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    【不銹鋼管干貨】淺談不銹鋼管連接方式-承插壓合式連接

       目前市場上不銹鋼管的連接方式多種多樣,常見的有卡凸式、卡壓式、環壓式等多種連接方式,今天分享的一種全新的連接方式--承插壓合式連接。


    關于承插壓合式不銹鋼管道連接的特點,早在中國消防協會主辦的《消防科學與技術》2018.10的期刊中,就有消防領域的專家對承插壓合式不銹鋼管在消防給水中的應用作出詳細闡述,這里摘選出分享給大家僅供參考,以下為文章正文:




    消防給水用承插壓不銹鋼管應用分析

    作者:白殿濤 楊丙杰 羅宗軍 徐冉

    1.公安部天津消防研究所 天津 300382;2.蘇州UL美華認證有限公司,江蘇,蘇州 215122

      要:承插壓合式連接是在卡壓式及環壓式連接的基礎上進行技術革新的一種全新連接方式,具有安裝簡便高效、施工成本低、使用壽命長等特點。為及時跟蹤國內外最新研究成果,吸收新型技術在消防領域中的應用,系統調研了國內外消防給水系統用不銹鋼管的應用現狀,總結了國內外相關標準關于不銹鋼管連接方式的相關要求,分析了承插壓合式連接方式的技術性能及在使用過程中存在的主要問題,并在試驗研究和工程應用示范的基礎上,提出了消防給水系統采用承插壓合式不銹鋼管的技術要求。

    關鍵詞:消防給水系統;管件連接;承插壓合;不銹鋼管;水壓試驗;耐火試驗

    中圖分類號:X924.4,TU892文獻標志碼:B

    文章編號:1009-0029(2018)10-1393-03

     

    1、概述

    現行國家標準GB50084-2017《自動噴淋滅火系統設計規范》規定,自動噴水滅火系統報警閥后的配水管道可采用內外壁熱鍍鋅鋼管、涂覆鋼管、銅管、不銹鋼管和氯化聚氯乙烯(PVC-C)管。在連接方式方面,GB 50084-2017僅規定不銹鋼管可采用溝槽式連接件(卡箍)、法蘭、卡壓等連接方式,不宜采用焊接,尚未規定其他類型的連接方式。GB 50974-2014《消防給水及消火栓系統技術規范》規定,架空管道的連接宜采用溝槽式連接件(卡箍)、螺紋、法蘭、卡壓等方式,不宜采用焊接。

    根據目前消防給水管網的應用現狀,除上述連接方式外,不銹鋼管還可采用氬弧焊式連接和擠壓式連接等,擠壓式連接又可分為卡壓式、環壓式和承插壓合式連接。其中,承插壓合式連接是我國研制發明的一種新型連接方式,為雙層承插口結構的新型管件,通過采用機械擠壓和注膠粘接相結合的方式進行連接,具有連接可靠性高、承壓能力強和耐火性能好等優點,廣泛應用于生活、燃氣、電力等領域。


    2、國外應用現狀

    美國消防協會NFPA 13-2016《自動噴水滅火系統安裝標準》規定,自動噴水滅火系統地上管道采用的不銹鋼管應符合ASTM A312/312M有關規定,并應采用Schedule 10SSchedule 40S的管道。在連接方式上,NFPA 13未專門規定不銹鋼管的連接,僅規定鋼管可采用焊接、溝槽和螺紋連接。但規定對于一些特殊認證的鋼管,NFPA 13規定其壓力等級、壁厚以及連接方式應當符合其認證要求。

    新西蘭標準NZS4541:2013《自動噴水滅火系統設計》還規定系統可采用Schedule 80S的不銹鋼管,管道可采用焊接、螺紋、滾槽和切槽連接,螺紋連接僅用于管徑不超過50mmSchedule 40SSchedule 80S管道。


    我國應用研究情況

    3.1 連接要求

    目前,我國消防給水系統領域,傳統的鍍鋅鋼管及其配套管件的應用已有近百年的歷史。但鍍鋅鋼管存在不耐腐蝕、管道結垢、細菌滋生等問題。而且由于銹蝕的影響,鍍鋅鋼管一般使用年限只有812a,使用過程中漏水問題常有發生。同時因腐蝕、結垢、泄漏等原因,火災時消防給水系統不能有效發揮作用,經常出現消火栓無水或有水無壓,自動噴水滅火系統噴頭堵塞、流量小等現象,在撲救火災時不能發揮功效。

    不銹鋼管在消防給水系統中的應用較少,其規格有DN15~DN200,額定工作壓力有1.6MPa、2.5MPa4.0MPa等,連接方式有多種形式,管徑不超過DN100的管道可采用螺紋、卡壓、環壓等方式,管徑大于DN100的管道可采用溝槽和法蘭方式連接。而承插壓合式連接可適用于DN20~DN200的管道,管件型式有對接、彎頭、三通、四通、管帽等,以及機械三通、機械四通、法蘭轉接頭、螺紋轉接頭、溝槽轉接頭等。連接時,自動噴水滅火系統的配水干管和配水管可采用DN80DN200的薄壁不銹鋼管及等徑對接、異徑對接、彎頭、三通、四通以及機械三通、機械四通等承插壓合式管件;配水支管可采用DN25DN65的薄壁不銹鋼管道,管件則根據配水管規格大小采用承插壓合式機械三通、機械四通、異徑三通和彎頭等連接。

    需要注意的是,不銹鋼管與承插壓合式管件的連接所采用的密封膠應為專用密封膠,不能使用其他膠水替代,在壓合連接完成后不能立即通水試壓,通常應當在靜置24h后再進行壓力試驗。在連接時應注意以下幾點:

    1用清洗劑或酒精清潔管材和管件壓合處并晾干,不應有油污和水漬存在。

    2將連接管的壓合處涂抹專用密封膠,同時在管件承插口夾層中也注入專用密封膠,將連接管插入管件承插口底部并左右旋轉,確保密封膠發布均勻。

    3將連接件放入專用工具的壓合鉗模內,對連接處施加壓力進行壓合連接。完成后擦去多余密封膠,待固化后即完成連接。

    3.2 試驗研究情況

    在承插壓合式管道連接的試驗研究方面,我國目前還沒有針對該連接件的專門標準,大多數參照國家標準GB5135.11-2006《自動噴水滅火系統 第11部分 溝槽式管件》的相關規定,考核的指標主要有:密封圈材料性能、氣密封性能、密封性能、耐壓強度、耐低溫性能、抗高溫老化性能、無密封圈泄漏性能、耐水沖擊性能、抗振動性能和耐火性能等。承插壓合式連接由于采用專用專用密封膠代替了橡膠密封圈,其耐壓性能、密封性能、抗拉拔性能、抗振動性能、彎曲性能、壓力沖擊性能等連接性能和耐火性能更好,密封性能受環境溫度的變化影響小。

    3.2.1 耐火性能試驗

    耐火試驗根據國家標準GB5135.11-2006《自動噴水滅火系統 第11部分 溝槽式管件》第6.18條的規定進行,試樣組件充水排氣并升壓至2.5MPa,在油盤火中燃燒15 min,試樣表面溫度達到約740℃,試樣無泄漏和變形損壞。如圖1所示

    (a) 耐火試驗現場 


    (b) 耐火試驗后管道連接件


    1 耐火性能試驗


    3.2.2 水壓強度試驗

    根據國家標準GB5135.11-2006《自動噴水滅火系統 第11部分 溝槽式管件》第6.9條的規定,水壓強度試驗壓力應為公稱壓力的4倍。試驗結果顯示,在實測結果高于試驗結果最少2MPa的情況下,管道均未出現泄漏和損壞現象。水壓試驗結果表1所示。

    水壓試驗結果

    公稱尺寸/DN

    公稱壓力/MPa

    水壓強度/MPa

    規定值

    實測值

    15

    4.0

    16.0

    30.0

    20

    16.0

    18.0

    25

    16.0

    18.0

    32

    16.0

    18.0

    40

    16.0

    18.0

    50

    16.0

    18.0

    65

    2.5

    10.0

    12.0

    80

    10.0

    12.0

    100

    10.0

    12.0

    125

    1.6

    6.4

    8.5

    150

    6.4

    8.5

    200

    6.4

    8.5

    3.3 工程應用情況

    不銹鋼管采用承插壓合式連接現已廣泛應用于中低壓燃氣管道、生活、生產等采用不銹鋼管供水/供氣的場所中,GB50015-2003,2009版《建筑給水排水設計規范》規定,室內的給水管道,應選用耐腐蝕和安裝連接方便可靠的管材,可采用塑料給水管、塑料和金屬復合管、銅管、不銹鋼管及經可靠防腐處理的鋼管。

    由于現行國家標準GB50084-2017《自動噴水滅火系統設計規范》和CECS229:2008《自動水滅火系統薄壁不銹鋼管管道工程技術規程》中尚未明確規定不銹鋼管采用承插壓合式連接,使得目前該管道在我國的應用場所較少。


    應用分析

    4.1 承插壓合式連接與其他連接方式對比

    承插壓合式連接由于承口采用注膠后形成雙密封的結構,與管材環形壓接后,在壓接部位使管材與管件內外壁相互嵌入貼合為一體,抗拉拔性能和抗振動性能更強,管道連接更安全可靠,表2為不銹鋼管采用不同連接方式的性能對比。

    不銹鋼管不同連接方式的性能對比

    性能對比

    承插壓合式連接

    法蘭式連接

    溝槽式連接

    對焊式連接

    接頭承壓強度

    ≤4.5MPa

    ≤1.6MPa

    ≤1.6MPa

    2.0MPa

    耐溫性能/ ℃

    800

    120

    120

    450

    密封方式

    液態生料帶

    橡膠法蘭墊

    鞍型橡膠密封圈

    密封材料使用壽命

    密閉接頭內的液態生料帶與水長期處于靜密封狀態,可與管道同壽命

    在普通市政水下一般不超過30a

    密封圈易出現熱脹冷縮,彈性密封變差,膠圈復位不到位出現滲水

    安裝便捷性

    機械式壓接,速度快,方便快捷

    安裝簡易,速度快,但法蘭成本高

    溝槽深度、寬度有一定要求,且需現場溝槽,安裝速度慢,卡箍鑄造成本高

    需專業技術人員連接,現場易產生明火,施工成本高。

    后期隱患和維護成本

    幾乎不需要維護

    振動易產生螺栓松動,密封失效滲水,需定期檢查擰緊螺栓

    受振動影響,接頭易松動,易漏水

    1、接頭處為硬連接,如管路產生振動或地面沉降易產生泄漏。

    綜合性價比

    良好

    一般

    4.2 密封膠性能分析

    專用密封膠是在傳統厭氧膠的基礎上研發的專用于薄壁不銹鋼管道承插壓合式連接而研制的新型厭氧膠,其主要成分為聚四氟乙烯,工作溫度為-55℃~150℃。具有粘接強度高、耐腐蝕、耐高低溫、耐空氣老化、密封性能強等優點,其衛生性能符合國家標準GB/T17219《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》的規定。目前在冷熱水、直飲水、氣體、燃氣系統及醫藥、飲料、食品、釀造、電力及化工等行業流體輸送用管道系統中廣泛應用。

    使用時,在薄壁不銹鋼管材端頭的內外壁上涂上一層厭氧密封膠后插入管件雙層承插口中,采用專用的卡壓工具將管材與管件承插口的內外層壓合連接在一起,并使管材與管件間被密閉填充的密封膠在缺氧狀態下進行固化密封。


    5 結語

    承插壓合式連接是在卡壓式及環壓式連接的基礎上進行技術革新的一種全新連接方式,具有安裝簡便高效、施工成本低,無后續維護成本、使用壽命長等特點,其抗壓、抗拉、密封等連接性能以及耐火性能都優于傳統的卡壓式和環壓式連接。可用于自動噴水滅火系統、室內消火栓系統及其他消防給水系統中,尤其適用于食品、醫藥、電子以及航空航天等行業潔凈車間的消防水滅火系統,因此,在消防給水系統具有廣泛的應用前景。


    參考文獻:

    [1] GB50084-2017.自動噴水滅火系統設計規范[S].

    [2] NFPA 13-2016.Installation of Sprinkler Systems[S].

    [3] NZS4541:2013. Automatic fire sprinkler systems[S].

    [4] GB/T17219《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》 [S].

    [5] GB 5097-1-2014,消防給水及消火栓系統規范[S].

    [6] GB 5135.11-2006,自動噴水滅火系統第ll部分 溝槽式管件[S].

    [7] CJ/T-463-2014,承插壓合式連接[S].

    [8] 杜紅晉.消防給水系統驗收中的細節問題[J].消防科學與技術,2011,30 (10):934-937.





    免責聲明:以上文章摘自:《消防科學與技術》2018.10,部分文章或文章部分引用內容未能及時與原作者取得聯系,或作者名稱及原始出處標注錯誤等情況,非惡意侵犯原權利人相關權益,敬請相關權利人諒解并與我們聯系及時處理

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