探究薄壁不銹鋼管材及管件的選用

杜穎 李兵 邵曌 謝峰 曾睿

薄壁不銹鋼管材和管件作為現(xiàn)代材料科學(xué)發(fā)展的重要產(chǎn)物之一，因其自身外觀精美，且抗腐蝕性和耐用性具備較大的優(yōu)勢(shì)，屬于節(jié)能環(huán)保型的產(chǎn)品，已經(jīng)在國內(nèi)外的建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前薄壁不銹鋼管的連接方式有壓縮式管件等多種類型，并且在安裝上具有較為便利安全和可靠性較高等特點(diǎn)，顯著降低了壁厚成本，在未來有著更加廣泛的應(yīng)用前景[1]。

1.不銹鋼管材、管件的產(chǎn)品特點(diǎn)

不銹鋼管材即使經(jīng)過長期使用之后，其抗結(jié)垢性能仍然優(yōu)秀，其中所運(yùn)輸?shù)乃|(zhì)可以滿足現(xiàn)行的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)不銹鋼管材在經(jīng)過固溶處理之后，將其表面進(jìn)行酸洗鈍化處理，可以有效地提升其抗腐蝕性，其耐用性也會(huì)得到較大的提升。此外，相關(guān)試驗(yàn)證明，不銹鋼管材管件的結(jié)合強(qiáng)度是鍍鋅管材的兩倍，是銅管的三倍，但其重量卻僅有鍍鋅管材的1/3，為此不銹鋼管材和管件十分適用于高層建筑的管道工程建設(shè)。同時(shí)不銹鋼管材自身在熱傳導(dǎo)系數(shù)上有著較大的優(yōu)勢(shì)，其熱傳導(dǎo)系數(shù)僅為銅質(zhì)管材的1/25，受到熱脹冷縮的影響相對(duì)較小，并且在工程施工的過程中不銹鋼管材的使用可以在不產(chǎn)生任何污染物的前提下，最大化降低工程施工對(duì)于環(huán)境的影響，這種種優(yōu)勢(shì)都是其他類型管材不具備的。不銹鋼表面存在著一層較薄但堅(jiān)固的氧化膜，可以使得不銹鋼在任何水質(zhì)中都具備較高的耐腐蝕性，即使將之埋設(shè)到地下也能夠具備較為優(yōu)良的抗腐蝕性。也正因?yàn)椴讳P鋼管材和管件具備以上的優(yōu)秀產(chǎn)品特點(diǎn)，所以可以極大地降低厚壁以及安裝和運(yùn)輸成本。在自來水行業(yè)中使用的時(shí)候，適用于各種水質(zhì)且不會(huì)產(chǎn)生腐蝕和滲出物問題。此外，不銹鋼管材可以接受速度高達(dá)30m/s 的高速水流沖刷，即便是在高速水電站的導(dǎo)流不銹鋼管道中，不銹鋼管材管末端的水流速度高達(dá)60m/s，其使用壽命仍舊可以維持在100年左右，并且不需要進(jìn)行二次涂層保護(hù)。

2.薄壁不銹鋼管材及管件選用需要注意的點(diǎn)

2.1 管道直徑及連接形式

不銹鋼管材是當(dāng)前給水管道的主要管材。在室內(nèi)建筑特別是高層建筑工程中，絕大部分的漏水現(xiàn)象都發(fā)生在給水管道連接位置上，雖然當(dāng)前材料技術(shù)的持續(xù)發(fā)展催生出了許多的新型管材，但其中管材及管件的部分連接方式能夠應(yīng)用與否仍舊值得商榷。部分連接方式對(duì)于直徑較小的管道適用，但在直徑較大的管道中則會(huì)出現(xiàn)問題。比如，直徑超過70mm 的管道最為適用的連接方式就是焊接或者是法蘭，而直徑小于70mm 的管道最佳連接方式就是鉸牙。同時(shí)，材料選擇的合理與否會(huì)對(duì)管材、管件的使用壽命及造價(jià)產(chǎn)生直接的影響[2]。

2.2 管道的伸縮可撓性

任何事物都處于一種不停運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，管道在給排水工程應(yīng)用的時(shí)候，往往因?yàn)槭艿浇ㄖこ陶饎?dòng)、水流沖擊等因素的影響，出現(xiàn)一定程度的伸縮及形變。故此，在選用薄壁不銹鋼管材、管件的時(shí)候，需要全面考慮管材、管件連接位置的伸縮可撓性。從相關(guān)的研究結(jié)果看來，塑料材質(zhì)的管道因?yàn)樽陨砣犴g性相對(duì)較高，所以伸縮可撓性上不存在任何問題。同時(shí)，銅管為剛性密封方式，基本不具備伸縮可撓性。雖然薄壁不銹鋼管材、管件其連接方式也屬于剛性，但其可以通過使用與之相配套的伸縮可撓接頭，具備良好的伸縮可撓性，并且其連接位置出現(xiàn)松動(dòng)及泄漏問題的可能性也大幅度降低。

2.3 管道的耐沖擊性及拉拔力

當(dāng)前高層建筑呈現(xiàn)出一種規(guī)?；l(fā)展趨勢(shì)，比如一幢30 層高建筑，其高度就能夠達(dá)到100m 左右，在水分充滿整個(gè)水管的時(shí)候，其壓力數(shù)值就會(huì)達(dá)到10MPa。但當(dāng)前的建筑工程絕大部分使用的是變頻調(diào)速方式，水壓數(shù)值無法時(shí)刻得到保障。為此，在選用薄壁不銹鋼管材、管件的時(shí)候，則需要考慮二者連接位置的沖擊壓力數(shù)值。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)及研究數(shù)據(jù)看來，薄壁不銹鋼管材、管件的抗沖擊性能最為優(yōu)秀，其他的諸如不銹鋼復(fù)合管、鋁合金復(fù)合管等管材在相同的水壓沖擊數(shù)值下均出現(xiàn)了嚴(yán)重的泄漏問題。除此之外，管材、管件的生產(chǎn)制造只要完全遵循了生產(chǎn)工藝的要求，對(duì)二者單獨(dú)實(shí)施的強(qiáng)度和破壞試驗(yàn)都不會(huì)出現(xiàn)問題。但在二者連接到一起的情況下，二者的連接位置就是最為薄弱的地方。為此，在選用不銹鋼管材、管件的時(shí)候，需要對(duì)二者的連接位置進(jìn)行拉拔力測(cè)試，確保連接位置使用的連接方式可以滿足工程的實(shí)際需求[3]。

2.4 管道的扭曲性

在工程施工建設(shè)的過程中，施工人員往往會(huì)因?yàn)槭艿绞┕?chǎng)地、空間等多種因素的影響經(jīng)常性借助管材塑性忽視施工規(guī)范要求進(jìn)行施工。在這種情況下，薄壁不銹鋼管材、管件的選用需要考慮二者連接位置的扭曲性。為此，在選用薄壁不銹鋼管材、管件的時(shí)候，需要以工程在壓力等方面的要求作為基礎(chǔ)，針對(duì)接頭和管道在恒定壓力條件下進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，以此來保障薄壁不銹鋼管材、管件的扭曲性符合工程建設(shè)要求[4]。

3.不銹鋼管材、管件在國內(nèi)的應(yīng)用前景

建筑行業(yè)的相關(guān)推算數(shù)據(jù)顯示，我國每年對(duì)于管材的需求量約維持在50 萬km～60萬km，這其中住宅建筑室內(nèi)的冷熱水管需求量就達(dá)到了40 萬km。而不銹鋼管材、管件因其自身具備的良好的抗沖刷性以及耐腐蝕性能得以在建筑工程的冷熱水管建設(shè)中廣泛應(yīng)用，并且在未來我國城市化進(jìn)程快速發(fā)展的過程中，不銹鋼管材管件的應(yīng)用范圍必將得到進(jìn)一步的推廣。此外，當(dāng)前國內(nèi)的一線城市開始深入推廣管道直飲水，而在直飲水管道的選擇中，不銹鋼管材無疑是第一選擇，主要是因?yàn)椴讳P鋼管材在運(yùn)輸水分的過程中不會(huì)產(chǎn)生任何的腐蝕以及滲出物問題，也就不會(huì)對(duì)自來水質(zhì)產(chǎn)生任何的不利影響，為不銹鋼管進(jìn)一步普及發(fā)展和應(yīng)用提供了社會(huì)環(huán)境基礎(chǔ)。同時(shí)，我國雖然在不銹鋼管的研究方面起步時(shí)間相對(duì)較晚，但經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的不銹鋼管材、管件質(zhì)量已經(jīng)可以與國際知名品牌比肩，并且當(dāng)前國內(nèi)建筑工程管道基本開始選擇國產(chǎn)的不銹鋼管，在我國材料科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，薄壁不銹鋼管材、管件質(zhì)量和類型也會(huì)逐漸提高及豐富[5]。

4.我國不銹鋼管材、管件發(fā)展中需要解決的問題

4.1 價(jià)格問題

不銹鋼管材、管件在普及和發(fā)展過程中需要解決的第1 個(gè)問題就是價(jià)格問題。不銹鋼管的價(jià)格和銅管屬于同一個(gè)層次，而不銹鋼管本身的價(jià)格與其壁厚之間有著較為緊密的關(guān)聯(lián)，這也是當(dāng)前薄壁不銹鋼管研發(fā)應(yīng)用得以重視的主要原因。薄壁不銹鋼管材的開發(fā)極大地降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造成本，為不銹鋼管進(jìn)一步在日常生活中普及應(yīng)用提供了條件。當(dāng)前有些人認(rèn)為不銹鋼的價(jià)格處于一種較高的狀態(tài)，其實(shí)從本質(zhì)上來看，居家建筑內(nèi)使用的水管和連接件的材料價(jià)格維持在1500 元～2000 元左右，相比于當(dāng)前的優(yōu)質(zhì)鋁塑復(fù)合管以及PP-R 塑料管的市場(chǎng)價(jià)格要高出10%～15%左右，但卻比薄壁的銅質(zhì)管道價(jià)格較低。但以現(xiàn)在的人民收入水平和生活質(zhì)量條件來衡量，這一價(jià)格是完全可以接受的。同時(shí)還需要注意的一點(diǎn)是，在整個(gè)居家的裝修工程費(fèi)用中，管材費(fèi)用所占比例維持在3%～5%，但薄壁不銹鋼管材的使用，能夠免除了其他管道可能會(huì)帶來的滲漏腐蝕等諸多問題。隨著現(xiàn)如今材料科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，薄壁不銹鋼管的應(yīng)用則很好地解決了人們對(duì)于不銹鋼材料的價(jià)格爭(zhēng)議。

4.2 連接問題

不銹鋼管材、管件應(yīng)用發(fā)展需要解決的另一個(gè)難題就是技術(shù)連接，主要是因?yàn)椴讳P鋼管的連接方式對(duì)其經(jīng)濟(jì)性、可靠性有著決定性的影響。就當(dāng)前的不銹鋼管材、管件發(fā)展?fàn)顩r來看，壓縮式、壓緊式、活接式法蘭連接等都是不銹鋼管最為常見的連接方式。這些連接方式因原理層面存在差異，導(dǎo)致其實(shí)際的使用范圍各有側(cè)重，但其中的絕大多數(shù)在安裝工作上較為便利且可靠性較高。在連接薄壁不銹鋼管中所使用的密封圈材質(zhì)都是符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求的硅橡膠、丁腈橡膠等，很好地降低了管道使用環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的滲漏問題發(fā)生率。但需要注意的一點(diǎn)是，國內(nèi)當(dāng)前的薄壁不銹鋼管生產(chǎn)廠家在連接方式上存在著較大的差異，導(dǎo)致薄壁不銹鋼管整體的售后服務(wù)水平?jīng)]有做到緊跟時(shí)代發(fā)展的潮流。雖然當(dāng)前薄壁不銹鋼技術(shù)已經(jīng)在連接方式上得到了巨大的發(fā)展，但市場(chǎng)占有率仍舊較低。

5.總結(jié)

薄壁不銹鋼管的應(yīng)用，在降低不銹鋼產(chǎn)品價(jià)格的同時(shí)，保證了較高的抗沖刷性和耐腐蝕性，與其他材質(zhì)的管道相比，在熱傳導(dǎo)系數(shù)、重量等方面也具備著較大的優(yōu)勢(shì)，值得在建筑工程等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。