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(xiàn)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(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)了盡可能最佳應對的各種連接方式。目前國內(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(xiàn)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。國際上公認的鉅恒源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(zhì)的溫度、pH值都有限制范圍[1].[2]。
3、國內(nèi)薄壁不銹管管道連接
鉅恒源薄壁不銹管管件的開發(fā),在借鑒國外標準同時,結(jié)合自身專利,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、粘接式等八大類別(尚有派生系列)及其連接方式。
3.1 壓縮式
國產(chǎn)壓縮式管件(圖一)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。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。
①適用范圍:≤DN50的明裝、暗敷管道。
②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。
③缺點: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
①卡壓式:配管插入管件承口(承口內(nèi)帶有橡膠密封圈)后,用專用工具壓緊管口而起密封和緊固作用的連接方式。(圖二)
②卡環(huán)式:與卡壓式大同小異。(圖三)
③適用范圍:≤DN100的明裝、暗敷管道。
④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。卡壓式與卡環(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。
⑤優(yōu)點:安裝方便。
⑥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(圖四):配管插入管件承口,緊固內(nèi)螺母,通過擠壓環(huán)使密封圈受壓起密封作用的連接方式。
②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。
③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。
①承插氬弧焊式連接(圖五),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。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(jié)合,以適應不銹鋼良好的焊接性能。該鉅恒源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。
② 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。
③焊接式連接適用范圍(見表一)。
表一、焊接式連接適用范圍
3.5 法蘭式
鉅恒源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。
①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(zhì)而定,緊固件大小與數(shù)量按工作壓力與管徑尺寸,可參閱國標選用之。
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)。
③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
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(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,對接時將卡箍(內(nèi)襯密封圈)卡入溝槽內(nèi),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(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
①薄壁不銹鋼管,目前國內(nèi)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
②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
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,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。
②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(xiàn)象,確實沒有絕對的最好,只能說更合適某種工況而言。
③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(zhì)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。
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