燃?xì)獗”诓讳P鋼管的性能與連接方式比較

   隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)住宅、公共建筑和旅游設(shè)施大量興建，對(duì)流體(水、燃?xì)?輸送、供應(yīng)提出了新的要求。在輸送管道中，鍍鋅鋼管已經(jīng)結(jié)束了百年輝煌的歷史，各種新型塑料管及復(fù)合管得到迅速發(fā)展，但各種管材還不同程度地存在著一些不足，遠(yuǎn)不能完全滿足人們的需要和對(duì)流體輸送的要求。因此，有關(guān)專家預(yù)言：建筑流體管材最終將回到金屬管時(shí)代。根據(jù)國(guó)外的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，金屬管中的薄壁不銹鋼管將可能成為綜合性能最好的管材之一。CJJ 94--2009《城鎮(zhèn)燃?xì)馐覂?nèi)工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》將薄壁不銹鋼管列為室內(nèi)燃?xì)夤艿赖倪x用管材，這是對(duì)薄壁不銹鋼管多年來(lái)在燃?xì)忸I(lǐng)域中的應(yīng)用給予的充分肯定。薄壁不銹鋼管具有安裝簡(jiǎn)便，安全可靠，因其管壁較薄(但其強(qiáng)度并不低)而成本較低，使用壽命較長(zhǎng)(大致為銅管的2倍，碳鋼管的2．5—4倍，復(fù)合管的2～3倍)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用于燃?xì)馐覂?nèi)管道的綜合性價(jià)比較高，因此薄壁不銹鋼管已成為目前較為理想的燃?xì)馐覂?nèi)用管材，具有較廣闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景¨J。

    薄壁不銹鋼管誕生于20世紀(jì)50年代，瑞典學(xué)者首先提出了薄壁不銹鋼管概念并申請(qǐng)專利；70年代，德國(guó)馬普爾斯公司開(kāi)始將其投入生產(chǎn)，并開(kāi)始應(yīng)用于建筑冷、熱水；80年代，日本開(kāi)始將其應(yīng)用于建筑冷、熱水；1998年，我國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)建筑冷、熱水薄壁不銹鋼管；2003年，薄壁不銹鋼管開(kāi)始應(yīng)用于燃?xì)夤艿�。薄壁不銹鋼管是傳統(tǒng)管材的換代產(chǎn)品，也是節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保要求的必然。除燃?xì)忸I(lǐng)域外，薄壁不銹鋼管在給水、排水、消防等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部很重視薄壁不銹鋼管的推廣應(yīng)用，CJ／T 151--2001《薄壁不銹鋼水管》、GB／T 12771--2008《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》等標(biāo)準(zhǔn)已陸續(xù)發(fā)布執(zhí)行。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部現(xiàn)已發(fā)文，相關(guān)管道工程技術(shù)規(guī)程及安裝圖集正由同濟(jì)大學(xué)負(fù)責(zé)編制。GB 50028--2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定薄壁不銹鋼管可應(yīng)用于室內(nèi)燃?xì)夤艿乐�，這為薄壁不銹鋼管在室內(nèi)燃?xì)獍惭b中發(fā)揮作用提供了廣闊的空間。

  室內(nèi)燃?xì)夤艿酪�承受一定的壓力，燃�(xì)庑孤�將�?huì)導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)室內(nèi)燃?xì)夤艿拦懿牡幕�本要求是：有足夠的機(jī)械強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度、延伸率)，連接性好，具有不透氣性。要滿足管材的基本要求，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行選材：    t

    ①材料的強(qiáng)度性能

    管道材料的強(qiáng)度性能應(yīng)從抗拉強(qiáng)度極限、屈服極限、延伸率等幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行分析。這幾個(gè)參數(shù)因材質(zhì)不同而有較大的變化，鋼管的抗拉強(qiáng)度極限一般為335—565 MPa，屈服極限一般為205～480 MPa，鋼的延伸率越大，其屈服極限越低，塑性越好，越易焊接加工。

    ②材料的斷裂韌性

    管道斷裂分為韌性斷裂和脆性斷裂。過(guò)大的拉應(yīng)力和裂紋缺陷是韌性斷裂的主要原因，低溫、應(yīng)力和裂紋缺陷3個(gè)條件共同作用是脆性斷裂的主要原因。為了防止管道在工作條件下斷裂，在管材生產(chǎn)和施工過(guò)程中應(yīng)注意消除管道裂紋缺陷并減小外應(yīng)力。

    ③材料的可靠連接性能

    要求管材在一定的連接(焊接、機(jī)械連接等)工藝方法、工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式條件下，能夠具有可靠的連接性能。

    ④材料的抗腐蝕性能

    城鎮(zhèn)燃?xì)庖话闶墙?jīng)過(guò)凈化的燃?xì)�，可以不考慮管道的內(nèi)壁腐蝕。室內(nèi)燃?xì)夤艿篱L(zhǎng)期裸露于大氣中，應(yīng)考慮管道外壁的抗腐蝕能力，特別是在大氣環(huán)境比較惡劣的大城市，更應(yīng)該注意此項(xiàng)性能。

    ⑤材料的溫差適應(yīng)性

    在惡劣環(huán)境條件下，如低溫(一20一O℃)、高溫(40～70℃)時(shí)，管材不發(fā)生低溫脆裂和高溫變形。

    薄壁不銹鋼管是利用不銹鋼熱軋鋼板(帶)或

熱軋縱剪鋼帶經(jīng)輾壓、卷制、焊接而成，是能夠滿足上述要求的室內(nèi)燃?xì)夤懿闹�一。薄壁不銹鋼管具有耐腐蝕、外表美觀、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，適用于低壓燃?xì)獾妮斔�，特別適用于對(duì)外觀要求較高的中、高檔小區(qū)。

    ①材料強(qiáng)度高

    與其他各種常見(jiàn)材料相比，薄壁不銹鋼管的材料強(qiáng)度高，不同管材的強(qiáng)度比較見(jiàn)表1。

  

    ②耐腐蝕性能好

    不銹鋼管之所以具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，是因?yàn)槠淇梢耘c氧化劑發(fā)生鈍化作用，在表面形成一層堅(jiān)韌致密的Cr20，富鉻氧化保護(hù)膜，而其他碳鋼管、銅管等的鈍化能力很小。

    ③使用壽命長(zhǎng)

    與其他各種常見(jiàn)材料相比，薄壁不銹鋼管的使用壽命較長(zhǎng)，不同管材的使用壽命比較見(jiàn)表2。

表2不同管材的使用壽命比較

    ①?gòu)?qiáng)度高的管材是安全性的基礎(chǔ)

    由表l可知，奧氏體不銹鋼材質(zhì)的薄壁不銹鋼管，其抗拉強(qiáng)度是碳鋼管的2倍、銅管的3倍、塑料管的10～15倍。高強(qiáng)度的不銹鋼管承壓較高，能承受外力沖擊和較高的輸送壓力，是安全性好的基礎(chǔ)。

    ②耐腐蝕性好的管材是安全性的保障

就耐腐蝕性能而言，不銹鋼管是金屬管中的佼佼者，它在各種含氧量、溫度、pH值溶液中均有良好的耐腐蝕性，即使表面受損，也能很快在常態(tài)下自然氧化愈合，因此一般不會(huì)發(fā)生局部腐蝕，能切實(shí)保障管道的安全性。

    根據(jù)GB／T 12771--2008的規(guī)定，薄壁不銹鋼管是指壁厚與外徑比不大于3％的不銹鋼管，目前燃?xì)庑袠I(yè)使用的薄壁不銹鋼管要求壁厚不小于0．6 mm．

   5.1標(biāo)準(zhǔn)推薦的薄壁來(lái)銹鋼管連接方式

CJJ94-2009推薦的薄壁不銹鋼管的連接方式主要有承插氬弧焊式、卡套式、卡壓式、環(huán)壓式等幾種較成熟的連接方式。

對(duì)比卡壓式和環(huán)壓式連接方式，可知：這兩種連接方式基本相似，都是鉗壓連接，但其鉗壓點(diǎn)不同。卡壓式鉗壓點(diǎn)為l處，鉗壓斷面為斷續(xù)的六邊形；環(huán)壓式鉗壓點(diǎn)為2處，鉗壓斷面為連續(xù)的圓形，后者的連接效果較好。

    承插氬弧焊式、卡套式、卡壓式、環(huán)壓式等連接方式，各有特點(diǎn)，其中承插氬弧焊式連接是一種較有特色的連接方式，在燃?xì)獗”诓讳P鋼管道連接中具有一定的優(yōu)勢(shì)，連接********。

    GB 50028_2006第10．2．6條規(guī)定：薄壁不銹鋼管的連接方式，應(yīng)采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式管件機(jī)械連接，并宜優(yōu)先選用承插氬弧焊式管件連接。這正是對(duì)承插氬弧焊式連接方式的肯定。此外，該條條文說(shuō)明中還指出：薄壁不銹鋼管采用承插氬弧焊式管件屬無(wú)泄漏接頭連接，與卡壓、卡套等機(jī)械連接相比較具有明顯優(yōu)點(diǎn)，故推薦選用。這足以說(shuō)明承插氬弧焊式連接方式具有優(yōu)勢(shì)地位。但是如用傳統(tǒng)的焊接方式進(jìn)行連接，因?yàn)楸”诓讳P鋼管在現(xiàn)場(chǎng)施工，很難做到管內(nèi)壁的氬氣保護(hù)，而保護(hù)不良的焊接會(huì)導(dǎo)致不銹鋼抗腐蝕性能大幅下降，其焊縫在2～3 a后會(huì)發(fā)生滲漏，從而帶來(lái)較大的安全隱患。因此，在目前小口徑薄壁不銹鋼管氬弧焊連接方式的現(xiàn)場(chǎng)氬氣保護(hù)問(wèn)題未能經(jīng)濟(jì)有效地解決之前，承插氬弧焊式連接方式還不宜大面積推廣使用，這也是該連接方式目前未能在燃?xì)庑袠I(yè)大量推廣的主要原因。

    在其他幾種機(jī)械式連接方式中，卡套式具有可拆卸、可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，但其管件價(jià)格相對(duì)較高，且由于薄壁不銹鋼管表面十分光滑，連接強(qiáng)度較低，因此燃?xì)夤こ讨幸话爿^少采用，而卡壓式、環(huán)壓式成為目前薄壁不銹鋼管的主要連接方式，二者均屬于機(jī)械式連接中的擠壓式連接方式。燃?xì)獗”诓讳P鋼管有多種連接方式，其中擠壓式連接性能較好。

    所謂擠壓式連接，是一種通過(guò)冷擠壓手段實(shí)現(xiàn)管道與管件連接密封的方式，它是將預(yù)先套上密封圈的管道插入管件的承口，從外部對(duì)承口的連接段周向施壓。壓制中，承口的連接段連同插入的管道一起下凹變形后抱死鎖緊，從而實(shí)現(xiàn)管道與管件的有效密封。

    歐洲在20世紀(jì)60年代發(fā)明了擠壓式連接技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)使不銹鋼管的薄壁化得以實(shí)現(xiàn)，并于90年代引入中國(guó)，在國(guó)內(nèi)被稱作卡壓式連接。結(jié)合歐共體國(guó)家推廣的管道擠壓連接技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)國(guó)內(nèi)近幾年卡壓式連接在工程應(yīng)用中的利弊所作的比較研究，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為管道擠壓連接技術(shù)是燃?xì)獗”诓讳P鋼管道連接方式未來(lái)發(fā)展的主要方向。

    卡壓式和環(huán)壓式成本相似，而后者效果較好。對(duì)這兩種連接方式的爭(zhēng)論點(diǎn)主要在于其密封圈的壽命能否達(dá)到與管道相同，只要密封圈的壽命能夠與管道基本相同，則這種連接方式就是一種較好的方式。為解決這個(gè)問(wèn)題，相關(guān)單位應(yīng)該立即著手與國(guó)內(nèi)權(quán)威檢測(cè)單位聯(lián)合，作相應(yīng)的分析、試驗(yàn)，用相對(duì)可靠的密封圈壽命科學(xué)分析數(shù)據(jù)消除大家的疑慮。

    國(guó)內(nèi)相關(guān)單位已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)，目前在薄壁不銹鋼管環(huán)壓式連接方式上，擁有多項(xiàng)專利的成都共同管業(yè)公司已經(jīng)著手進(jìn)行這項(xiàng)工作，并即將拿出成果。相信在不久的將來(lái)，薄壁不銹鋼管一定會(huì)在國(guó)內(nèi)燃?xì)忸I(lǐng)域得到大量應(yīng)用。