规范（Plumbing Code of Australia）纳入州法规，以使全国的管道法规标准化。[37]

英国的专业机构是管道和暖气工程特许协会（教育公益组织），但是实际上该行业仍然是几乎不受控制的；[38]并没有一个系统来监控无资质的管工，或那些选择自己进行安装和维护工作的业主的活动，尽管他们操作不当时会产生健康和安全问题；参见世界卫生组织（WHO）和世界管路委员会（WPC）共同发布的《管路系统与健康》（Health Aspects of Plumbing，简称HAP）。[39][40]WPC随后向世界卫生组织派出了一名代表，来推进和管路系统与健康相关的各种项目。[41]

在美国，管路系统规范和许可一般都是由州和地方政府控制的。在国家层面，由美国国家环境保护局来指导如何让管材和配件构成无铅管路系统，以遵循《饮用水安全法》（SDWA）。[42]

一些在美国广泛使用的标准是：

• ASME A112.6.3 - 楼层与沟渠排水
• ASME A112.6.4 – 屋顶、地板和阳台排水
• ASME A112.18.1/CSA B125.1 – 管道供应配件
• ASME A112.19.1/CSA B45.2 – 铸铁搪瓷和钢搪瓷管道装置
• ASME A112.19.2/CSA B45.1 – 陶瓷水管装置