建筑給水管道連接技術綜述

樂啟夏

0 引言

隨著有機化學工業(yè)的發(fā)展和人們對供水水質(zhì)要求的日趨提高，一批新型的建筑給水管材相繼涌現(xiàn)并得以推廣應用，相應的管道連接技術也得到很大的發(fā)展，從傳統(tǒng)鍍鋅鋼管的螺紋連接、焊接、法蘭連接到新型塑料給水管的粘接連接、熱熔連接，以及薄壁不銹鋼管的冷擠壓連接，管道的連接技術伴隨著新型給水管材的出現(xiàn)不斷地改進和發(fā)展。

1 建筑給水管道的連接方式

1.1 螺紋連接

螺紋連接也稱絲扣連接，主要是通過內(nèi)外螺紋把管子與管件連接起來，連接時在內(nèi)外螺紋之間加上適當?shù)奶盍线M行密封，填料一般用油麻和白厚漆(俗稱鉛油)或聚四氟乙烯生料帶。由于加工螺紋時削弱了管道的強度，螺紋連接對管材的強度要求較高，管壁不能太薄，主要應用于金屬管的連接，如焊接鋼管、鋼塑復合管、涂塑鋼管、不銹鋼管等。

螺紋連接操作簡單，安裝簡易，是最早、最成熟的管道連接形式之一，但螺紋加工比較耗工耗力，需要專門的套絲機具，工程中常用于DN≤100mm鋼管的連接。

1.2 焊接

1)手工電弧焊，是熔焊中最基本的一種，它是利用局部加熱使連接處的金屬熔化再加入填充金屬(或不加入)而結(jié)合的方法，適用于各種鋼材的焊接，工程中主要用于鋼管與鋼管的焊接、鋼管與鋼制法蘭的焊接。

2)氣體保護焊，在焊接過程中，為獲得性能良好的焊縫，必須設法保護焊接區(qū)，防止空氣中有害氣體(氧、氮等)侵入，氣體保護焊根據(jù)保護氣體不同可分為氬弧焊、氦弧焊和二氧化碳氣體保護焊等。在工程中氬弧焊接常用于薄壁不銹鋼管的連接。

3)釬焊，是用比母材(焊件)熔點低的釬料和焊件一同加熱，使釬料熔化(焊件不熔化)后潤濕并填滿母材連接的間隙，釬料與母材相互擴散形成牢固連接的方法。工程中釬焊連接常用于薄壁銅管的連接。

管道焊接具有接頭牢固緊密，不易滲漏的優(yōu)點，但操作工藝復雜，需要專門焊接設備，對操作工人要求較高，要求工人具有焊工操作技能方能保證焊接質(zhì)量，施工中易引起火災和環(huán)境污染。

1.3 法蘭連接

法蘭連接是把固定在兩個管口上的一對法蘭，中間加入墊片(如橡膠墊片、塑料墊片)，然后用螺栓拉緊，使其成為一個嚴密整體的一種可拆卸接頭。法蘭按材質(zhì)分為鋼法蘭、鑄鐵法蘭、塑料法蘭等，鋼法蘭與管子連接方式有螺紋、平焊、對焊等，塑料法蘭與管子連接和管材有關，有粘接、熱熔連接等。

法蘭連接施工方便，連接簡單，是一種可拆卸連接方式，一般用于較大管徑鋼管、球墨鑄鐵管、PVC-U塑料管的連接，工程中法蘭連接常用于泵房給水管道的連接，以及管道與帶法蘭的閥門或設備的連接。

1.4 溝槽式連接

溝槽式連接是卡箍連接的一種，屬于柔性連接，并可拆卸。它的接頭由卡箍件、墊圈和緊固件組成，安裝前先用滾槽機在管子端口分別滾上一圈寬約8mm，深約2mm溝槽，然后套上密封墊圈，再將卡箍件卡在管子的溝槽上，擰緊螺栓、螺母等緊固件即可。溝槽式連接具有操作簡單，省工省力和良好的自密封的優(yōu)點，需要有專用滾槽機、專用開孔機等機具，工程中常用于消防給水系統(tǒng)中DN≥100mm鋼管的連接。

1.5 粘接連接

粘接連接是在管子和管件承口表面涂抹膠粘劑，使二者表面的分子之間產(chǎn)生相互擴散溶解產(chǎn)生粘連作用，固化后成一整體。粘接連接主要用于塑料管，如硬聚氯乙烯管(PVC-U)、氯化聚乙烯管(CPVC)和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯管(ABS)的連接。它不需要專門的連接機具，安裝簡便。

1.6 熱熔連接與電熔連接

熱熔連接與電熔連接都是通過加熱使管子與管件相互熔融并連為一體，熱熔連接是用專用加熱工具加熱，電熔連接是用內(nèi)埋電阻絲的專用電熔管件與管子或管件的連接部位緊密接觸通電，通過內(nèi)埋的電阻絲來加熱。這兩種連接方式主要用于無規(guī)共聚聚丙烯管(PP-R)、聚乙烯管(PE)和聚丁烯管(PB)等塑料管的連接。熱熔連接接頭嚴密可靠，連接簡便，包括熱熔承插連接、熱熔對接、熱熔鞍型連接，熱熔承插連接適用于較小管徑(DN≤63mm)管子管件的連接，熱熔對接用于較大管徑(DN≥63 mm)管子管件的連接，熱熔鞍型連接曾在城鎮(zhèn)供水聚乙烯管道連接中使用，現(xiàn)較少用。

電熔連接安裝方便、快捷，但管件價格較高，適用于不方便使用器具進行熱熔，或熔接要求高的場合，在城鎮(zhèn)供水聚乙烯管道維修中使用較為普遍。

1.7 卡套式連接

卡套式連接的連接件由具有陽螺紋和倒牙管芯的主體、金屬緊箍環(huán)和鎖緊螺帽組成。管芯插入管道后，擰動鎖緊螺母，將預先套在管道外的金屬緊箍環(huán)束緊，使管內(nèi)壁與管芯密封，起到連接作用?？ㄌ资竭B接具有安裝快捷、方便、可拆卸的優(yōu)點，但管件一般用高強度黃銅鍍鎳或不銹鋼材料制成，價格高，管件的內(nèi)徑變小，水流局部水頭損失大。它主要用于較小管徑的鋁塑料復合管(PAP)、交聯(lián)聚乙烯管(PE-X)明裝管路的連接。

1.8 冷擠壓連接

冷擠壓連接是一種新型的連接方式，實質(zhì)上是利用金屬材料自身的有效剛性，通過專用工具對管接頭施加一定的壓力，使管接頭產(chǎn)生塑性變形，密封材料(橡膠密封圈)填滿接頭與連接管道之間的縫隙，從而實現(xiàn)管道的連接。冷擠壓連接主要用于薄壁金屬管道的連接，如薄壁不銹鋼管、鋁塑復合管等。

冷擠壓連接包括卡壓式、雙擠壓式、內(nèi)卡壓式、卡環(huán)式、環(huán)壓式、鎖擴式、卡凸式等等。它具有安裝快捷方便的優(yōu)點，但安裝時需專用緊壓工具，密封材料的使用壽命決定管道連接的壽命。

1.9 橡膠圈承插連接

橡膠圈承插連接是在管道承插口的止封口上放入富有彈性的橡膠圈，然后施力將管道插入，形成一個能適應一定范圍內(nèi)的位移和振動的封閉管接頭，屬柔性連接，一般用于室外較大管徑(DN≥100mm)PVC-U給水管、球墨鑄鐵管、鋼筋混凝土管等的連接。

2 建筑給水管道的連接機理

2.1 熔焊連接

熔焊連接包括金屬管的焊接和塑料管的熱熔連接和電熔連接。這類連接技術的特點是管材與管件熔(焊)為一體，接頭嚴密性高，能保證管道的使用壽命。熔焊連接需要專門設備，操作工藝較復雜，對操作工人要求較高，金屬管的焊接更是要求操作工人具有焊工技能。塑料管粘接連接的連接機理與熔焊連接相似，通過粘膠劑使管子與管件粘成一體。

2.2 機械壓接

機械壓接包括法蘭連接、溝槽式連接、卡套式連接、橡膠圈承插連接和冷擠壓連接等。機械壓接技術的特點是通過機械外力壓緊連接件，使連接件間填充的密封材料受壓變形產(chǎn)生密封效果，密封材料(橡膠圈)是保證接頭嚴密性的極為重要的因素。機械壓接連接較簡便，施工速度快，但管道的嚴密性較差。

螺紋連接的連接機理與機械壓接相似，也是通過帶外螺紋管道與帶內(nèi)螺紋的管件擰緊產(chǎn)生機械外力，所不同的是密封的材料不是具有彈性的橡膠圈，而是纏繞在螺牙表面的絲狀物。

3 各種連接技術在工程中的應用情況

3.1 生活給水管

在20世紀90年代推廣使用塑料給水管初期，PVC-U給水管作為最早出現(xiàn)的替代鍍鋅鋼管的塑料管材，以其施工簡便，造價低廉等優(yōu)點，曾被廣泛使用。但人們擔心管材會有PVC單體及添加劑滲出，也擔心膠粘劑會影響水質(zhì)，現(xiàn)在已較少作為生活給水管使用，常作為非飲用水管道。

PP-R給水管作為一種環(huán)保型管材，具有優(yōu)良的耐熱性及較高強度的優(yōu)良性能，而且生產(chǎn)成本較低。這種管材采用熱熔連接，施工工藝簡單，施工質(zhì)量容易得到保證，現(xiàn)已成為建筑物內(nèi)生活給水系統(tǒng)中最主要的給水管材。PAP給水管或PEX給水管的卡套式、卡壓式連接由于必須使用專用的金屬管件進行連接，加上PAP給水管或PEX給水管直徑限于較小的范圍，工程中無法推廣應用，一般用于所需管接頭較少的給水管段，如多層住宅水表箱集中設在底層時，從水表至用戶的給水管段。

3.2 消防給水管

鋼管目前仍是作為建筑內(nèi)消防給水管唯一的管材，小管徑的一般采用螺紋連接，較大管徑的采用溝槽式連接。

3.3 熱水管

熱水管不但要求管材具有耐熱性，管道接口材料也要具有耐熱性，工程中熱水管的連接技術有PP-R的熱熔連接，薄壁銅管的釬焊連接、薄壁不銹鋼管的承插氬弧焊連接和冷擠壓連接等。PAP給水管或PEX給水管也可作為熱水管，還是受其專用金屬管件的限制，無法推廣應用。

3.4 小區(qū)給水管

小區(qū)埋地給水管的管徑一般較大，PVC-U給水管、球墨鑄鐵管較多采用橡膠圈承插連接，PE給水管一般采用熱熔對接。埋地給水管最好采用柔性接口，以適應外部環(huán)境的變化。

4 存在的問題

薄壁不銹鋼管有著其他金屬管、塑料管無法比擬的優(yōu)越性能，但價格高，之前僅作為直飲水管和熱水管的管材。近年來由于擠壓式連接技術的不斷改進，使得薄壁不銹鋼管的管壁更薄了，大大降低了管材的生產(chǎn)成本，使薄壁不銹鋼管在工程中推廣應用成為了可能。但目前薄壁不銹鋼管連接方式有 20余種之多，單就國家標準設計圖集 04S407-2建筑給水金屬管道安裝?薄壁不銹鋼管收錄了 12種連接方式。生產(chǎn)廠家各自為陣，生產(chǎn)的薄壁不銹鋼管的連接方式也各不相同，以致于設計人員難以進行選用，安裝工人很難熟悉每種連接方式的施工操作，必將影響管道的連接質(zhì)量。

薄壁不銹鋼管連接方式過多、過雜，制約了它在工程中的推廣應用。國內(nèi)薄壁不銹鋼管廠家應打破技術壁壘，互通有無，行業(yè)部門應牽頭組織對薄壁不銹鋼管的連接技術進行規(guī)范，共同促進薄壁不銹鋼管在工程中的推廣應用。

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