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。

　　

　?、?適用范圍：≤DN50的明裝、暗敷管道。

　　③ 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。

　　① 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。

　　

　　③ 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。

　?、?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。

　　② 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)

　?、?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。

　?、?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)

　　1．陳超譯，張孝福校． 不銹鋼管道工程N(yùn)iD1技術(shù)資料11019

　　2．張志仁譯，李成校．日本自來(lái)水管道及室內(nèi)配管使用不銹鋼現(xiàn)狀與未來(lái)NiD1 NB99-003

　　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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