不銹鋼水管“小卡大焊”組合連接方式的探討

繆德偉楊毅榮趙志江明珠

不銹鋼水管“小卡大焊”組合連接方式的探討

繆德偉1，2楊毅榮2趙志江2明珠3

【摘 要】管道的連接技術(shù)，是指管材、管件等元件及其相互間連接方式的總稱(chēng)。在確立管道元件的材質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，連接方式是整個(gè)管道系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。本文針對(duì)不銹鋼水管連接方式的多樣性，經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，遵循卡壓式連接和焊接式連接的機(jī)理，剖析它們各自的特征，提出了“小卡大焊”這一組合連接方式的思路，拋磚引玉，以引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與共鳴。

【關(guān)鍵詞】不銹鋼管；卡壓；焊接；連接特征；小卡大焊；研究探討；施工要點(diǎn)

不銹鋼水管選用哪一種連接方式為好？用戶(hù)常有疑竇或發(fā)問(wèn)。供貨單位總是強(qiáng)調(diào)自己產(chǎn)品的特色，而掩飾其短處，更使開(kāi)發(fā)商如籮里揀花，越揀越花。

先進(jìn)國(guó)家不銹鋼水管的連接方式，明確地分為機(jī)械連接與非機(jī)械連接兩大類(lèi)[1]，分別以壓接連接和熔焊連接為主體。

我國(guó)建筑給水系統(tǒng)的不銹鋼水管的連接方式，非機(jī)械連接僅以焊接為主體，這與國(guó)外相一致；而機(jī)械連接，在卡壓連接的基礎(chǔ)上，至今已衍生十?dāng)?shù)種不同的連接方式，但從實(shí)施的工程案例來(lái)分析，仍以卡壓連接為主體。

依據(jù)我國(guó)不銹鋼水管十余年來(lái)（自《薄壁不銹鋼水管》CJ/T151－2001發(fā)布年計(jì)）的研究與實(shí)踐，一種“小卡大焊”的連接方式（小管選用卡壓式連接，大管選用焊接式連接）已逐漸被用戶(hù)所認(rèn)可。

1.卡壓式連接與焊接式連接簡(jiǎn)析

1.1 卡壓式連接

1.1.1 卡壓式連接概述

我國(guó)的卡壓式連接，前后引進(jìn)日本鉚樂(lè)哥式和德國(guó)按壓式連接的標(biāo)準(zhǔn)。它的機(jī)理是：管材與管件以及橡膠圈，通過(guò)外力作用在塑性變形的狀態(tài)下達(dá)到密封的目的。因此橡膠圈是決定密封性能的關(guān)鍵元件。

目前，卡壓式連接在國(guó)內(nèi)不銹鋼給水管中，占有絕對(duì)的份額。市場(chǎng)上供應(yīng)的產(chǎn)品，大致可細(xì)分D型（單卡壓）、S型（雙卡壓）[2]的連接方式，適用范圍大多為DN100及以下管徑的連接，見(jiàn)圖1。

1.1.2卡壓式連接特征

卡壓式連接是安裝相對(duì)簡(jiǎn)捷、連接接頭不可拆卸的一種連接方式。其卡壓接頭的承載能力，足以滿(mǎn)足建筑給水管道的承壓要求。作為卡壓式連接產(chǎn)品，管材與管件承口之間的間隙要求比較寬松，成品率高。卡壓式連接最誘人的特點(diǎn)還是安裝快捷、靈活，利用不斷改進(jìn)的電動(dòng)專(zhuān)用工具，更是省力。因此，一般熟練工都可以獨(dú)立安裝，并且工效高，安裝成本相對(duì)較低。

由于卡壓式連接的接頭是不可拆卸的死連接，因此用戶(hù)對(duì)于橡膠圈的壽命或有憂(yōu)心，屢問(wèn)至今有無(wú)工程實(shí)例可以證明，橡膠圈與不銹鋼水管能否同期達(dá)到建筑物同壽命的要求。另外，卡壓專(zhuān)用工具型式多樣、性能各異的各自為政的現(xiàn)狀，凸顯了管道安裝過(guò)程工具缺乏互換性的弊端，在一定程度上影響了用戶(hù)選用的信心。

1.2 焊接式連接

1.2.1 焊接式連接概述

焊接式連接是金屬管道傳統(tǒng)的、應(yīng)用廣泛的一種連接方式，在特種設(shè)備（壓力管道）行業(yè)，金屬壓力管道幾乎全選用焊接連接。金屬管道在施焊過(guò)程中，管材與管件，經(jīng)高溫熔焊和金屬原子間的重新結(jié)合，能形成渾然一體的“無(wú)泄漏接頭”[3]的連接。

針對(duì)管壁相對(duì)較薄的有縫不銹鋼水管，鎢極氬弧焊（簡(jiǎn)稱(chēng)TIG焊）正是一種最傳統(tǒng)、最實(shí)用的選項(xiàng)。目前國(guó)內(nèi)從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)評(píng)判，大致界定DN100及以下的管徑采用承插氬弧焊連接，大于DN100的管徑采用對(duì)接氬弧焊連接，見(jiàn)圖2。

1.2.2 焊接式連接特征

鑒于“金屬原子間的重新結(jié)合”，是焊接式連接的本質(zhì)與機(jī)理，因此焊接接頭是一種承載能力相對(duì)較大、且不可拆卸的連接接頭。衡量連接接頭承載能力的強(qiáng)度指標(biāo)，國(guó)標(biāo)規(guī)定有耐壓試驗(yàn)與拉拔試驗(yàn)兩種[2]，根據(jù)焊接的機(jī)理，焊接接頭的耐壓力和拉拔力，無(wú)疑是大于機(jī)械連接接頭的。

焊接式連接的產(chǎn)品和施焊的要求，相對(duì)都比較嚴(yán)格。特別是承插氬弧焊連接，管材與管件之間的間隙控制要得當(dāng)；對(duì)接氬弧焊連接時(shí)，要保證管材之間或管材與管件之間的同心度。焊接式連接較機(jī)械連接麻煩些，安裝定額較高，對(duì)施焊人員的素質(zhì)要求也比較高。另外，焊接過(guò)程應(yīng)避免產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向。

2. 探索不銹鋼水管最佳組合的連接方式

2.1 “小卡大焊”的由來(lái)

2.1.1 就理論上說(shuō)，焊接式連接是不受管徑大小和管壁厚薄（一般指≥0.3mm）限制的，又TIG焊是針對(duì)薄壁構(gòu)件最理想的焊接方式。但在實(shí)踐過(guò)程中，我們歷年來(lái)調(diào)研了大批工程實(shí)例，接觸了許多新老焊工。以0.6mm壁厚的小口徑管為例，在采用同樣焊接工藝參數(shù)的前提下，老師傅焊接的焊縫可以呈銀白色或金黃色，而年青的新手卻難以應(yīng)對(duì)。只有當(dāng)壁厚隨著管徑增大而加厚時(shí)，新手們方能過(guò)關(guān)。這說(shuō)明手工作業(yè)精于熟能生巧，管壁愈薄對(duì)施焊人員的要求也愈高。

2.1.2 通過(guò)對(duì)卡壓式連接施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)小口徑管的卡壓非常輕松，效果十分理想。而隨著管徑的增大，管壁厚度的增加，專(zhuān)用工具的卡模就顯得笨拙沉重，卡壓的工效就有下降的趨勢(shì)，施工質(zhì)量也會(huì)受到一定的影響。

2.1.3 經(jīng)過(guò)十幾年來(lái)對(duì)國(guó)內(nèi)卡壓式連接工程的跟蹤，小口徑管用卡壓式連接的比比皆是，效果確實(shí)令人滿(mǎn)意；而DN65 ～DN100的中大口徑管，卡壓后出現(xiàn)漏水現(xiàn)象就多了一些，或用其他連接方式、或由其他管種替代的工程也就多了一些。由此可見(jiàn)，隨著管徑增大和管壁增厚，卡壓難度會(huì)隨之增高。這一點(diǎn)，業(yè)內(nèi)人士在實(shí)踐活動(dòng)中均有共識(shí)。

2.1.4 我國(guó)卡壓式連接最早來(lái)自日本的標(biāo)準(zhǔn)，歷年來(lái)筆者曾多次查閱日本JWWA G 115/116等新、老原版標(biāo)準(zhǔn)[4]，那些卡壓式連接的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，最大管徑僅限于DN50，確實(shí)有其理論和實(shí)踐的雙重理由。

2.1.5 “金無(wú)赤金，人無(wú)完人”。面對(duì)不銹鋼水管各有千秋的連接方式和優(yōu)劣紛爭(zhēng)的現(xiàn)實(shí)，筆者提出小管用卡壓、大管用焊接的“小卡大焊”組合連接方式的新思路，并在實(shí)踐中經(jīng)受檢驗(yàn)，很快得到了開(kāi)發(fā)商與施工單位的關(guān)注。

2.2 “小卡大焊”適用范圍的界定

小于等于DN50的管徑，選用卡壓式連接比較適宜。一般DN50管徑的壁厚，都在1.0mm～1.2 mm及以下，卡壓這類(lèi)薄壁管徑是得心應(yīng)手的。

DN65 ～ DN100的管徑，選用承插氬弧焊連接為宜。一般說(shuō)來(lái)，DN65及以上管徑的壁厚都在1.0mm～1.2 mm及以上，新手焊工也容易掌控這一厚度的焊縫質(zhì)量。而大于DN100的管徑，以選用對(duì)接氬弧焊連接為宜，因?yàn)榇笥贒N100口徑的承插式管件，加工成本相對(duì)較高，而用對(duì)接氬弧焊連接，還能提高焊接接頭的強(qiáng)度和工作效率。

“小卡大焊” 組合連接方式，其適用范圍的界定也并非一成不變，最終還得由具體工況而定。如某工程以小口徑管為主或以大口徑管為主，則分別采用單一的卡壓式連接或焊接式連接方式，安裝時(shí)也不必備兩種工具，似乎更為合理。

2.3 典型案例

案例一：某精裝修小高層住宅樓盤(pán)。直穿樓梯平臺(tái)的DN65立管用焊接式連接，進(jìn)廚衛(wèi)的DN20支管用卡壓式連接。

理由：立管管徑相對(duì)較大，且每層只有三通位置的幾個(gè)接口，選用焊接式連接；而廚衛(wèi)內(nèi)的管道管徑小，出水口多，布線(xiàn)拐彎抹角彎頭多，選用卡壓式連接。

案例二：某醫(yī)院高層住院樓。管井中DN65～DN100立管、層面走廊DN65～DN80的橫管用焊接式連接，進(jìn)每間病房和層面公用衛(wèi)生間的小口徑支管，全用卡壓式連接，見(jiàn)圖3。

理由：口徑較大的立管和橫管全部采用焊接式連接，認(rèn)為焊接接頭承壓大、接口數(shù)量較少。而口徑較小的支管接口多，用卡壓式連接施工進(jìn)度快，工效高。

3. 卡壓式連接與焊接式連接的施工要點(diǎn)

3.1卡壓式連接施工要點(diǎn)

3.1.1 配管時(shí)，如用切割機(jī)配管，應(yīng)去除管端的內(nèi)外毛刺。

3.1.2 配管插入管件承口時(shí)，應(yīng)檢查橡膠圈有否脫落與錯(cuò)位。

3.1.3 橡膠圈是管道密封的關(guān)鍵元件。橡膠原料品種多，組分復(fù)雜，質(zhì)量參差不齊，所以應(yīng)選擇一定規(guī)模的橡膠制品單位進(jìn)行加工，并按國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行定期抽檢。

3.1.4 卡壓工具應(yīng)根據(jù)自行產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行擇優(yōu)選用。宜采用電動(dòng)專(zhuān)用卡壓工具，以容易判斷卡壓過(guò)程的適度與否，一般當(dāng)兩個(gè)鉗口合縫時(shí)，正是卡壓過(guò)程完成之時(shí)。

3.2 焊接式連接施工要點(diǎn)

3.2.1 TIG焊要切記小電流、快速度的施焊原則。

3.2.2 施焊人員要嚴(yán)格遵循焊接工藝參數(shù)的規(guī)定，切莫為搶進(jìn)度而任意放大電流，以致有損焊接質(zhì)量。

3.2.3 焊接過(guò)程應(yīng)防止晶間腐蝕的傾向，施焊時(shí)除了應(yīng)遵循TIG焊的焊接工藝參數(shù)外，應(yīng)對(duì)晶間腐蝕傾向的措施是：宜選用含有Ti、Nb元素的不銹鋼；宜選用超低碳不銹鋼（碳含量≤0.03%），如022Cr19Ni10（S30403）牌號(hào)[5]；宜采用管內(nèi)通氬氣保護(hù)或采用“免充氬保護(hù)劑”的工藝。

4.結(jié)語(yǔ)

4.1 倡導(dǎo)“小卡大焊”組合連接方式，是針對(duì)卡壓式連接與焊接式連接固有特征所引發(fā)的優(yōu)勢(shì)與欠缺，揚(yáng)長(zhǎng)避短，創(chuàng)造最好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 應(yīng)注重卡壓式連接與焊接式連接各自的產(chǎn)品質(zhì)量和施工要點(diǎn)，方能凸顯組合連接方式的實(shí)效，最終以確保管道系統(tǒng)的整體質(zhì)量與安全性。

4.3 卡壓式連接除上述D型、S型外，應(yīng)擴(kuò)延至“環(huán)壓”、“卡凸”等同樣既有理論依據(jù)，又有在工程中經(jīng)受多年考驗(yàn)的機(jī)械連接的方式。當(dāng)然也包括創(chuàng)新的有成功實(shí)例的其它連接的方式。

4.4 包括卡壓式連接在內(nèi)的所有含有橡膠圈的機(jī)械連接的管道，宜適當(dāng)配置活接頭，以便必要時(shí)能節(jié)減維護(hù)費(fèi)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1] DVGW W534-1995 飲水裝置中的管接頭和管連接件 2.

[2] GB/T 19228-2011 不銹鋼卡壓式管件組件.

[3] GB 50028-2006 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 條文說(shuō)明 10.2.6 378.

[4] JWWA G 115-2004 供水管道用不銹鋼管.

JWWA G 116-2004 供水管道用不銹鋼管接頭.

[5] 陳世英等著. 不銹鋼常用手冊(cè). 北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2003 868-869.

（作者單位：1.寧波市不銹鋼協(xié)會(huì)

2.寧波市華濤不銹鋼管材有限公司

3.中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院 ）

【中圖分類(lèi)號(hào)】TU81

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1671-3362（2015）08-0065-03