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，是指管材、管件等元件及其相互間連接方式的總稱。在確立管道元件的材質和產品質量的前提下，連接方式是整個管道系統(tǒng)安全性、經濟性的關鍵所在。本文針對不銹鋼水管連接方式的多樣性，經過多年的研究和實踐，遵循卡壓式連接和焊接式連接的機理，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)內人士的關注與共鳴。

【關鍵詞】不銹鋼管；卡壓；焊接；連接特征；小卡大焊；研究探討；施工要點

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

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

我國建筑給水系統(tǒng)的不銹鋼水管的連接方式，非機械連接僅以焊接為主體，這與國外相一致；而機械連接，在卡壓連接的基礎上，至今已衍生十數種不同的連接方式，但從實施的工程案例來分析，仍以卡壓連接為主體。

依據我國不銹鋼水管十余年來（自《薄壁不銹鋼水管》CJ/T151－2001發(fā)布年計）的研究與實踐，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）已逐漸被用戶所認可。

1.卡壓式連接與焊接式連接簡析

1.1 卡壓式連接

1.1.1 卡壓式連接概述

我國的卡壓式連接，前后引進日本鉚樂哥式和德國按壓式連接的標準。它的機理是：管材與管件以及橡膠圈，通過外力作用在塑性變形的狀態(tài)下達到密封的目的。因此橡膠圈是決定密封性能的關鍵元件。

目前，卡壓式連接在國內不銹鋼給水管中，占有絕對的份額。市場上供應的產品，大致可細分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，見圖1。

1.1.2卡壓式連接特征

卡壓式連接是安裝相對簡捷、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，足以滿足建筑給水管道的承壓要求。作為卡壓式連接產品，管材與管件承口之間的間隙要求比較寬松，成品率高?？▔菏竭B接最誘人的特點還是安裝快捷、靈活，利用不斷改進的電動專用工具，更是省力。因此，一般熟練工都可以獨立安裝，并且工效高，安裝成本相對較低。

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

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、應用廣泛的一種連接方式，在特種設備（壓力管道）行業(yè)，金屬壓力管道幾乎全選用焊接連接。金屬管道在施焊過程中，管材與管件，經高溫熔焊和金屬原子間的重新結合，能形成渾然一體的“無泄漏接頭”[3]的連接。

針對管壁相對較薄的有縫不銹鋼水管，鎢極氬弧焊（簡稱TIG焊）正是一種最傳統(tǒng)、最實用的選項。目前國內從經濟性角度來評判，大致界定DN100及以下的管徑采用承插氬弧焊連接，大于DN100的管徑采用對接氬弧焊連接，見圖2。

1.2.2 焊接式連接特征

鑒于“金屬原子間的重新結合”，是焊接式連接的本質與機理，因此焊接接頭是一種承載能力相對較大、且不可拆卸的連接接頭。衡量連接接頭承載能力的強度指標，國標規(guī)定有耐壓試驗與拉拔試驗兩種[2]，根據焊接的機理，焊接接頭的耐壓力和拉拔力，無疑是大于機械連接接頭的。

焊接式連接的產品和施焊的要求，相對都比較嚴格。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；對接氬弧焊連接時，要保證管材之間或管材與管件之間的同心度。焊接式連接較機械連接麻煩些，安裝定額較高，對施焊人員的素質要求也比較高。另外，焊接過程應避免產生晶間腐蝕的傾向。

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

2.1.1 就理論上說，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焊是針對薄壁構件最理想的焊接方式。但在實踐過程中，我們歷年來調研了大批工程實例，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對。只有當壁厚隨著管徑增大而加厚時，新手們方能過關。這說明手工作業(yè)精于熟能生巧，管壁愈薄對施焊人員的要求也愈高。

2.1.2 通過對卡壓式連接施工現(xiàn)場的調研，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，施工質量也會受到一定的影響。

2.1.3 經過十幾年來對國內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，效果確實令人滿意；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，隨著管徑增大和管壁增厚，卡壓難度會隨之增高。這一點，業(yè)內人士在實踐活動中均有共識。

2.1.4 我國卡壓式連接最早來自日本的標準，歷年來筆者曾多次查閱日本JWWA G 115/116等新、老原版標準[4]，那些卡壓式連接的產品標準，最大管徑僅限于DN50，確實有其理論和實踐的雙重理由。

2.1.5 “金無赤金，人無完人”。面對不銹鋼水管各有千秋的連接方式和優(yōu)劣紛爭的現(xiàn)實，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，并在實踐中經受檢驗，很快得到了開發(fā)商與施工單位的關注。

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，卡壓這類薄壁管徑是得心應手的。

DN65 ～ DN100的管徑，選用承插氬弧焊連接為宜。一般說來，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量。而大于DN100的管徑，以選用對接氬弧焊連接為宜，因為大于DN100口徑的承插式管件，加工成本相對較高，而用對接氬弧焊連接，還能提高焊接接頭的強度和工作效率。

“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。直穿樓梯平臺的DN65立管用焊接式連接，進廚衛(wèi)的DN20支管用卡壓式連接。

理由：立管管徑相對較大，且每層只有三通位置的幾個接口，選用焊接式連接；而廚衛(wèi)內的管道管徑小，出水口多，布線拐彎抹角彎頭多，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，見圖3。

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

3. 卡壓式連接與焊接式連接的施工要點

3.1卡壓式連接施工要點

3.1.1 配管時，如用切割機配管，應去除管端的內外毛刺。

3.1.2 配管插入管件承口時，應檢查橡膠圈有否脫落與錯位。

3.1.3 橡膠圈是管道密封的關鍵元件。橡膠原料品種多，組分復雜，質量參差不齊，所以應選擇一定規(guī)模的橡膠制品單位進行加工，并按國標要求進行定期抽檢。

3.1.4 卡壓工具應根據自行產品的特點進行擇優(yōu)選用。宜采用電動專用卡壓工具，以容易判斷卡壓過程的適度與否，一般當兩個鉗口合縫時，正是卡壓過程完成之時。

3.2 焊接式連接施工要點

3.2.1 TIG焊要切記小電流、快速度的施焊原則。

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

3.2.3 焊接過程應防止晶間腐蝕的傾向，施焊時除了應遵循TIG焊的焊接工藝參數外，應對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[5]；宜采用管內通氬氣保護或采用“免充氬保護劑”的工藝。

4.結語

4.1 倡導“小卡大焊”組合連接方式，是針對卡壓式連接與焊接式連接固有特征所引發(fā)的優(yōu)勢與欠缺，揚長避短，創(chuàng)造最好的經濟效益。

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

4.3 卡壓式連接除上述D型、S型外，應擴延至“環(huán)壓”、“卡凸”等同樣既有理論依據，又有在工程中經受多年考驗的機械連接的方式。當然也包括創(chuàng)新的有成功實例的其它連接的方式。

4.4 包括卡壓式連接在內的所有含有橡膠圈的機械連接的管道，宜適當配置活接頭，以便必要時能節(jié)減維護費用。

【參考文獻】

[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)燃氣設計規(guī)范 條文說明 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. 北京：中國科學技術出版社，2003 868-869.

（作者單位：1.寧波市不銹鋼協(xié)會

2.寧波市華濤不銹鋼管材有限公司

3.中國兵器科學研究院寧波分院 ）

【中圖分類號】TU81

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2015）08-0065-03