薄壁不銹鋼管連接技術

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摘要： 任何一種管材的開發(fā)與推廣，都應以連接技術（管件與連接方式）為基礎。建筑給水薄壁不銹鋼管（以下簡稱薄壁不銹管或不銹管），之所以能適應不同檔次建筑的需要，就是因為它擁有多種型式的管件和連接方式。本文著重介紹國內外不銹管的各種連接方式、特點及其性能比較。
關鍵詞： 不銹鋼管 連接方式 分類 特點 性能比較

　　0引言

　　薄壁不銹鋼管具有安全耐用、環(huán)保衛(wèi)生、價格合理、美觀豪華等優(yōu)異的綜合性能，已大量應用于建筑給水和直飲水管道。眾所皆知，管道的軀干是由管材組成的，而管材是依賴管件連接而成的，因管件型式的多樣，才有不同特色的連接方式，因此，研究與探索不銹管的連接技術，具有顯見的現實意義。

　　1 常用管道連接

　　1.1 管道連接種種

　　管道連接，由于生產工藝要求、管道材質、施工情況等多種因素的不同，出現了盡可能最佳應對的各種連接方式。目前國內采用的常用管道連接，有螺紋連接、法蘭連接、焊接連接、承插連接、粘合連接、機械連接等。

　　1.2 管道連接淺析

　　上述螺紋、法蘭、焊接、承插這四種連接，屬傳統(tǒng)的應用面較廣泛的連接方式。粘合連接具有一定的局限性。機械連接一般指比較靈活、現場可組裝的即安裝較簡捷的連接方式（此處機械連接屬狹義范疇）。

　　2 國外薄壁不銹管管道連接

　　2.1 國外不銹管管道連接種種

　　厚壁不銹管，主要有螺紋連接、法蘭連接、焊接連接三種方式，應用以工業(yè)管道為主，其管件相對比較簡單。在研制薄壁不銹管時，借鑒厚壁管螺紋等三種連接方式，開發(fā)了品種各異的管件，也就奠定了更加多樣的連接方式。國際上公認的薄壁不銹管管道連接技術，主要指壓縮式、壓緊式、推進式、焊接式、粘接式管件及其連接方式。

　　2.2 管件采用的標準

　　壓縮式管件采用的標準有BS 4368：Part3:1974 和 DIN 2353:1991；壓緊式和推進式管件都列入了WBS（Water Byelaws Scheme，由英國WRC管理）；日本JWWA G 116 標準規(guī)定的管件主要有壓縮式、壓緊式、伸縮可撓式和焊接式；粘接式也由WRC批準，但對輸送介質的溫度、pH值都有限制范圍^[1].[2]。

　　3 國內薄壁不銹管管道連接^[3]

　　我國薄壁不銹管管件的開發(fā)，在借鑒國外標準同時，結合自身專利，其產品可謂繽紛多彩。據筆者調研，可歸結為壓縮式、卡壓式、伸縮可撓式、焊接式、法蘭式、活接式、溝槽式、粘接式等八大類別（尚有派生系列）及其連接方式。

　　3.1 壓縮式

　　國產壓縮式管件與國際上通稱的壓縮式管件一樣，由配管插入管件承口，通過螺母緊固，使密封圈壓縮起密封作用的一種連接方式（圖1）。首先，它似同管道傳統(tǒng)的螺紋連接，所不同的是，在螺紋連接基礎上，又加一道密封圈密封，另外其螺紋需事先加工并與管件本體焊接而成，配管需專用工具脹形，整個管件還包括預制的螺母。

　　

　　② 適用范圍：≤DN50的明裝、暗敷管道。

　?、?優(yōu)點：安裝簡單，能拆卸，便于維修，明裝管道亮麗豪華，如同飾品。

　?、?缺點：成本高（管件體積大，重量重，生產工序多）。

　　3.2 卡壓式和卡環(huán)式

　?、?卡壓式，配管插入管件承口（承口內帶有橡膠密封圈）后，用專用工具壓緊管口而起密封和緊固作用的連接方式（圖二）。

　?、?卡環(huán)式（圖三），與卡壓式大同小異。

　?、?適用范圍：≤DN100的明裝、暗敷管道。

　　 

　?、?卡壓式、卡環(huán)式與2.1節(jié)國外壓緊式原理相同，都是用專用卡鉗壓緊使配管、管件受到徑向力而達到密封和緊固的效果?？▔菏脚c卡環(huán)式兩者主要區(qū)別是，前者壓緊一次即可，后者要求配管、管件軸向旋轉30°～90°后再壓緊第二次。

　?、?優(yōu)點：安裝方便。

　?、?缺點：橡膠圈不可能與不銹管同壽命，一旦滲漏維修麻煩；且管徑愈大，卡壓愈難。

　　3.3 伸縮可撓式

　　① 伸縮可撓式，配管插入管件承口，緊固內螺母，通過擠壓環(huán)使密封圈受壓起密封作用的連接方式（圖四）。    

　　 

　?、?伸縮可撓式適用管徑為≤DN60，其原理與2.1節(jié)國外的推緊式類同。

　?、?軸向有伸縮、徑向有可撓作用，防地震、基礎下沉能力強，但成本較高。

　　3.4 焊接式

　　薄壁不銹管焊接式連接可分承插氬弧焊式和對接氬弧焊式兩類型。

　?、?承插氬弧焊式連接，由配管插入管件承口，用鎢極氬弧焊（TIG）熔焊焊接成本體一色的通稱“無接頭連接”的連接方式（圖五）。所謂承插式、焊接式都是管道常見的連接方式，創(chuàng)新的承插氬弧焊式管件和連接方式，是吸取傳統(tǒng)的承插式管道連接和焊接式管道連接兩者之長，并進行有機的結合，以適應不銹鋼良好的焊接性能。

　　

　　該管件承插口與管件本體用TIG焊接，且承插口設計有特殊的延伸邊，安裝施焊時以替代焊絲用，整個管件壁厚一般不低于同口徑配管的壁厚。另一種承插焊式管件，其承口采用擴口方式加工，工藝簡單，成本低，安裝施焊時需用焊絲（也有不用個案）等輔料，但目前僅≤DN50為多。

　?、?對接氬弧焊連接，由配管與管件對接或配管間對接，用TIG焊熔焊焊接成“無接頭連接”的連接方式（圖六）。施焊過程均需焊絲或焊條，一般用于DN100以上管材，其壁厚相對較厚，配管端口應先坡口，以TIG焊為好，如需多道施焊時，也應TIG焊打底，其余各層允許采用焊條電弧焊。

　　

　?、?焊接式連接適用范圍見表一。

　　表一  焊接式連接適用范圍

　　型式

　　適用管徑

　　特點

　　適用場合

承插氬弧焊 DN15～100 承插口用TIG焊，無接頭連接，管件壁厚，有延伸邊，施焊時不需焊絲，焊接速度快，質量好 明裝、暗敷，在管道井、嵌墻等場合，“無接頭連接”更具特殊優(yōu)勢 DN15～50 承插口用擴口方式，無接頭連接，管件壁薄，成本低，施焊時一般需用焊絲，質量好 對接氬弧焊 DN15～100 無接頭連接，施焊時需用焊絲 ＞DN100   無接頭連接，施焊時需用焊絲，配管坡口，可多道施焊

　　3.5 法蘭式

　　 薄壁不銹管法蘭式連接可分平法蘭、活接法蘭和卡箍法蘭等幾種類型。

　?、?不銹鋼平法蘭，是類同碳鋼法蘭的傳統(tǒng)式法蘭，兩法蘭盤之間的密封墊應視輸送介質而定，緊固件大小與數量按工作壓力與管徑尺寸，可參閱國標選用之。

　?、?活接法蘭，在兩片不銹鋼平法蘭之間，夾有不銹鋼密封環(huán)，該環(huán)兩側各襯一個密封圈，同樣用緊固件緊固。區(qū)別在于活接法蘭配合面開有沉孔，以鑲嵌不銹鋼密封環(huán)。

　?、?卡箍法蘭，不銹鋼“二哈夫”卡箍與法蘭片以錐形槽配合，兩法蘭片間襯有密封墊，用緊定螺釘緊固（圖七）。

　　

　　④ 上述平法蘭、卡箍法蘭與配管連接采用氬弧焊（TIG）焊接。用活接法蘭，配管端口需預先翻邊。各種法蘭連接的適用范圍見表二。

　　表二  法蘭式連接適用范圍

型式 適用管徑 特點 適用場合  平法蘭 DN15～200 大小管徑均可 最常用。其中小口徑平法蘭一般與帶有法蘭的管路附件相匹配 活接法蘭 DN65～150 可拆卸 對介質溫度變化較大的管道密封最適用  _卡箍法蘭 DN15～100 來自國際醫(yī)藥行業(yè)GMP技術，連接可靠，拆裝靈活，一般與其他連接方式配合使用 用于安裝過程中最后有困難的接口位置或需拆卸較多（如與閥門連接做活接頭用）的部位

　　3.6 活接頭

　　 兩配管端口90°翻邊后，在對接平面間依次安放O型密封圈、金屬密封環(huán)和墊圈，用預先套入的內、外螺母兩管件嚙合力，使管件密封的連接方式。

　　 適用范圍：以DN15～DN150的明裝管道為主，屬可拆卸連接。

　　3.7 溝槽式

　　 兩配管端部加工溝槽后，對接時將卡箍（內襯密封圈）卡入溝槽內，用扳手擰緊卡箍上的螺栓，起密封和緊固作用的連接方式。

　　 適用范圍：≥DN100管道，可拆卸，溝槽式管件的卡箍，材質為球墨鑄鐵，有剛性、柔性之分。

　　3.8 粘接式

　　 配管端部縮徑成錐形，管件承口（內也為錐形）用膠粘劑粘接而成的連接方式。

　　膠粘劑有厭氧性密封膠粘劑等，適用范圍DN15～DN100。

　　4 若干連接方式綜合性能比較

　?、俦”诓讳P鋼管，目前國內在建筑給水管道應用較多的有卡壓式、焊接式等若干種連接方式，按收集的資料匯總見表三。

　　表三 若干連接方式匯總

型式 國際上統(tǒng)稱 連接原理 適用范圍 性能簡析 備注 壓縮式（A） 壓縮式 螺紋壓縮連接 ≤DN50 明裝、暗敷 可拆卸，使用管徑范圍窄 螺紋連接屬傳統(tǒng)的管道連接 卡壓式（B） 壓緊式 工具壓緊連接 ≤DN100明裝、暗敷 安裝便捷，DN50以上卡壓效果下降 “卡壓”屬機械連接，管徑愈大，配管、管件、密封圈產生變形愈困難 伸縮可撓式（C） 推緊式 螺紋推緊連接 ≤DN60明裝、暗敷 防震、抗基礎下沉能力強，成本高，適用管徑范圍窄 管件錐形承口和錐形密封圈有伸縮與可撓功能 焊接式（D） 焊接式 氬弧焊焊接“無接頭”連接 ≤DN200明裝、暗敷 適用范圍廣，對中、高檔建筑的給水管，尤其在管道井、嵌墻場合，“無接頭連接”更具有特殊優(yōu)勢，安裝相對麻煩些 奧氏體不銹鋼具有良好的焊接性能

　?、?薄壁不銹鋼管焊接式等連接方式綜合性能比較表四。

　　表四 若干連接方式性能比較

內容 綜合性能比較 結論 適用管徑范圍 D＞B＞C＞A D適用范圍廣 安裝簡易度 B＜A＜C＜D B安裝簡捷 防震抗基礎下沉 C＞D＞A、B C抗災能力強 管件連接性能 D＞C＞A、B D耐壓高，氣密性好，拉拔力大  使用壽命 D＞C＞A、B D無接頭連接壽命長 價格 D＜B＜A＜C D成本、價格低

　　注. A壓縮式，B卡壓式，C伸縮可撓式，D焊接式。

　　5 小結

　　① 薄壁不銹鋼管管道連接技術，富有多樣性和特色性，為設計與應用單位提供了多種選擇的平臺。

　?、?人無完人，金無赤金，管道的各種連接方式，目前尚存在良莠不齊的現象，確實沒有絕對的最好，只能說更合適某種工況而言。

　?、?面對建筑給水薄壁不銹鋼管道連接，選用時應注重建筑物的檔次（如按建筑類型和功能分高、中、低檔），注重水質對安全性、衛(wèi)生性的要求（如冷水、熱水、直飲水），注重水壓要求（各種連接方式都受壓力和管徑大小的制約），更應注重敷設場所（如明裝、嵌墻等直埋式、管道井等非直埋式）差異的種種因素，做出綜合性能與效果的最佳選擇。

　　參考文獻

　　1．陳超譯，張孝福校． 不銹鋼管道工程NiD1技術資料11019

　　2．張志仁譯，李成校．日本自來水管道及室內配管使用不銹鋼現狀與未來NiD1 NB99-003

　　3．同濟大學建筑設計研究院．國家建筑標準設計，建筑給水金屬管道安裝 薄壁不銹鋼管 04S 407-2

　　

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