消防給水管材選用與連接技術綜述

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摘要： 針對目前消防給水管材使用存在的許多問題，本文從消防給水管材種類、消防給水管材選用與消防給水管材連接技術等三個方面特點出發(fā)，著重介紹了消防給水管材在實際工程應用中應注意的問題。
關鍵詞： 管材 消防給水 選用 連接

1 引言

    隨著社會與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為了保證建筑的防火安全，消防給水工程的重要性日益突出。在實際工程應用過程中，消防給水管材選擇與連接方法不當造成的問題層出不窮。輕則返工耽誤工期，造成不必要的浪費；重則造成系統(tǒng)無法正常運行。作為工程技術人員有必要從消防給水管材種類、管材選用與管材連接技術等方面出發(fā)，掌握各種消防管材在不同消防系統(tǒng)、不同使用場所應注意的問題，并加以明確的辨別，確保各種消防給水管材得以正確的使用。

2 消防給水管材的種類

    2.1 球墨給水鑄鐵管

    2.1.1 使用場所

    主要用于自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥前的埋地管道，消火栓系統(tǒng)的埋地管道。

    2.1.2 球墨鑄鐵管分類

    （1）按口徑分：DN40～DN2600共30種規(guī)格，消防工程常用管材DN40～250mm。

    （2）按對接形式分：滑入式（T型）、機械式（K型、NⅡ型、SⅡ型）和法蘭式。

    （3）法蘭式的對接方式根據(jù)標準壁厚級別、DN和PN可分為：離心鑄造焊接法蘭管、離心鑄造螺紋法蘭管和整體鑄造法蘭管。

    （4）其管材承壓分別為PN10、PN16、PN25和PN40等級別。

    2.1.3 承插直管與連接方式允許壓力

    （1）承插直管允許壓力見表1所示。

表1 承插直管允許壓力

管材

允許壓力

    * 承插直管在最大允許工作壓力與允許試驗壓力值下，工作會受管線其它部分低承受力的限制。

    （2）承插直管及連接方式允許的工作壓力應符合相關要求。其它要求詳《水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附件》（GB/T 13295-2003）。

    2.2 低壓流體輸送焊接鋼管

    2.2.1 分類

    普通焊接鋼管、熱浸鍍鋅焊接鋼管。

    2.2.2 普通焊接鋼管適用范圍

    （1）消火栓給水系統(tǒng)的埋地、架空管道。

    （2）自動噴水滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)報警閥前的埋地、架空管道。在報警閥前要求加設過濾器。

    （3）焊接鋼管埋地應按有關要求做防腐處理，否則易產(chǎn)生銹蝕，影響使用壽命。

    2.2.3 熱浸鍍鋅焊接鋼管適用范圍

    （1）消火栓給水系統(tǒng)、自動噴淋滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)的埋地、架空管道。

    （2）埋地也應考慮防腐措施。

    2.2.4 焊接鋼管、規(guī)格及最大工作壓力

    （1）普通焊接鋼管與熱浸鍍鋅焊接鋼管按其壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管。

    （2）熱浸鍍鋅焊接鋼管規(guī)格為DN6～DN150。

    （3）公稱直徑大于DN150的焊接鋼管規(guī)格詳《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T3091-2001）。

    （4）當大于DN150的焊接鋼管需要防腐時，應進行鍍鋅加工。

    （5）鍍鋅鋼管及焊接鋼管的最大工作壓力見表2所示。

表2 鍍鋅鋼管及焊接鋼管的最大工作壓力

    * 溫度≤200℃

    2.3 無縫鋼管

    2.3.1 分類

    （1）按生產(chǎn)工藝分：熱軋、冷軋和無縫鋼管。

    （2）按其精度分為：普通和精細鋼管（不繡鋼管）。

    （3）按材料分為：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。

    在消防給水系統(tǒng)中，輸送流體用無縫鋼管應用最廣，有10號、11號、09Mn、V16Mn制造。

    2.3.2 無縫鋼管適用范圍

    由于其有較好的承壓能力，故輸送流體用的無縫鋼管常用于消防給水系統(tǒng)，作為主干管或系統(tǒng)下部工作壓力較高部位的管道。

    2.3.3 無縫鋼管（普通鋼管）的規(guī)格

    （1）普通鋼管標準化系列規(guī)格（外徑）有DN10～DN610等21種。

    （2）普通鋼管非標準化系列規(guī)格（外徑）有42種，系列以及壁厚分類詳《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》（GB/T17395-1998）。

    （3）管材壁厚為0.25～65mm。

    2.4 銅管、不銹鋼管、合金管及復合型管材

    （1）這些管材不易銹蝕，水力性能好，適用于消防給水系統(tǒng)。

    （2）目前國內(nèi)經(jīng)濟實力有限，這些管材相對造價較高，在工程實踐中應用較少。在部分地區(qū)項目中，已試驗采用不銹鋼管及復合型管材。

    （3）較適合用于自動噴水滅火系統(tǒng)。

    （4）該部分管材均已有國家產(chǎn)品標準。

    2.5 塑料管材

    （1）國外允許在部分場所采用CPVC與PB。

    （2）CPVC、PB管質(zhì)輕，安裝方便，使用壽命長。

    （3）但塑料管材熱塑性較大，沒有相關規(guī)程標準可執(zhí)行。

    （4）塑料管材對安裝場所和安裝型式有明確要求。

3 消防給水管材的選用

    3.1 室外消火栓給水系統(tǒng)（埋地應完善除銹防腐措施）

    （1）當室外消防為生活、消防合用管道系統(tǒng)或低壓消防給水系統(tǒng)時，可選用允許壓力較低的承插直管的球墨給水鑄鐵管（滑入式、機械式），焊接鋼管，內(nèi)外壁熱鍍鋅焊接鋼管等（部分工程可嘗試采用PE給水管）。

    （2）當室外消防給水系統(tǒng)為臨時高壓給水系統(tǒng)和常高壓給水系統(tǒng)時，當系統(tǒng)工作壓力較低時，在管材允許的壓力范圍內(nèi)可采用上述相同管材；當系統(tǒng)的工作壓力較大時，應根據(jù)系統(tǒng)工作壓力情況，分別采用法蘭式球墨鑄鐵管、焊接鋼管、內(nèi)外熱鍍鋅普通或加厚焊接鋼管以及無縫鋼管。

    3.2 室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)

    （1）當室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力≤1.0MPa時（《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規(guī)定為系統(tǒng)工作壓力≤1.2MPa），如多層建筑、高層建筑中的分區(qū)管網(wǎng)靜壓< 0.80MPa，可采用普通焊接鋼管、內(nèi)外熱鍍鋅普通焊接鋼管。

    （2）當室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力在1.0～1.6MPa范圍內(nèi)時（《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規(guī)定為系統(tǒng)工作壓力>1.2MPa），如系統(tǒng)壓力較高的高層建筑泵房出水管，系統(tǒng)下部工作壓力較高部位的管道以及主干管等，可采用加厚焊接鋼管、熱鍍鋅加厚焊接鋼管和無縫鋼管。

    （3）當室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的工作壓力＜2.0MPa時，可采用普通和熱鍍鋅無縫鋼管。其最小壁厚應符合下列要求：

    ① 當采用焊接、法蘭連接或卡箍連接時：管徑≤DN125，最小管壁序列號為SCH20（不小于5.0mm）鋼管；管徑為DN150，最小管壁厚為3.4mm；管徑為DN200、DN250時，最小管壁厚為4.78mm。

    ② 當采用螺紋連接時：管徑< DN100，最小管壁序列號為SCH40（＞5.5mm ）鋼管；管徑≥DN100，最小管壁序列號為SCH30（螺紋連接要求管壁較厚，保證強度和耐壓）。

    3.3 自動噴水滅火系統(tǒng)

    （1）自動噴水滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)在報警閥以前的管道，架空時可采用普通和內(nèi)外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管；埋地時可采用球墨鑄鐵管或普通和內(nèi)外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管（措施和手冊未明確的管材），但應采取下列措施：

    ① 采用內(nèi)壁不防腐的管材時，應在該管段末端設過濾器（含內(nèi)壁未涂敷防腐材料的球墨鑄鐵管）。

    ② 埋地的各種管道均應采取有效的防腐措施。

    （2）自動噴水滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)在報警閥后的管道，可采用內(nèi)外壁鍍鋅的焊接鋼管、無縫鋼管以及銅管、不銹鋼管以及符合國家或行業(yè)標準的涂覆其它防腐材料的管道。

    （3）自動噴水滅火系統(tǒng)和水噴霧滅火系統(tǒng)在報警閥以前的管道，當系統(tǒng)工作壓力<1.0～1.2MPa時，可采用球墨鑄鐵管（法蘭式）、普通焊接鋼管、熱鍍鋅普通焊接鋼管；當系統(tǒng)工作壓力在1.0~1.6MPa之間時，可采用法蘭式球墨鑄鐵管（PN16）、加厚焊接鋼管、熱鍍鋅加厚鋼管、無縫鋼管；當系統(tǒng)工作壓力＞1.6MPa時，可采用法蘭式球墨給水鑄鐵管（PN25），普通和熱鍍鋅無縫鋼管。應參照消火栓給水系統(tǒng)的允許壓力使用，按連接方式與管徑規(guī)格選用不同壁厚的鋼管。

    （4）自動噴水滅火系統(tǒng)在報警閥后的管道，由于規(guī)范限制配水管道的工作壓力≤1.2MPa，按《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》和《自動噴水滅火系統(tǒng)設計手冊》中的規(guī)定：內(nèi)外壁鍍鋅的普通、加厚焊接鋼管、內(nèi)外壁鍍鋅的無縫鋼管均可使用。實際上內(nèi)外壁鍍鋅的普通焊接鋼管已滿足使用要求。

    （5）由于《自動噴水系統(tǒng)滅火設計規(guī)范》（GB50084-2001）也規(guī)定了“輕危險級、中危險級場所中各配水管入口的壓力均不宜大于0.4MPa”，因此，在建筑面積不大的樓層各配水管壓力≤0.4MPa，均可采用內(nèi)外壁熱鍍鋅的普通焊接鋼管。

4 消防給水常用管材的連接

    4.1 消防給水常用管材的連接方式（見表3所示）

表3 消防給水常用管材的連接方式

    ﹡焊接連接不適合于自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥后管段。

    4.2 消防給水常用管材連接的相關規(guī)定

    4.2.1 消火栓給水系統(tǒng)

    《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50242-2002）第4.1.3條：“管材≤100mm的鍍鋅鋼管應采用螺紋連接，套絲扣時破壞的鍍鋅層及外露螺紋部分應作為防腐處理；管徑＞100mm的鍍鋅鋼管應采用法蘭連接或卡套式專用管件連接，鍍鋅鋼管與法蘭焊接處應二次鍍鋅。”

    4.2.2 自動噴水滅火系統(tǒng)

    （1）《自動噴水滅火設計規(guī)范》（GB50084-2001）第8.0.2條：“配水管道應采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管。當報警閥入口前管道采用內(nèi)壁不防腐鋼管時，應在該段管道的末端設立過濾器”；第8.0.3條：“系統(tǒng)管道的連接應采用溝槽式連接件（卡箍），或絲扣、法蘭連接。報警閥前采用內(nèi)壁不防腐鋼管時，可焊接連接”；第8.0.4條：“系統(tǒng)直徑≥100mm的管道，應分段采用法蘭或溝槽式連接件（卡箍）連接 。水平管道上法蘭間的管道長度不宜大于20m；立管上法蘭間的距離，不應跨越3個及以上樓層。凈空高度＞8m的場所內(nèi)，立管上應有法蘭”。

    （2）《自動噴水滅火施工及驗收規(guī)范》〔GB50261-96（2003年版）〕第5.1.1條：“管網(wǎng)安裝選用鋼管時，其材質(zhì)應符合GB/T8162及GB/T3091《低壓流體輸送鍍鋅鋼管》的要求”；第5.1.3條：“管道安裝采用螺紋、溝槽式管接頭或法蘭連接；連接后均不得減小過水橫斷面面積”。條文解釋“……本修訂內(nèi)容要求與原文規(guī)定有四點不同：一是取消了以管徑大小的條件，采用不同連接方式的規(guī)定；二是取消了焊接連接方式；三是法蘭連接方式，焊接法蘭連接、焊接后必須重新鍍鋅或采用其它有效防銹蝕的措施，法蘭連接推薦采用螺紋法蘭；四是增加了溝槽式管接頭連接方式。取消焊接，是因為焊接直接破壞了鍍鋅管的鍍鋅層，加速管道銹蝕；再者不少工程采用焊接，不能保證安裝質(zhì)量要求，隱患不少，為確保系統(tǒng)施工質(zhì)量必須取消焊接連接方法……”。

    4.3 消防給水常用管材的連接技術要點

    4.3.1 一般要求

    （1）消火栓給水系統(tǒng)管道當采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅鋼管時，不應采用焊接。系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁不防腐管道時，可焊接連接，但管道焊接應符合相關要求。自動噴水滅火系統(tǒng)（指報警閥后）管道不能采用焊接，應采用螺紋、溝槽式管接頭或法蘭連接。

    （2）消火栓給水系統(tǒng)管徑﹥100mm的鍍鋅鋼管，應采用法蘭連接或溝槽連接。自動噴水滅火系統(tǒng)管徑﹥100mm未明確不能使用螺紋連接，僅要求在管徑≥100mm的管段上應在一定距離上配設法蘭連接或溝槽連接點。

    （3）消火栓給水系統(tǒng)與自動噴水滅火系統(tǒng)管道，當采用法蘭連接時推薦采用螺紋法蘭，當采用焊接法蘭時應進行二次鍍鋅。

    （4）任何管段需要改變管徑時，應使用符合標準的異徑管接頭和管件。

    （5）有關消防管道連接方式及相關技術要求可參照《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中的有關規(guī)定。

    4.3.2 溝槽式（卡箍）連接

    （1）溝槽式連接件（管接頭）和鋼管溝槽深度應符合《溝槽式管接頭》（CJJ/T156-2001）的規(guī)定。公稱直徑DN≤250mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力為2.5MPa，公稱直徑DN≥300mm的溝槽式管接頭的最大工作壓力為1.6MPa。

    （2）有振動的場所和埋地管道應采用柔性接頭，其它場所宜采用鋼性接頭，當采用鋼性接頭時，每隔4～5個鋼性接頭應設置一個柔性接頭。

    4.3.3 螺紋連接

    （1）系統(tǒng)中管徑＜DN100的內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管或內(nèi)外壁熱鍍鋅無縫鋼管均可采用螺紋連接。當系統(tǒng)采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管時，其管件可采用鍛鑄鐵螺紋管件（GB3287~3289）；當系統(tǒng)采用內(nèi)外壁熱鍍鋅無縫鋼管時，其管件可采用鍛鋼螺紋管件（GB/T14626）。

    （2）鋼管壁厚小于δ<Sch30（DN≥200mm）或壁厚小于δ<Sch40（DN<200mm），均不得使用螺紋連接件連接。

    （3）當管道采用55°錐管螺紋(Rc或R)時，螺紋接口可采用聚四氟帶密封；當管道采用60°錐管螺紋（NPT）時，宜采用密封膠作為螺紋接口的密封；密封帶應在陽螺紋上施加。

    （4）管徑＞DN50的管道不得使用螺紋活接頭，在管道變徑處應采用單體異徑接頭。

    4.3.4 焊接或法蘭接頭

    （1）法蘭類型根據(jù)連接形式可分為：平焊法蘭、對焊法蘭和螺紋法蘭等。法蘭選擇必須符合鋼制管法蘭（GB9112～9131）、鋼制對焊無縫管件（GB/T12459）、管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片（GB/T13404）標準。

    （2）熱浸鍍鋅鋼管若采用法蘭連接，應選用螺紋法蘭。系統(tǒng)管道采用內(nèi)壁不防腐管道時，可焊接連接。管道焊接應符合《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》（GB5036）。

5 結(jié)束語

    當前隨著發(fā)展的要求，各種新型的消防給水管材和連接技術不斷出現(xiàn)，并且在各種實際工程得到有效應用，這些都需要我們加以總結(jié)，使得各種消防給水管材在各種消防系統(tǒng)應用中更加準確和經(jīng)濟。

參考文獻

    [1] 編寫組，全國民用建筑工程設計技術措施（給水排水），北京：中國計劃出版社，2003

    [2] 黃曉家、等，自動噴水滅火系統(tǒng)設計手冊，中國建筑計劃出版社，2002

    [3] GB50084-2001，自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范，北京：中國計劃出版社，2001

    [4] GB50402-2002，建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范，北京：中國計劃出版社，2002

    [5] GB50261-96（2003年版），自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范，北京：中國計劃出版社，2003

    程宏偉、男、1955年9月出生，福建省建筑設計研究院總工程師、高級工程師，福建省給水排水技術情報網(wǎng)理事長，福建省土木建筑學會給排水委員會副主任委員、秘書長，福建省工程建設科學技術標準化協(xié)會建筑水工業(yè)專業(yè)委員會主任委員。長期從事給水排水設計工作，參加和主編多本福建省工程建設地方標準，主編過兩本常用的設計手冊和發(fā)表10多篇專業(yè)論文。

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