1.   燃?xì)庥秒p卡壓薄壁不銹鋼管道的發(fā)展

壓接式管道于1959年發(fā)明，在歐洲也稱(chēng)為曼勒斯曼接頭，這種接頭在國(guó)內(nèi)稱(chēng)為單卡壓管件，也稱(chēng)為D型卡壓管件。雙卡壓管件主要由Viega公司生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)也稱(chēng)為S型卡壓管件。國(guó)內(nèi)2001年出版了第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ152-2001《不銹鋼卡壓式管件》，2003年出版了第一部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19228.1-2003《不銹鋼卡壓式管件》，不銹鋼卡壓式管件得到快速發(fā)展，2011年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，增加了雙卡壓管件的技術(shù)參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T19228-2011《不銹鋼卡壓式管件組件》。不銹鋼卡壓式管件由初期的應(yīng)用在五星級(jí)酒店到現(xiàn)在擴(kuò)展到到房地產(chǎn)領(lǐng)域，生廠(chǎng)家由初期的幾家發(fā)展到現(xiàn)在的上百家，發(fā)展非常迅速。

 Viega公司、Pressfitting公司均有燃?xì)饪▔汗芗纳a(chǎn)，距今已有30年的時(shí)間，其適用范圍為溫度-20℃～70℃，壓力0.5Mpa，密封材料為丁腈橡膠（NBR）。浙江正康實(shí)業(yè)有限公司在2007年開(kāi)始使用薄壁不銹鋼管進(jìn)行室內(nèi)燃?xì)獾妮斔汀Ｄ壳案廴A燃?xì)?、新奧燃?xì)狻⑸钲谌細(xì)?、華潤(rùn)燃?xì)饧耙恍┑胤饺細(xì)夤鹃_(kāi)始逐步使用薄壁不銹鋼管作為室內(nèi)燃?xì)獾墓艿馈?/span>

室內(nèi)燃?xì)夤艿老嚓P(guān)法規(guī)也對(duì)不銹鋼管做了相應(yīng)規(guī)定，“薄壁不銹鋼管的厚度不得低于0.8mm，其質(zhì)量應(yīng)該符合現(xiàn)行《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》GB/T12771的規(guī)定”^[1]，“薄壁不銹鋼管應(yīng)采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式、卡壓式、環(huán)壓式等管件機(jī)械連接” ^[2] ，“燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)小于30年，其中鋼質(zhì)管道設(shè)計(jì)使用年限不小于30年” ^[3]。2013年開(kāi)始編制的《燃?xì)廨?/span>送用不銹鋼管及雙卡壓式管件》與《雙卡壓薄壁不銹鋼燃?xì)夤艿朗┕ぜ膀?yàn)收規(guī)程》兩個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為日后薄壁不銹鋼管道安裝及選用制訂了詳細(xì)的規(guī)范。

2.   雙卡壓管件的技術(shù)原理

2.1壓接式連接及雙卡管件

以帶有特種密封圈的承口管件連接管道，用專(zhuān)用工具壓緊管口而起密封和緊固作用的一種連接方式。管件承口端部有延伸直段的卡壓連接為雙卡壓（S型）^[4]。

2.2雙卡壓連接技術(shù)原理

2.2.1  O型密封原理，雙卡壓管件采用O型密封圈密封，即密封圈的斷面呈O型，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有最大的回彈力，可保證永久壓縮比。

2.2.2六角壓接抗旋轉(zhuǎn)原理 雙卡壓管件DN50以下壓接斷面呈六角型，目的是防止在安裝內(nèi)螺紋閥門(mén)等管路附件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力使管材和管件發(fā)生旋轉(zhuǎn)，避免因管材管旋轉(zhuǎn)引發(fā)的滲漏隱患。DN65以上因附件采用法蘭連接沒(méi)有旋轉(zhuǎn)力，因此DN65以上壓接斷面為環(huán)形，也就是環(huán)式壓接。

2.2.3抗折彎、抗震動(dòng)原理 雙卡壓管件因有延伸段，當(dāng)外力作用管道時(shí)，受力點(diǎn)在管件承口處，管件密封圈位置不受影響，因此不會(huì)發(fā)生滲漏隱患，試驗(yàn)證明當(dāng)管道折彎30°時(shí)，仍然不會(huì)滲漏。日常管道的震動(dòng)所產(chǎn)生的外力，均被消耗在管件承口處，有效保護(hù)密封圈位置不發(fā)生形變。

圖1.雙卡壓管件受力原理

2.2.4提高密封圈的使用壽命 雙卡壓管件經(jīng)過(guò)壓接后，管件承口與管材貼合，密封圈處在一個(gè)穩(wěn)定密閉的環(huán)境中，不受陽(yáng)光、氧氣、灰塵的影響，有效提高了密封圈的壽命。

3.   試驗(yàn)測(cè)試

3.1管材管件性能測(cè)試 不銹鋼卡壓式管件要進(jìn)行材料、外觀(guān)尺寸、晶間腐蝕、鹽霧試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)、負(fù)壓試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、震動(dòng)試驗(yàn)、壓力沖擊等試驗(yàn)。用于燃?xì)鈺r(shí)氣密試驗(yàn)壓力要達(dá)到1.05Mpa,是工作壓力的2倍以上。不銹鋼要采用06Cr19Ni10牌號(hào)以上的材料制造。

3.2密封圈性能及壽命測(cè)試 燃?xì)庥妹芊獗仨毻ㄟ^(guò)GB/T23658《彈性體密封圈 輸送氣體燃料和烴類(lèi)液體的管道和配件用密封圈的材料要求》，特別是要通過(guò)耐液體B及3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油浸泡測(cè)試；也可以按照HG3092《燃?xì)廨斔凸芗芭浼孟鹉z密封圈膠料》進(jìn)行性能測(cè)試。輸送水用的密封圈三元乙丙（EPDM）和氯化丁基（CIIR）不能通過(guò)以上標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，主要是其不耐油，遇到燃?xì)獾葻N類(lèi)物質(zhì)就會(huì)膨脹變性失效。燃?xì)馍铣Ｓ玫拿芊馊Σ牧现饕獮槎‰嫦鹉z（NBR）、氟橡膠（FPM）、氫化丁腈橡膠（HNBR），丁腈橡膠應(yīng)用量較大，價(jià)格合理，氟橡膠耐高溫較好但耐低溫較差，氫化丁腈橡膠耐低溫耐高溫性能較好，但價(jià)格較高且不能?chē)?guó)產(chǎn)，需要進(jìn)口，主要有日本“瑞翁”和德國(guó)“朗盛”品牌。

3.3管道耐高溫測(cè)試 燃?xì)夤艿酪紤]消防要求，即在火災(zāi)的情況下，燃?xì)夤艿赖臐B漏不能引起二次爆炸。根據(jù)DVGW“德國(guó)煤氣和水專(zhuān)業(yè)人員聯(lián)合會(huì)”標(biāo)準(zhǔn)VP614中4.10規(guī)定在650攝氏度情況下，滲漏率不得超過(guò)30L/h，這樣才能確保燃?xì)夤艿涝诎l(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，有足夠的時(shí)間關(guān)閉閥門(mén)，確保燃?xì)夤艿赖陌踩?/span>

4.   安裝技術(shù)

4.1雙卡壓管道安裝步驟

定尺切割→去毛刺→標(biāo)記劃線(xiàn)→承口插管→壓接

4.2安裝注意事項(xiàng)  安裝時(shí)，要檢查管件承口是否清潔，密封圈是否完整，管材端是否有毛刺，防止污物及毛刺劃傷密封圈；管道安裝要根據(jù)技術(shù)要求設(shè)置支架，DN15管道支架橫管不得超過(guò)2.0米；并排超過(guò)3根管道時(shí)，需要采用專(zhuān)用排卡固定，支架、膨脹螺栓等管路附件需要采用S30408材質(zhì)。從安裝技術(shù)看，安裝簡(jiǎn)單，只要控制管件承口清潔及管材端口毛刺，就可以控制安裝質(zhì)量。

5.   安全性能分析

雙卡壓薄壁不銹鋼管道的安全性能主要體現(xiàn)在耐腐蝕、壽命高、密封性好、抗沖擊、抗火災(zāi)、不易拆卸等方面。

5.1不銹鋼因表面有鈍化膜（富鉻氧化膜），阻止了空氣及其他物質(zhì)與不銹鋼母材發(fā)生反應(yīng)，類(lèi)似于鍍鋅管的鍍鋅層或是無(wú)縫鋼管的油漆層，鈍化膜耐氧化、耐腐蝕性較高，不銹鋼的壽命超過(guò)70年以上。雙卡壓管道的密封圈經(jīng)上海橡膠研究所實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其常溫下的壽命可以達(dá)到124年，考慮到安全系數(shù)及環(huán)境因素，其壽命在50年以上，并且燃?xì)饷芊馊υ趪?guó)外應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)30年的時(shí)間。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液聚合法制得的，丁腈橡膠中丙烯腈含量(%)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五種。丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性則相應(yīng)下降。它可以在120℃的空氣中或在 150℃的油中長(zhǎng)期使用，耐寒溫度為-22℃。丙烯腈含量為26%的丁腈橡膠玻璃化溫度Tg=一52℃，脆化溫度Tb=一47℃^[5]。丁腈橡膠一般選擇丙烯腈含量為31-35%的中高丙烯腈的丁腈橡膠，適合在室外溫度-10℃以上區(qū)域使用。氫化丁腈橡膠是由丁腈橡膠進(jìn)行特殊加氫處理而得到的一種高度飽和的彈性體。氫化丁腈橡膠具有良好耐油性能（對(duì)燃料油、潤(rùn)滑油、芳香系溶劑耐抗性良好）耐臭氧、耐高溫性為130～180℃,耐寒性為-55～-38℃且機(jī)械性能優(yōu)良。氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體，是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能最好的一種，其耐高溫、耐老化性能較好，耐低溫較差，一般耐低溫為5℃。氟橡膠適合長(zhǎng)江以南，室外溫度不低于5攝氏度的區(qū)域使用。室外溫度低于5℃時(shí)，要選用丁腈橡膠或氫化丁腈橡膠，當(dāng)室外溫度低于-10攝氏度宜安裝在室內(nèi)。

5.2從雙卡壓管道密封圈原理上看，密封結(jié)構(gòu)屬于防滲靜態(tài)密封，管道壓接后，管材管件緊密貼合，氣體與密封圈接觸的面積很小。燃?xì)庀到y(tǒng)中壓管道工作壓力小于0.3Mpa,低壓管道壓力小于10Kpa,而雙卡壓管道在實(shí)際的輸送壓縮氣體時(shí)，工作壓力可達(dá)1.0Mpa，燃?xì)夤ぷ鲏毫h(yuǎn)遠(yuǎn)低壓雙卡壓的實(shí)際所承受的壓力。

5.3雙卡壓薄壁不銹鋼管道，因壁薄，管材有一定的韌性，當(dāng)外力作用管道時(shí)，管材發(fā)生變形而不會(huì)斷裂。外力作用在管材與管件接口處時(shí)，折彎變形在30°以?xún)?nèi)，不會(huì)發(fā)生滲漏。

5.4燃?xì)夤艿?，還要考慮火災(zāi)時(shí)對(duì)管道的影響，即在一定時(shí)間內(nèi)，即在關(guān)閉燃?xì)忾y門(mén)前，滲漏的燃?xì)獠恢劣谌紵鸨?，雙卡壓連接，按照VP614進(jìn)行650℃的耐高溫試驗(yàn)，其滲漏率不得超過(guò)30L/h ，浙江正康實(shí)業(yè)有限公司按VP614在國(guó)家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督中心進(jìn)行測(cè)試，完全符合該標(biāo)準(zhǔn)。

5.5雙卡壓管道，屬于一次壓接后不可拆卸，這樣避免了用戶(hù)私自改裝或是偷氣帶來(lái)的安全隱患。

6.   經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

雙卡壓薄壁不銹鋼管道在燃?xì)馍蠎?yīng)用不僅有經(jīng)濟(jì)效益，還有社會(huì)效益，主要體現(xiàn)在節(jié)約資源、節(jié)能減排，提高生活品質(zhì)，降低維修費(fèi)用等方面。

6.1經(jīng)濟(jì)效益

材料成本：對(duì)集中掛表材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),集中掛表方式每戶(hù)不銹鋼管成本比鍍鋅管高65.96元.詳見(jiàn)表1:

安裝成本：由于卡壓式不銹鋼管安裝簡(jiǎn)單，施工速度快，組裝時(shí)，將不銹鋼管插入管件中，用專(zhuān)用封壓工具壓接，無(wú)需套絲，安裝時(shí)間為原來(lái)的2/3，且不需焊接與防腐。鍍鋅管安裝費(fèi)為290元/戶(hù)（含防腐費(fèi)、輔材），使用雙卡壓不銹鋼管后，其安裝工序中無(wú)防腐和相應(yīng)的輔材，總節(jié)約25元/戶(hù)（防腐費(fèi)15元/戶(hù)、輔材費(fèi)10元/戶(hù)）。不銹鋼管現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià)格每戶(hù)安裝施工費(fèi)用在190-230元左右。

綜合成本: 薄壁不銹鋼管與鍍鋅管材料及安裝綜合成本相比，不銹鋼管安裝費(fèi)每戶(hù)按220元計(jì)算，可以節(jié)約4.04元/戶(hù)。

表1：材料成本分析表

按表1的成本計(jì)算年綜合使用成本，鍍鋅管按20年壽命計(jì)算，每戶(hù)年使用成本為4.79元，薄壁不銹鋼管按40年壽命計(jì)算，每戶(hù)年使用成本為4.04元，僅為鍍鋅管年使用成本的84.45%。如果采用無(wú)縫鋼管，每5年做一次防腐，每米立管防腐成本為40元/米，每戶(hù)約120元。一個(gè)中大型燃?xì)夤景?0萬(wàn)戶(hù)計(jì)算，無(wú)縫鋼管壽命期內(nèi)需做3次防腐，防腐費(fèi)用為60萬(wàn)戶(hù)*120元*3=21600萬(wàn)元，采用不銹鋼管，平均每年節(jié)約防腐費(fèi)用1080萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

6.2社會(huì)效益

薄壁不銹鋼管美觀(guān)大方，室內(nèi)燃?xì)獠捎貌讳P鋼管不僅能提升室內(nèi)美觀(guān)度，更能提升生活品質(zhì)。燃?xì)夤艿雷铌P(guān)鍵的指標(biāo)是安全性，鍍鋅管在套絲過(guò)程中鍍鋅層被破壞，雖然安裝時(shí)增加了油漆防腐，但絲扣連接處仍然達(dá)不到完全防腐條件，因此管道接口有滲漏的可能。燃?xì)鉂B漏輕則造成能源浪費(fèi)，燃?xì)馄髽I(yè)運(yùn)營(yíng)成本上升，重則會(huì)引起爆炸等安全事故。雙卡壓薄壁不銹鋼管耐腐蝕性好，密封性好，密封圈壽命可達(dá)50年以上，安全可靠。

6.3環(huán)境效益

不銹鋼管綠色無(wú)污染，生產(chǎn)過(guò)程、運(yùn)輸過(guò)程及安裝使用的過(guò)程中，不污染環(huán)境，可100%回收利用。不銹鋼管重量輕，是鍍鋅管的1/3,安裝1棟樓的鍍鋅管，按重量換算，薄壁不銹鋼管可以安裝3棟樓，不僅節(jié)約礦產(chǎn)資源，更使生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能源大大降低，減少碳排放。使用薄壁不銹鋼管，符合節(jié)能環(huán)保、低碳生活的時(shí)代發(fā)展方向。

7.   結(jié)論

從材料的安全性、安裝便利性、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)及環(huán)境效益分析得出，雙卡壓薄壁不銹鋼管安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，必然會(huì)在燃?xì)馍蠌V泛使用。

參考文獻(xiàn)

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[4] GB/T19228.1-2011《不銹鋼卡壓式管件組件 第1部分：卡壓式管件》

[5] 曾正明 橡膠制品速查手冊(cè)  機(jī)械工業(yè)出版社 2008.05