醫(yī)用氣體管道采用銅管與不銹鋼管的技術(shù)經(jīng)濟分析

醫(yī)用氣體管道采用銅管與不銹鋼管的技術(shù)經(jīng)濟分析現(xiàn)代建筑設(shè)計集團華東建筑設(shè)計研究院有限公司王進軍Technicalandeconomicalanalysisbetweencopperandstainlesssteeltubesformedicalgases摘要：本文根據(jù)醫(yī)用氣體管道的技術(shù)特性和輸送要求，對比分析了銅管與不銹鋼管的管材標準、機械性能、耐腐蝕性、焊接工藝以及經(jīng)濟性，提供了醫(yī)用氣體管材的合理化選擇建議。關(guān)鍵詞：醫(yī)用氣體銅管不銹鋼管Abstract：Thisarticledescribesacomparativeanalysisofmaterialstandard,mechanicalperformance,anti-causticity,weldingtechnicsanditseconomybetweencopperandstainlesssteeltubesaccordingtotheirtechnicalspecsanddistributionrequirementsformedicalgaspipes,itprovidesreasonablesuggestiononselectionofmaterialformedicalgaspipes.Keywords：Medicalgas，Coppertubes，Stainlesssteeltubes0引言醫(yī)用氣體管道系統(tǒng)是醫(yī)療設(shè)施硬件中的重要組成部分之一，符合衛(wèi)生學(xué)要求的優(yōu)質(zhì)管材是醫(yī)院進行搶救、治療和檢測的有效保證。銅管和不銹鋼管作為優(yōu)質(zhì)管材代表，在醫(yī)用氣體工程中應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟可靠。近年來，在筆者參與設(shè)計的一些醫(yī)療衛(wèi)生項目中，關(guān)于醫(yī)用氣體管材選擇孰優(yōu)孰劣，時常引發(fā)爭議。對此，筆者根據(jù)醫(yī)用氣體管道的技術(shù)特性和輸送要求，從管材標準、潔凈度要求、機械性能、耐腐蝕性、焊接工藝、以及經(jīng)濟性等方面就醫(yī)用氣體管道選用銅管和不銹鋼管進行分析，以期提供合理化選擇建議。1技術(shù)分析1.1醫(yī)用氣體管道特性醫(yī)用氣體用于治療、診斷，或用于驅(qū)動外科手術(shù)工具，因其直接作用于人體，對氣體組分、壓力、以及潔凈度有嚴格的要求。醫(yī)用氣體從氣源至終端的輸送過程中，為避免因泄漏、污染等因素引起醫(yī)用氣體品質(zhì)的變化，醫(yī)用氣體管道應(yīng)具有良好的潔凈度、耐腐蝕性和密閉性。醫(yī)用氣體管道多屬壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察范圍，要求安全可靠，除了承受一定壓力外，還具有系統(tǒng)多、分支管多、介質(zhì)種類多（如醫(yī)用氧氣、醫(yī)用壓縮空氣、醫(yī)用真空、氧化亞氮、二氧化碳、氮氣、麻醉廢氣、各種混合氣等）、介質(zhì)特性復(fù)雜（如助燃性、麻醉性、窒息性、帶病菌等）、管材品種多等特點。醫(yī)用氣體管道因輸送的安全性和衛(wèi)生學(xué)要求，以及其輸送介質(zhì)的特殊性和重要性，使其有別于民用建筑中常見的公用管道。醫(yī)用氣體及其管道的這些特性，具有一定的危險性，出現(xiàn)問題的幾率多，一旦發(fā)生事故，不僅對病人的治療和手術(shù)的安全性帶來嚴重威脅，而且會對他人造成傷害。因此選用安全優(yōu)質(zhì)的管材、合理的施工連接方式，可以提高醫(yī)用氣體系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，降低事故出現(xiàn)的幾率。1.2管材標準隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和專業(yè)化市場的需求，國內(nèi)醫(yī)用氣體管材標準也在不斷發(fā)展進步。2008年5月份開始實施的有色金屬行業(yè)標準YS/T650《醫(yī)用氣體和真空用無縫銅管》規(guī)定了針對醫(yī)用氣體系統(tǒng)專用銅管材的技術(shù)要求，采用牌號為TP2、TU1的銅管，即磷脫氧銅管和無氧銅管，在該標準頒布實施以前，醫(yī)用氣體系統(tǒng)銅管標準主要采用GB/T18033《無縫銅水管和銅氣管》。YS/T650標準與GB/T18033標準的主要區(qū)別為化學(xué)成分、性能指標，以及尺寸公差等方面。YS/T650標準的制定參考了歐洲標準BSEN13348《銅及銅合金－醫(yī)療氣體或真空用無縫圓銅管》，其技術(shù)指標均不低于BSEN13348。相比GB/T18033標準，YS/T650標準不僅技術(shù)指標高，還對管道內(nèi)表面質(zhì)量指標碳含量和表面潤滑劑殘留量作出了嚴格規(guī)定。目前，國內(nèi)尚未有針對醫(yī)用氣體使用的不銹鋼管材專用標準，不銹鋼管標準主要采用GB/T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》標準，常用牌號以0Cr18Ni9為主，也稱304不銹鋼。GB/T14976標準對管材的清潔度無要求，根據(jù)《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》征求意見稿，不銹鋼管的清潔度也應(yīng)達到內(nèi)表面碳殘留量不超過20mg/m2，且無毒性殘留，以符合醫(yī)用氣體管道衛(wèi)生學(xué)的要求。根據(jù)YS/T650和GB/T14976標準，醫(yī)用氣體工程中常用管材規(guī)格見表1。表1TP2、TU1銅管與0Cr18Ni9不銹鋼管常用管道規(guī)格公稱直徑外徑×壁厚銅管不銹鋼管DN10Φ12×0.8Φ14×2.0DN15Φ15×1.0Φ22×2.0DN20Φ22×1.2Φ25×2.0DN25Φ28×1.2Φ32×2.5DN32Φ35×1.5Φ38×2.5DN40Φ42×1.5Φ45×2.5DN50Φ54×2.0Φ57×3.0DN65Φ67×2.0Φ76×3.0DN80Φ89×2.0Φ89×3.0DN100Φ108×2.5Φ108×3.5DN125Φ133×2.5Φ133×3.5DN150Φ159×3.5Φ159×41.3機械性能管材的機械性能決定了其加工性能和施工安裝方式，銅管與不銹鋼管的力學(xué)性能差異決定了銅管與不銹鋼管的不同機械性能，對管道的施工安裝影響也不一樣，TP2、TU1銅管與0Cr18Ni9不銹鋼管的力學(xué)性能對比見表2。表2TP2、TU1銅管與0Cr18Ni9不銹鋼管的力學(xué)性能管材狀態(tài)抗拉強度不小于，MPa伸長率不小于，%維氏硬度TU1、TP2軟（M）2204040～70半硬（Y2）2502575～100硬（Y）290－≥1000Cr18Ni9－52035≤200由表2可知，不銹鋼管的機械性能要優(yōu)于銅管，其抗拉強度、硬度均遠高于銅管，能承受較強的內(nèi)、外部荷載，施工時管道表面質(zhì)量易于保護，管道支架間距大，管道穩(wěn)定性好，當管道公稱直徑大于DN40時，管道支架間距優(yōu)勢明顯。相比不銹鋼管，銅管則容易產(chǎn)生夾2.2工程實例以上海地區(qū)某900床、建筑面積7萬平方的一家三甲醫(yī)院為例，就醫(yī)用氣體管材采用銅管和不銹鋼管作簡單經(jīng)濟比較，管材直接費用見表7。表7某醫(yī)院醫(yī)用氣體管材直接費用對比管道規(guī)格管道長度（m）單價（元/m）管材費用（元）銅管不銹鋼管銅管不銹鋼管DN10820019.8422.48162688184336DN151080030.8133.98332748366984DN20130054.9239.087139650804DN25150070.7760.8210615591230DN32950110.5773.1810504269521DN40150133.6886.292005212944DN50350228.85133.188009846613DN65400287.88177.8611515271144DN80300387.74214.0411632267212DN100160595.12302.519521948402DN12560745.26368.114471622087DN150301243.25506.633729815200合計24200//12868841043475由圖1和表7可知，簡單折合每米單價，銅管平均價格約是不銹鋼管的1.5~2倍，而實際工程中，小于DN32的小口徑管材用量比例高，管材單價接近，管材直接費用銅管僅比不銹鋼管高出23%。由于三通、彎頭等管件的生產(chǎn)工藝差別，目前市場上不銹鋼管件比銅管件價格高出約1~1.5倍。綜合對比后，醫(yī)用氣體管材選用不銹鋼管比銅管在經(jīng)濟性上只略具優(yōu)勢。3發(fā)展情況目前，國內(nèi)涉及醫(yī)用氣體系統(tǒng)管材選用的規(guī)范主要有YY/T0186－94《醫(yī)用中心供氧系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、YY/T0187－94《醫(yī)用中心吸引系統(tǒng)通用技術(shù)條件》和GB50333-2002《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》，相關(guān)條文歸納如下：壓縮氣體管路選用不銹鋼管和脫氧銅管，真空系統(tǒng)管路可采用鍍鋅鋼管和非金屬管。筆者調(diào)研了國內(nèi)部分三甲醫(yī)院和醫(yī)用氣體工程公司，知悉目前國內(nèi)醫(yī)用氣體管材基本上以銅管和不銹鋼管為主，部分負壓管路采用鍍鋅鋼管和PVC管。鍍鋅鋼管因其耐腐蝕性差、易泄漏等缺點，正逐步被銅管和不銹鋼管替代。PVC管因質(zhì)量可控性差，耐火極限不能滿足消防要求，僅能有限使用。由于施工難度低、施工質(zhì)量可靠，在潔凈手術(shù)部、ICU等重要醫(yī)療場所，醫(yī)用氣體管材基本上選用銅管。根據(jù)《醫(yī)用氣體工程技術(shù)規(guī)范》征求意見稿的相關(guān)條文，醫(yī)用氣體管材均應(yīng)采用無縫不銹鋼管或無縫銅管，鑒于銅管材的諸多優(yōu)秀特性，尤其是在滿足衛(wèi)生學(xué)要求上，規(guī)范建議采用無縫銅管?？梢?，選用銅管作為醫(yī)用氣體管材已是未來醫(yī)院建設(shè)的趨勢。在歐美等發(fā)達國家，在醫(yī)用氣體系統(tǒng)設(shè)計、安裝等方面已有非常完整的設(shè)計導(dǎo)則和技術(shù)標準，如HTM02-01,、ISO73961-1、BSEN737、NFPA99C等，在這些標準中銅管是醫(yī)用氣體系統(tǒng)的指定或首推管材。我國YS/T650標準的技術(shù)指標也完全符合HTM02-01、ISO73961-1、BSEN737、NFPA99C等標準的要求。隨著國內(nèi)醫(yī)院建設(shè)水平和管理理念的提高，醫(yī)用氣體系統(tǒng)的重要性得到了更為廣泛的關(guān)注，無論是工藝設(shè)計、設(shè)備選型，還是系統(tǒng)安裝，均逐步與國際接軌。對比國內(nèi)、外的發(fā)展情況，銅管在醫(yī)用氣體工程中的應(yīng)用將越來越普及。4結(jié)論與建議銅管和不銹鋼管均具有較好的強度、良好的耐腐蝕性能和加工性能，均可作為醫(yī)用氣體管道的優(yōu)質(zhì)管材選用，不建議采用鍍鋅鋼管和非金屬管道。不銹鋼管與銅管相比具有更好的強度、剛度、耐腐蝕性和經(jīng)濟性，但在使用中焊接難度大，有害殘留不易清除，難以滿足衛(wèi)生學(xué)要求。在有外部荷載影響和外部腐蝕等惡劣工況下，不銹鋼管相比銅管具有更長的工作壽命。銅管對現(xiàn)場施工條件適應(yīng)性強、施工難度低、安裝效率高，有專門針對醫(yī)用氣體系統(tǒng)的銅管標準，整體施工質(zhì)量優(yōu)于不銹鋼管，并具有抑制細菌和病毒的作用，是國際醫(yī)用氣體標準中指定或首推管材，在國內(nèi)應(yīng)推廣使用。鑒于國內(nèi)醫(yī)用氣體工程建設(shè)的現(xiàn)狀，不銹鋼管依然會有比較廣泛的應(yīng)用，希望相關(guān)部門也能夠及早出臺專門針對醫(yī)用氣體系統(tǒng)的不銹鋼管材標準，以滿足細分市場的不同需求。參