關于室內消火栓手輪問題的分析和探討

劉棟材

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

室內消火栓是水消防系統重要的設備，主要用于火災時的滅火。室內消防栓使用時通過轉動手輪帶動閥桿和閥瓣升降，改變閥瓣與閥座之間的密封性。閥瓣與閥座之間密封降低后，在壓力作用下消防水從消火栓內噴出，手輪是實現消火栓閥瓣開關的重要零部件。現有標準和規范對消火栓手輪的要求存在不明確甚至相互矛盾之處，市場上的消火栓手輪質量存在使用不符合規范要求的材料，對消火栓在火災時使用存在隱患。統一消火栓手輪的設計參數，提高消火栓配置的手輪質量對于提升消火栓的可靠性有重要的意義。

1 關于手輪材料的要求

現行設計圖集對手輪材質的要求與國家標準不符，具體如下文所述。

1.1 材料要求不統一

國家標準GB3445-2005《室內消火栓》[1]（以下簡稱：GB3445）第5.6條對于室內消火栓手輪的型號和尺寸要求直接引用JB/T1692。而JB/T1692明確手輪使用材料為材料為牌號為QT 400—17的球墨鑄鐵[2]，但JB/T1692已于2008年7月被JB/T 93-2008《閥門零部件 扳手、手柄和手輪》[3]替代。根據“凡是不注明日期的引用文件，其最新版本適合用于本標準”的原則，應引用B/T1692的最新替代版本JB/T 93-2008（以下簡稱：JB93/T）。JB/T 93的第4.1條明確手輪使用材料為球墨鑄鐵或可鍛鑄鐵，或性能不低于以上材料的其他材料，具體牌號如表1所示。國家建筑標準設計圖集15S202《室內消火栓安裝》（以下簡稱：圖集15S202）第62頁：SNW65-III、SNZW65-III旋轉型減壓穩壓消的主要部件名稱及材質列表中標明手輪的材質為“灰鑄鐵”[4]。

表1 傘形手輪和平行手輪使用材料要求Table1 Requirementsfor handwheels material

根據鑄鐵牌號結構各字段含義，可知JB93/T對手輪材質性能最低要求為：抗拉強度不能低于330 MPa，伸長率不低于8%。

1.2 三種鑄鐵關鍵性能參數的差異

灰鑄鐵組織里的石墨形態以片狀存在，片狀石墨割裂基體引起應力集中，因此灰鑄鐵的強度低，脆性大，塑性低，力學性能較差。球磨鑄鐵組織里的石墨是以球狀存在的，球形石墨對基體的割裂作用降到最低，應力集中作用最小，故其強度很高，可以充分發揮基體的性能，且有一定的塑性和良好的韌性。而可鍛鑄鐵的石墨形態很細小，均散分布，力學性能較好，與鑄鋼可媲美。因此灰鑄鐵的塑性和力學性能要差于球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。國家標準GBT9439-2010《灰鑄鐵件》將灰鑄鐵分為HT100至HT3508個牌號，對應的抗拉強度Rm(強制性值)（min）及伸長率如表2所示[5]。

表2 灰鑄鐵抗拉強度和伸長率Table2 Tensilestrength and elongation of Gray cast iron

通過表2可知，現有灰鑄鐵所有牌號中的抗拉強度不能完全滿足球墨鑄鐵的技術參數，僅有HT350與牌號為KTH330KTH350的可鍛鑄鐵的抗拉強度參數基本相同。但在伸長率方面，灰鑄鐵僅為0.3%～0.8%，與球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵的8%～18%存在一個數量級的差異。顯然將灰鑄鐵與與球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵混用是不合適的，因此圖集15S202中將手輪材質定為灰鑄鐵不合適，應以GB3445為準。

2 關于手輪公差的要求

現行國家標準、行業標準對手輪公差等級的要求不統一，具體如下文所述。

2.1 公差等級的要求不統一

GB3445第5.6條：“手輪的型式和尺寸應符合JB/T1692的規定。手輪直徑應符合表4的規定。其尺寸的公差應符合GB/T1804 v級的規定。手輪輪緣上應明顯地鑄出表示開關方向的箭頭和字樣”。

JB/T 93在手輪結構形式圖中對手輪的孔的公差標記為H11，第4.2.2條規定：“未注公差尺寸的公差等級按GB/T1804-2000中規定的m級精度”。

2.2 兩個公差等級的差異

GB/T1804中v級精度是最粗等級，m級精度是中等等級[6]。H11的精度等級明顯高于v級精度。以線性尺寸的極限偏差為例，在手輪直徑120 mm的情況下m級精度與v級精度極限偏差數值的差異如表3所示。

表3 m級精度與v級精度極限偏差Table3 Comparison of limit deviationsbetween Mand V level precision

由表3可知對于直徑120 mm的手輪，m級精度與v級精度存在5倍偏差，GB3445中v級精度的要求過于寬松，應按JB/T 93要求提高至m級精度。

式中：m為測量靈敏度(cps/(μg/g))；Ib為背景X射線強度(cps)；t為背景的總測量時間(s)。

因此，GB3445第5.6條中關于手輪其尺寸的公差應符合GB/T1804 v級的規定是不合適的。建議修改為：“手輪的型式和尺寸及公差應符合JB/T93的規定。手輪直徑應符合表4的規定。手輪輪緣上應明顯地鑄出表示開關方向的箭頭和字樣”。

3 關于手輪驗收的要求

現行國家標準、行業標準對手輪公差等級的要求不統一，具體如下：

GB3445對手輪的檢驗主要依據第5.6條的要求，用通用量具測量手輪各部位尺寸，目測手輪外表。

JB/T 93除了對手輪各部位的尺寸有要求，還提供了手輪的參考重量。由于各種材料密度存在差異，通過檢測手輪重量這個參數，可以防止使用不合格材質加工手輪。

4 實際產品中存在的問題

經調查，部分消火栓生產廠家和經營單位產品質量意識不強，為追求經濟利益，違反GB3445的要求，使用鋼板沖壓制作的手輪，降低了消火栓的整體質量[7]。

由圖1、2可知鑄鐵手輪與鋼板沖壓手輪的外形存在多處差異。再通過圖3、4對比可知，鑄鐵手輪與鋼板沖壓手輪的方孔形式存在差異。鑄鐵手輪方孔與手輪是一體鑄造，轉動手輪的力通過輪輪轂直接傳遞到消火栓的閥桿上。而鋼板沖壓手輪的方孔是利用一截短方管焊接在沖壓件基體上，轉動手輪的力首先作用在沖壓件上，再通過焊縫傳遞到方管，最后由方管作用在閥桿上。而且為便于加工，沖壓件基體的鋼板厚度一般在1 mm左右，方管與沖壓件基體之間的焊接質量也比較粗糙。因此，鋼板沖壓手輪在使用的過程中容易出現轉方管松脫、基體變形的情況。相比與鑄鐵手輪，鋼板沖壓手輪的可靠性大大降低。使用鋼板沖壓成型的手輪存在隱患，如在火災情況下不能及時開啟消火栓，將會延誤滅火時機，釀成更大損失。

圖1 鑄鐵手輪Fig.1 Cast iron handwheels

圖2 鋼板沖壓手輪Fig.2 Steel stampinghandwheels

圖3 鑄鐵手輪方孔細部Fig.3 Thedetail of cast iron handwheels′ssquare hole

圖4 鋼板沖壓手輪方孔細部Fig.3 Thedetail of Steel stampinghandwheels′ssquarehole

5 解決辦法

（1）對于圖集15S202中手輪材質與JB/T 93不統一的地方，按照JB/T 93的要求進行修改。

（2）對于GB3445中關于手輪公差的要求與JB/T 93不一致之處，應按JB/T 93的要求進行標注和描述。

（3）對于實際產品中存在使用沖壓鋼板替代鑄鐵的情況，建議在GB3445中對消火栓手輪的質量驗收引用JB/T 93中手輪的材質和參考重量。并在產品認證、進場質量驗收環節加強對消火栓手輪使用材質和重量的檢測。

6 結語

室內消火栓是一個非常基礎，非常普通的消防設備，其整體質量和性能直接影響現場第一時間對火災的處置效果。在大力提倡提升制造業整體水平的今天，對于消火栓手輪的材質、基本尺寸的要求應更加細化。對于消火栓及手輪的質量控制措施應更能解決實際存在的問題。