1 概述
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(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代。根據(jù)國外的應(yīng)用經(jīng)驗，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，這是對薄壁不銹鋼管多年來在燃?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便，安全可靠，因其管壁較薄(但其強度并不低)而成本較低，使用壽命較長(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，其應(yīng)用于燃?xì)馐覂?nèi)管道的綜合性價比較高，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，具有較廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景¨J。
2 薄壁不銹鋼管在燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用
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專利；70年代，德國馬普爾斯公司開始將其投入生產(chǎn)，并開始應(yīng)用于建筑冷、熱水；80年代，日本開始將其應(yīng)用于建筑冷、熱水；1998年，我國開始生產(chǎn)建筑冷、熱水薄壁不銹鋼管；2003年，薄壁不銹鋼管開始應(yīng)用于燃?xì)夤艿馈１”诓讳P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大學(xué)負(fù)責(zé)編制。GB 50028--2006《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》明確規(guī)定薄壁不銹鋼管可應(yīng)用于室內(nèi)燃?xì)夤艿乐校@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。
3 室內(nèi)燃?xì)夤艿拦こ虒懿牡幕疽?/B>
室內(nèi)燃?xì)夤艿酪惺芤欢ǖ膲毫Γ細(xì)庑孤⿲䦟?dǎo)致爆炸、火災(zāi)，造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，對室內(nèi)燃?xì)夤艿拦懿牡幕疽笫牵河凶銐虻臋C械強度(抗拉強度、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材料的強度性能
管道材料的強度性能應(yīng)從抗拉強度極限、屈服極限、延伸率等幾個參數(shù)進(jìn)行分析。這幾個參數(shù)因材質(zhì)不同而有較大的變化，鋼管的抗拉強度極限一般為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)過凈化的燃?xì)猓梢圆豢紤]管道的內(nèi)壁腐蝕。室內(nèi)燃?xì)夤艿篱L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，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)夤懿闹弧１”诓讳P鋼管具有耐腐蝕、外表美觀、重量輕等優(yōu)點，適用于低壓燃?xì)獾妮斔停貏e適用于對外觀要求較高的中、高檔小區(qū)。
4 燃?xì)獗”诓讳P鋼管的性能
4．1 基本性能
①材料強度高
與其他各種常見材料相比，薄壁不銹鋼管的材料強度高，不同管材的強度比較見表1。
表1 不同管材的強度比較
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管材 |
304不銹鋼管 |
碳鋼管 |
銅管 |
塑料管 |
|
抗拉強度/MPA |
530-750 |
300 |
200 |
50 |
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，是因為其可以與氧化劑發(fā)生鈍化作用，在表面形成一層堅韌致密的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
與其他各種常見材料相比，薄壁不銹鋼管的使用壽命較長，不同管材的使用壽命比較見表2。
表2不同管材的使用壽命比較
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管材 |
不銹鋼管 |
銅管 |
碳鋼管 |
復(fù)合管 |
塑料管 |
|
使用壽命 |
50～70 |
30～50 |
15 |
15-30 |
25-30 |
4．2 安全性能
①強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，其抗拉強度是碳鋼管的2倍、銅管的3倍、塑料管的10～15倍。高強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，因此一般不會發(fā)生局部腐蝕，能切實保障管道的安全性。
5 薄壁不銹鋼管的連接方式及選擇
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，但其鉗壓點不同。卡壓式鉗壓點為l處，鉗壓斷面為斷續(xù)的六邊形；環(huán)壓式鉗壓點為2處，鉗壓斷面為連續(xù)的圓形，后者的連接效果較好。
5．2幾種連接方式的比較
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，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，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械連接，并宜優(yōu)先選用承插氬弧焊式管件連接。這正是對承插氬弧焊式連接方式的肯定。此外，該條條文說明中還指出：薄壁不銹鋼管采用承插氬弧焊式管件屬無泄漏接頭連接，與卡壓、卡套等機械連接相比較具有明顯優(yōu)點，故推薦選用。這足以說明承插氬弧焊式連接方式具有優(yōu)勢地位。但是如用傳統(tǒng)的焊接方式進(jìn)行連接，因為薄壁不銹鋼管在現(xiàn)場施工，很難做到管內(nèi)壁的氬氣保護(hù)，而保護(hù)不良的焊接會導(dǎo)致不銹鋼抗腐蝕性能大幅下降，其焊縫在2～3 a后會發(fā)生滲漏，從而帶來較大的安全隱患。因此，在目前小口徑薄壁不銹鋼管氬弧焊連接方式的現(xiàn)場氬氣保護(hù)問題未能經(jīng)濟有效地解決之前，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，但其管件價格相對較高，且由于薄壁不銹鋼管表面十分光滑，連接強度較低，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，是一種通過冷擠壓手段實現(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)，該項技術(shù)使不銹鋼管的薄壁化得以實現(xiàn)，并于90年代引入中國，在國內(nèi)被稱作卡壓式連接。結(jié)合歐共體國家推廣的管道擠壓連接技術(shù)的成功經(jīng)驗，以及對國內(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。對這兩種連接方式的爭論點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。為解決這個問題，相關(guān)單位應(yīng)該立即著手與國內(nèi)權(quán)威檢測單位聯(lián)合，作相應(yīng)的分析、試驗，用相對可靠的密封圈壽命科學(xué)分析數(shù)據(jù)消除大家的疑慮。
國內(nèi)相關(guān)單位已經(jīng)開始行動，目前在薄壁不銹鋼管環(huán)壓式連接方式上，擁有多項專利的成都共同管業(yè)公司已經(jīng)著手進(jìn)行這項工作，并即將拿出成果。相信在不久的將來，薄壁不銹鋼管一定會在國內(nèi)燃?xì)忸I(lǐng)域得到大量應(yīng)用。
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