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薄壁不銹鋼管連接技術(shù)
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摘要: 任何一種管材的開(kāi)發(fā)與推廣,都應(yīng)以連接技術(shù)(管件與連接方式)為基礎(chǔ)。建筑給水薄壁不銹鋼管(以下簡(jiǎn)稱(chēng)薄壁不銹管或不銹管),之所以能適應(yīng)不同檔次建筑的需要,就是因?yàn)樗鼡碛卸喾N型式的管件和連接方式。本文著重介紹國(guó)內(nèi)外不銹管的各種連接方式、特點(diǎn)及其性能比較。
關(guān)鍵詞: 不銹鋼管 連接方式 分類(lèi) 特點(diǎn) 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(jià)格合理、美觀(guān)豪華等優(yōu)異的綜合性能,已大量應(yīng)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(lài)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(shù),具有顯見(jiàn)的現(xiàn)實(shí)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(chǎn)工藝要求、管道材質(zhì)、施工情況等多種因素的不同,出現(xiàn)了盡可能最佳應(yīng)對(duì)的各種連接方式。目前國(guó)內(nèi)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(jī)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(yīng)用面較廣泛的連接方式。粘合連接具有一定的局限性。機(jī)械連接一般指比較靈活、現(xiàn)場(chǎng)可組裝的即安裝較簡(jiǎn)捷的連接方式(此處機(jī)械連接屬狹義范疇)。
2 國(guó)外薄壁不銹管管道連接
2.1 國(guó)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(yīng)用以工業(yè)管道為主,其管件相對(duì)比較簡(jiǎn)單。在研制薄壁不銹管時(shí),借鑒厚壁管螺紋等三種連接方式,開(kāi)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(guó)際上公認(rèn)的薄壁不銹管管道連接技術(shù),主要指壓縮式、壓緊式、推進(jìn)式、焊接式、粘接式管件及其連接方式。
2.2 管件采用的標(biāo)準(zhǔn)
壓縮式管件采用的標(biāo)準(zhǔn)有BS 4368:Part3:1974 和 DIN 2353:1991;壓緊式和推進(jìn)式管件都列入了WBS(Water Byelaws Scheme,由英國(guó)WRC管理);日本JWWA G 116 標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn),但對(duì)輸送介質(zhì)的溫度、pH值都有限制范圍[1].[2]。
3 國(guó)內(nèi)薄壁不銹管管道連接[3]
我國(guó)薄壁不銹管管件的開(kāi)發(fā),在借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)同時(shí),結(jié)合自身專(zhuān)利,其產(chǎn)品可謂繽紛多彩。據(jù)筆者調(diào)研,可歸結(jié)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(lèi)別(尚有派生系列)及其連接方式。
3.1 壓縮式
國(guó)產(chǎn)壓縮式管件與國(guó)際上通稱(chēng)的壓縮式管件一樣,由配管插入管件承口,通過(guò)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(chǔ)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(zhuān)用工具脹形,整個(gè)管件還包括預(yù)制的螺母。
② 適用范圍:≤DN50的明裝、暗敷管道。
?、?優(yōu)點(diǎn):安裝簡(jiǎn)單,能拆卸,便于維修,明裝管道亮麗豪華,如同飾品。
?、?缺點(diǎn):成本高(管件體積大,重量重,生產(chǎn)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(nèi)帶有橡膠密封圈)后,用專(zhuān)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(guó)外壓緊式原理相同,都是用專(zhuān)用卡鉗壓緊使配管、管件受到徑向力而達(dá)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(zhuǎn)30°~90°后再壓緊第二次。
?、?優(yōu)點(diǎn):安裝方便。
?、?缺點(diǎn):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
?、?伸縮可撓式,配管插入管件承口,緊固內(nèi)螺母,通過(guò)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(guó)外的推緊式類(lèi)同。
③ 軸向有伸縮、徑向有可撓作用,防地震、基礎(chǔ)下沉能力強(qiáng),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(duì)接氬弧焊式兩類(lèi)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(chēng)“無(wú)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(jiàn)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(zhǎng),并進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,以適應(yīng)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(shè)計(jì)有特殊的延伸邊,安裝施焊時(shí)以替代焊絲用,整個(gè)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(kuò)口方式加工,工藝簡(jiǎn)單,成本低,安裝施焊時(shí)需用焊絲(也有不用個(gè)案)等輔料,但目前僅≤DN50為多。
?、?對(duì)接氬弧焊連接,由配管與管件對(duì)接或配管間對(duì)接,用TIG焊熔焊焊接成“無(wú)接頭連接”的連接方式(圖六)。施焊過(guò)程均需焊絲或焊條,一般用于DN100以上管材,其壁厚相對(duì)較厚,配管端口應(yīng)先坡口,以TIG焊為好,如需多道施焊時(shí),也應(yīng)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(jiàn)表一。
表一 焊接式連接適用范圍
型式
適用管徑
特點(diǎn)
適用場(chǎng)合
承插氬弧焊 DN15~100 承插口用TIG焊,無(wú)接頭連接,管件壁厚,有延伸邊,施焊時(shí)不需焊絲,焊接速度快,質(zhì)量好 明裝、暗敷,在管道井、嵌墻等場(chǎng)合,“無(wú)接頭連接”更具特殊優(yōu)勢(shì) DN15~50 承插口用擴(kuò)口方式,無(wú)接頭連接,管件壁薄,成本低,施焊時(shí)一般需用焊絲,質(zhì)量好 對(duì)接氬弧焊 DN15~100 無(wú)接頭連接,施焊時(shí)需用焊絲 >DN100 無(wú)接頭連接,施焊時(shí)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(lèi)型。
① 不銹鋼平法蘭,是類(lèi)同碳鋼法蘭的傳統(tǒng)式法蘭,兩法蘭盤(pán)之間的密封墊應(yīng)視輸送介質(zhì)而定,緊固件大小與數(shù)量按工作壓力與管徑尺寸,可參閱國(guó)標(biāo)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(cè)各襯一個(gè)密封圈,同樣用緊固件緊固。區(qū)別在于活接法蘭配合面開(kāi)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)。
?、?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(yù)先翻邊。各種法蘭連接的適用范圍見(jiàn)表二。
表二 法蘭式連接適用范圍
型式 適用管徑 特點(diǎn) 適用場(chǎng)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(duì)介質(zhì)溫度變化較大的管道密封最適用 卡箍法蘭 DN15~100 來(lái)自國(guó)際醫(yī)藥行業(yè)GMP技術(shù),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(guò)程中最后有困難的接口位置或需拆卸較多(如與閥門(mén)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(duì)接平面間依次安放O型密封圈、金屬密封環(huán)和墊圈,用預(yù)先套入的內(nèi)、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(duì)接時(shí)將卡箍(內(nèi)襯密封圈)卡入溝槽內(nèi),用扳手?jǐn)Q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(zhì)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(nèi)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(guó)內(nèi)在建筑給水管道應(yīng)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(jiàn)表三。
表三 若干連接方式匯總
型式 國(guó)際上統(tǒng)稱(chēng) 連接原理 適用范圍 性能簡(jiǎn)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(jī)械連接,管徑愈大,配管、管件、密封圈產(chǎn)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(chǔ)下沉能力強(qiáng),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(wú)接頭”連接 ≤DN200明裝、暗敷 適用范圍廣,對(duì)中、高檔建筑的給水管,尤其在管道井、嵌墻場(chǎng)合,“無(wú)接頭連接”更具有特殊優(yōu)勢(shì),安裝相對(duì)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(nèi)容 綜合性能比較 結(jié)論 適用管徑范圍 D>B>C>A D適用范圍廣 安裝簡(jiǎn)易度 B<A<C<D B安裝簡(jiǎn)捷 防震抗基礎(chǔ)下沉 C>D>A、B C抗災(zāi)能力強(qiáng) 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(wú)接頭連接壽命長(zhǎng) 價(jià)格 D<B<A<C D成本、價(jià)格低注. A壓縮式,B卡壓式,C伸縮可撓式,D焊接式。
5 小結(jié)
① 薄壁不銹鋼管管道連接技術(shù),富有多樣性和特色性,為設(shè)計(jì)與應(yīng)用單位提供了多種選擇的平臺(tái)。
?、?人無(wú)完人,金無(wú)赤金,管道的各種連接方式,目前尚存在良莠不齊的現(xiàn)象,確實(shí)沒(méi)有絕對(duì)的最好,只能說(shuō)更合適某種工況而言。
③ 面對(duì)建筑給水薄壁不銹鋼管道連接,選用時(shí)應(yīng)注重建筑物的檔次(如按建筑類(lèi)型和功能分高、中、低檔),注重水質(zhì)對(duì)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(yīng)注重敷設(shè)場(chǎng)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(xiàn)
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3.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院.國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),建筑給水金屬管道安裝 薄壁不銹鋼管 04S 407-2
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