?摘?要?根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》引入新型管材的規(guī)定,薄壁不銹鋼管在燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用已初露端倪。本文在介紹不銹鋼管的綜合性能和安全性判別后,著重闡釋了薄壁不銹鋼管采用承插焊的連接技術(shù)與安全性的關(guān)系。
關(guān)鍵詞?薄壁不銹鋼管?綜合性能?安全性判別?承插焊連接
?眾所周知,任何一種管材的研發(fā)和應(yīng)用,其性價(jià)比的評判都應(yīng)以連接技術(shù)(管件型式和連接方式)為基礎(chǔ)。如果說,我國建筑給水薄壁不銹鋼管應(yīng)用十年來,是仿效國外謀求衛(wèi)生性人體健康第一和使用壽命周期成本最低為目的,那么,薄壁不銹鋼管進(jìn)入燃?xì)忸I(lǐng)域,追求的是安全性能第一,其次才是壽命周期成本的問題。
1? 燃?xì)庥帽”诓讳P鋼管安全性判別
《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》所稱的特種設(shè)備,是指涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道等[2];作為壓力管道之一的燃?xì)夤?,理?yīng)將安全性列為首位。
1.1產(chǎn)品與生產(chǎn)企業(yè)的選擇
1.1.1產(chǎn)品原材料性能的認(rèn)定
國外建筑給水管和燃?xì)庥玫谋”诓讳P鋼管,其原材料以奧氏體不銹鋼中06Cr19Ni10/022Cr19Ni10和06Cr17Ni12Mo2/022Cr17Ni12Mo2(民間俗稱304/304L和316/316L)為主,但目前基本上不再選用304牌號了。在我國薄壁不銹鋼管的應(yīng)用不過10年時(shí)間,且多以304為主。近年來才開始向304L拓展,原因在于304L超低碳材質(zhì)的焊接性能遠(yuǎn)好于304,這對保證薄壁型焊接管的質(zhì)量和使用壽命及安全性十分重要。
1.1.2原材料供應(yīng)商的認(rèn)定
同一牌號的國產(chǎn)材料與發(fā)達(dá)國家進(jìn)口材料在質(zhì)量上存在著差異,主要表現(xiàn)在因熱處理水平的高低而導(dǎo)致材料機(jī)械性能的差異。國產(chǎn)大型企業(yè)與中小型企業(yè)出廠的材料質(zhì)量上也存在著差異,除上述機(jī)械性能差異外,有的材料因含Ni量不足或脫C、P、S等不善也會影響材料的耐蝕性能。所以宜采購日、韓等國進(jìn)口的坯料或國內(nèi)寶鋼、太鋼等大型企業(yè)的原材料,以保證薄壁不銹鋼管的性能。
1.1.3管材管件同步生產(chǎn)原則的認(rèn)定
管材與管件宜選用由同一廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品,以避免不同廠家因材質(zhì)的差異或配合公差的不同而影響整個(gè)管道的質(zhì)量。
1.1.4企業(yè)資質(zhì)的認(rèn)定
對于薄壁不銹鋼管,一般應(yīng)選擇資質(zhì)、信譽(yù)好的企業(yè)的產(chǎn)品。ISO9001和ISO14001質(zhì)量和環(huán)保的雙認(rèn)證是對國內(nèi)企業(yè)起碼的要求,去年國家開始重新核審的高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)能反映一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。
1.1.5企業(yè)專業(yè)認(rèn)證的認(rèn)定
輸送可燃、易爆的燃?xì)饨橘|(zhì)的管道,且壓力≥0.1MPa,公稱直徑大于25mm的管道,稱之為壓力管道[3]。生產(chǎn)壓力管道的廠家,都應(yīng)遵循國務(wù)院第549號令“特種設(shè)備安全監(jiān)察條例”的精神,必須按TSG D 2001 “壓力管道元件制造許可規(guī)則”和TSG D 7002“壓力管道元件型式試驗(yàn)規(guī)則”接受審核,并通過中華人民共和國特種設(shè)備(壓力管道)制造許可的認(rèn)證,即TS認(rèn)證。這是一項(xiàng)企業(yè)為確保產(chǎn)品質(zhì)量安全的專業(yè)性的認(rèn)證,切不可忽視。
1.2薄壁不銹鋼管連接技術(shù)的選擇
1.2.1薄壁不銹鋼管連接技術(shù)的分類
薄壁不銹鋼管的連接技術(shù),國內(nèi)外都分為機(jī)械連接和非機(jī)械連接兩大類。機(jī)械連接包括壓縮式、卡壓式等,其現(xiàn)場安裝比較簡便,主要依靠橡膠圈達(dá)到密封的目的;非機(jī)械連接則以焊接式為主體。壓力管道目前幾乎100%用焊接連接,目前國內(nèi)給水管道的焊接連接,管徑小于等于DN100的以承插焊為主,管徑大于DN100的以對接焊為多,這已成為目前業(yè)內(nèi)人士的共識。詳見表1。
1.2.2薄壁不銹鋼管連接技術(shù)性能比較
常見薄壁不銹鋼管連接方式的技術(shù)性能比較見表1。
表1? 若干連接技術(shù)性能比較
型式 | 國際上統(tǒng)稱 | 連接原理 | 適用范圍 | 性能簡析 | 備注 |
? ? ? 機(jī) ? 械 ? 連 ? 接 | ? 壓縮式 ? | 壓縮式 | ? 螺紋壓縮膠圈連接 | ? ≤DN50 明裝、暗敷 | ?可拆卸,適用管徑 ?范圍窄; 橡膠圈(會過早失效)與不銹鋼非同壽命 | 尋求長壽密封圈 |
? 卡壓式 ? 環(huán)壓式 ? ? | 嵌壓式 | 使管材管件橡膠圈產(chǎn)生變后連接 | ≤DN100明裝、暗敷 | ?安裝便捷,卡壓效果隨管徑增大而下降; 適用管徑范圍窄, ?橡膠圈(會過早失效)與不銹鋼非同壽命 | ? 改進(jìn)專用工具 尋求長壽密封圈 ? |
推進(jìn)伸縮可撓式 | 推進(jìn)式 | 螺紋推緊連接 | ? ≤DN60明裝、暗敷 | ?防震、抗基礎(chǔ)下沉能 ?力強(qiáng),成本高,適用 ?管徑范圍窄; 橡膠圈(會過早失效 ?與不銹鋼非同壽命 | ? 降低成本 尋求長壽密封圈 ? |
非機(jī)械連接 | 對接焊 | 焊接式 | 氬弧焊或手工電弧焊屬“無接頭連接” | ≥DN125明裝、暗敷 | 適用管徑范圍廣,安裝相對較麻煩 | 須嚴(yán)格按焊接工藝 要求 |
承插氬弧焊 | 氬弧焊,屬“無接頭連接” | ≤DN100明裝、暗敷 | 適用管徑范圍廣,安裝簡易程度介于手工電弧焊焊和機(jī)械連接之間 | 須嚴(yán)格按焊接工藝要求 |
2? 薄壁不銹管管承插焊連接技術(shù)
2.1承插焊連接技術(shù)概念
承插式和對接式都是管道常見的連接方式。承插焊連接,是將傳統(tǒng)的承插式管道連接與焊接式管道連接有機(jī)地結(jié)合,將薄壁不銹鋼管插入管件承口,用鎢極氬弧焊(簡稱TIG焊)熔焊焊接成本體一色的管道,是一種“無接頭連接”的連接技術(shù)。在燃?xì)忸I(lǐng)域被稱為“無泄漏接頭”連接[4],值得推廣。
2.2承插焊連接技術(shù)特點(diǎn)
2.2.1連接安全可靠
管材管件采用TIG焊焊接,能克服普通機(jī)械連接中密封橡膠圈易老化的通??;其焊接接頭的耐壓力、拉拔力比普通機(jī)械連接大得多,詳見表2。
2.2.2施焊相對簡單
承插焊管材管件在焊接時(shí)不需填加焊絲,既省卻焊了接輔料、又提高了焊接速度,能保證TIG焊焊接薄壁件的高質(zhì)量,也避免了手工電弧焊的復(fù)雜性。
2.2.3應(yīng)用范圍廣泛
薄壁不銹鋼管明裝、暗敷(直埋式或非直埋式)兩相宜,特別適合較復(fù)雜場所的安裝。
如:嵌墻管(直埋式、需加塑覆)——無接頭連接,零維修;
外墻管、管道井立管(非直埋式)——強(qiáng)度高、剛度大,無接頭連接,零維修。
2.2.4安全性好,屬無泄漏接頭
“無泄漏接頭”這一術(shù)語來自國家標(biāo)準(zhǔn)“城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范”,原文是“薄壁不銹鋼管采用承插氬弧焊式管件屬無泄漏接頭連接,與卡壓、卡套等機(jī)械連接相比較具有明顯優(yōu)點(diǎn),故推薦使用”[4]。
2.3承插焊連接強(qiáng)度測試
按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,管道連接的強(qiáng)度能否滿足工程使用要求,應(yīng)由其耐壓試驗(yàn)和拉拔等試驗(yàn)來判定,并需以擁有國家相關(guān)資質(zhì)的測試單位的檢驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)。
2.3.1承插焊連接的耐壓試驗(yàn)
按GB/T19228.1《不銹鋼卡壓式管件》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,耐壓試驗(yàn)要求為2.5MPa,而承插焊連接進(jìn)行連接試驗(yàn)之一的壓力試驗(yàn)時(shí)能承受4.0~10MPa的壓力。已經(jīng)大大高于標(biāo)準(zhǔn)要求,其具體指標(biāo)見見表2。
2.3.2承插焊連接的拉拔試驗(yàn)
同樣按GB/T19228.1國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接試驗(yàn)之二的拉拔試驗(yàn),其拉拔力為機(jī)械連接方式的3倍左右,其具體指標(biāo)見表2。