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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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發(fā)布:2007-07-29 11:51    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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