中建二局第三建筑工程有限公司西南分公司 四川省成都市 610000
摘要：本文以具体工程施工为基础，对薄壁不锈钢管道的不同连接方式进行分析对比，总结其优缺点，对不同形式的不同适用情况进行分析。对于类似工程不同施工安装方式的确定及选型具有一定的指导参考意义。
关键词：薄壁钢管施工；机电安装
1 工程概况
西部国际金融中心项目位于成都市锦江区东大街，总建筑面积为29.3万㎡，由4栋超高层建筑组成，是集办公、商业、酒店、住宅四大功能于一体的超高层综合性建筑。1#主塔楼共56层，高度240.85m；2#银行楼共39层，高度169.95m；3#住宅楼共46层，高度148.10m；4#住宅楼共47层，高度149.55m。本工程为整体地下室，共5层，采用筏板基础。1#、2#楼为框架核心筒结构，结构造型复杂呈倾斜内收形式，外墙为玻璃幕墙；3#、4#楼为剪力墙结构，外墙为铝板幕墙。
薄壁不锈钢管具有安全耐用、环保卫生、价格合理等优异的综合性能，已大量应用于建筑给水和直饮水管道。管道的躯干是由管材组成的，而管材是依赖管件连接而成的，因管件型式的多样，才有不同特色的连接方式，因此，本工程主要对它的连接方式进行分析研究，探索分析不锈管的连接技术，对施工现场尽快工期、提高安装质量具有显见的现实意义。
薄壁不锈钢管适用范围比较广，给水系统、消防系统、水处理设备系统等均可以采用，明装、暗敷，在管道井、嵌墙等复杂场合均可以安装使用。
2薄壁不锈钢管管道连接背景
2.1常用管道连接
管道连接，由于生产工艺要求、管道材质、施工情况等多种因素的不同，出现了尽可能最佳应对的各种连接方式。目前国内常用连接方式，主要有机械连接和非机械连接两种，机械连接又分：单卡压连接、双卡压连接、环压连接；非机械连接分：承插焊接和对口焊接。
2.2国外不锈管管道连接
厚壁不锈管的连接技术，主要有螺纹连接、法兰连接、焊接连接三种方式，应用以工业管道为主，其管件型式相对比较简单。
2.3??国内薄壁不锈管管道连接
我国薄壁不锈管连接技术的开发，在借鉴国外标准同时，结合自身专利，其产品可谓缤纷多彩。据笔者调研，国内同样有机械连接（双卡式、活接螺纹式、卡压式、环压式、推进伸缩可挠式）和非机械连接（对接焊、承插氩弧焊），还有复合式连接方式，另外独创的派生系列也很多。
薄壁不锈钢管管道连接方式确定
3.1薄壁不锈钢管管道连接方式对比分析
本工程主要对国内的连接方式的原理、适用范围、性能、连接方式进行列表对比分析，
现选机械和非机械连接若干种，按收集的资料汇总见表，见下表1：
3.2机械连接（卡压式、卡环式、双卡压式、推进伸缩可挠式）原理及优缺点
3.2.1卡压式、卡环式、双卡压式连接原理
卡压式、卡环式、双卡压式连接原理相同，都是用专用卡钳压紧使配管、管件和橡胶圈受到径向力而达到紧固和密封的效果。为弥补单卡压大管（ND50-DN100）卡压后径向受力不匀以致漏水的弊端，有些厂家又采纳在环缝上用点焊方式，由此也增大了接头的耐压力和拉拔力。双卡压式也主要是为了增加连接后的密封性与耐压力和拉拔力。
推进伸缩可挠式连接原理，配管插入管件承口，紧固内螺母，通过挤压环使密封圈受压起密封作用的连接方式，见图1、2。其原理与国外的推紧式类同。
图1 管井内推进伸缩可挠式连接方式 图2 推进伸缩可挠式连接节点
表1 薄壁不锈钢管的连接方式对比分析表
优化方案：1）设置“一字型”以及“T字型”
本工程采用优化方案，进行超高层建筑群的结构竖井大型空调管道安装及保温施工。
3.2.2机械连接方式的优、缺点概述
本工程根据现场实际应用情况，总结以上机械连接的优、缺点如下：
优点为：小口径管（DN15~DN25）安装速度快，安装方式简单，对安装工人素质要求不高。
缺点为：1）在热水系统内使用，橡胶密封圈的老化寿命要比金属材料短很多；
2）大口径规格（DN50~DN100）安装后的承受拉拔力不够强（有部分接口出现拉脱开现象）；
3）维修麻烦，有接口处出现漏水情况只能锯断后更换；
3.3非机械连接（氩弧焊接式（坡边承口熔接式、对焊连接）原理及优缺点
3.3.1非机械焊接连接原理
薄壁不锈管连接可分承插焊式和对焊式两类型。
① 承插焊式连接，由配管插入管件承口，用钨极氩弧（TIG）熔焊焊接成本体一色的通称“无接头连接”的连接方式。众所周知，承插式、焊接式都是管道常见的连接方式，在此吸取了传统的承插式管道连接和焊接式管道连接两者之长，并进行有机的结合，以适应不锈钢良好的焊接性能。“无接头连接”的连接方式见下图3、图4。
② 对焊连接，由配管与管件对接或配管间对接，用TIG焊熔焊焊接成“无接头连接”的连接方式。对于管壁较厚的配管和管件，端口应先坡口，以TIG焊为好，如需多道施焊时，也应TIG焊打底，其余各层允许采用焊条电弧焊。
图3 管井内无接头连接整体效果 图4 无接头连接节点
3.3.2非机械连接方式的优、缺点概述
优点为：
1）它吸收了环压式、卡压式等机械连接同时借鉴了铜管与塑料管管件有承口插入的简便优点，同时吸取了传统的不锈钢氩弧焊接方式；
2）避免了不锈钢和橡胶圈不同寿命（后者会过早失效）的棘手问题，不锈钢材料与建筑同寿命是指不锈钢本身，而由于机械连接里面是依靠橡胶作为密封材料，橡胶材料与不锈钢材料的寿命肯定是不同的，橡胶材料的更换是无法避免的。而坡边承口熔接式是不锈钢管与件直接溶“死”，没有其他辅助材料在里面，因此才可以真正称为免维护，免更换；
3）施工更加简单快捷：由于每个管件均设计有承口及延伸坡边，因此一人就可以操作.本体熔接（无须添加焊料），时间更短；
4）属通称“无接头连接”的连接方式，本体熔接，无须添加焊料，连接部位直接溶“死”，避免了因机械连接松动的隐患。如房屋沉降、水锤震动等因数造成漏水；
5）维护和补救比较简单，无须锯断不锈钢管，只需要在漏水点补焊即可。
6）经耐压、气密、拉拔和负压等试验，其各项数据表明，管件连接强度和密封性能等，较机械连接方式具有明显的优势；
7）适用范围广，除明装、暗敷外，在管道井、嵌墙等复杂场合，“无接头连接”更具有特殊优势。
缺点为：小口径规格DN15~DN40相比较机械连接速度慢，对安装工人技术素质较高。
3.4薄壁不锈钢管管道连接方式确定
项目部从施工工期、成本分析、安装连接质量、结合优缺点比较综合考虑，决定对薄壁不锈钢管管道采用两种方式综合运用的模式进行安装施工：因小口径管（DN15~DN40）采用环压连接方式有安装速度快，安装方式简单，对安装工人素质要求不高等优点所以小口径规格DN15~DN40采用环压连接；因承插焊接方式每个管件均设计有承口及延伸坡边，因此一人就可以操作.本体熔接（无须添加焊料），时间更短；该连接方式，本体熔接，无须添加焊料，连接部位直接溶“死”，避免了因机械连接松动的隐患。如房屋沉降、水锤震动等因数造成漏水；所以本项目所有管井内立管和DN50规格以上规格的薄壁不锈钢管均采用焊接式连接。
4.薄壁不锈钢管道环压连接流程及施工要点
4.1薄壁不锈钢管管道连接流程及要点
薄壁不锈钢管管道连接流程：管道安装前准备工作→下料断管→预装密封圈→管道放入钳口→定位→合上钳口，插销加压→读查压力表→泄压→检查压接部位质量
4.2薄壁不锈钢管管道施工要点
管道安装前准备工作：先检查环压组件规格与所压管件的规格是否相符合，环压组件着色面方向是否相一致，上下四个滑动模块回退是否灵活，液压泵工作是否正常，有无漏油、泄压现象。
下料断管：使用不锈钢断管工具（断管器、不锈钢锯条、石材切割机、最好固定专用砂轮切割机）按所需长度断管，管材内外毛刺飞边必须要清除干净，断管后的管材端面平齐（管材端口误差小于2毫米）
预装密封圈：先把密封圈装入预装位置（DN65-100大管可用记号笔定位），再插入管件中，密封圈与管件端口要平齐。密封圈上不允许有沙粒、破损、油污。注意：必须将管材插入至管件底部。
管道放入钳口：管道安装时将管道放入钳口中，管材朝环压组件着色面一方，管件朝环压组件黑色面一方，管件端口放在环压组件密封段的台阶上定位。
定位：管材管件要平行于钳口，与钳头呈90度。否则有可能环压不到位。
合上钳口，插销加压：合上钳口后，检查两支圆柱销，必须插到位后才可加压操作。油表不能回零时环压作业检查标准：以手摸下滑块上移到终点静止不动时，立即停止加压。严禁蛮力操作，防止压弯加压杠杆，损坏油泵总成，造成危及人身的严重后果。
读查压力表：然后查看压力表（15～32钳头环压压力40-45Mpa（兆帕）；40～50环压力52MPa；65-80-100油缸直径为Ф100mm的D型钳头环压力为35~40MPa。）后稳压≥3秒。注：当环压DN65以上的大管件，油泵上必须加装压力表；如果压力表指针无法正常摆动，或在加压到下滑块不动时（以手感为准），压力表所指压力与该型号工具额定压力值相差过大，均视为压力表失效、损坏，严禁使用，应及时与当地经销商联系更换维修。加压作业前检查钳头方向，严禁钳头开合方向朝向人群！
泄压：完全泄压后方打开钳头。
检查压接部位质量：①压接部位圆周压痕应凹凸均匀；②管件密封段外形应呈半圆弧形；③管件端面与管材压合缝露出的密封圈能大部分剪断。
5.薄壁不锈钢管管道承插焊连接流程及施工要点
5.1薄壁不锈钢管管道连接流程
薄壁不锈钢管管道连接流程：管道安装前准备工作→下料断管→管道预连接→焊接准备→焊接施工→焊缝酸洗打磨→检查压接部位质量
5.2薄壁不锈钢管管道连接施工要点
管道预连接：预连接能使管件和管子相对固定、消除间隙，在无填丝的情况下使提升焊接速度，达到更好的质量和外观。在管子内壁的待焊接部位必须按规范要求涂抹免充氩保护剂。
焊接准备：应采用氩弧焊方式进行焊接，或用其它有惰性气体保护的可靠焊接方式。焊接电流回路导线应与不锈钢管道紧密相连。
焊接施工：施工中的焊接参数可按《承插式焊接不锈钢管道作业指导书》（以下简称指导书）执行。若必须要采用填丝焊接，应按指导书要求选用合适牌号的焊丝，最好采用316材质的焊丝。给水管道出现焊穿，不得进行补焊。焊完后迅速使管道冷却。管道内保持干燥和清洁，不得有水存在。焊接处不允许发黑发黄，需用抛光机打磨与基材同色。
焊缝酸洗打磨：焊接管材冷却后，焊接处不允许发黑发黄，用抛光机打磨或用钝化剂酸洗焊缝至基材同色方可。
6.薄壁不锈钢管管道安装注意事项
薄壁不锈钢管管道安装施工应注意以下事项：
（1）使用锯弓断管时，必须采用不锈钢专用锯条；
（2）当必须采用砂轮机时，须采用不含铁的砂轮片，并且该砂轮片专用于不锈钢断管，断管后必须去除内外飞边、毛刺，抛除变色部分；
（3）去毛刺所用工具可以是锉刀或倒角器，但一定要不锈钢专用工具；按要求涂抹免充氩焊接保护剂。
（4）管材之间对焊保护剂涂在焊接圆周线上。管材与管件间焊接保护剂应涂在管材承插段内壁。
（5）焊接方式为自热熔。严禁使用焊条、焊丝进行焊接（有缝隙时用焊丝填充）。焊接时先试焊，根据试焊状况，调整工艺参数，使之达到要求后才可进行正式焊接作业。焊接管材冷却后，焊接处不允许发黑发黄，用抛光机打磨或用钝化剂酸洗焊缝至基材同色方可。
6.结束语
本工程为超高层建筑群，从实际应用情况及管道材料与连接技术来看，薄壁不锈钢管采用氩弧焊接式（TIG金属熔接）及环压连接是一种必然趋势，薄壁不锈钢管氩氟焊象，无维护费用，能带来良好的经济效益和社会效益。
接式从连接后的安全性、稳定性、免维护性来比较均有非常大的技术优势。卡压连接安装施工机具轻巧，无须大型设备，施工操作便捷迅速，工作效率高，且施工过程无须动用电气焊，不会对大气产生废气污染和噪音污染，本身就是一种绿色环保的施工工艺，施工后只需将短料和废料进行回收堆放即可。按卡压要求进行连接后的薄壁不锈钢管外表美观，密封性能良好，在实际工程中管道安装后均能一次试压合格，无漏水隐患，投入使用后卡压连接的薄壁不锈钢管安全可靠，不存在返修现
参考文献：
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[3] 张志仁译，李成校．日本自来水管道及室内配管使用不锈钢现状与未来NiD1 NB99-003
论文作者:王晓林,李登明,任国学
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第26期
论文发表时间:2018/2/1
标签：薄壁论文; 管道论文; 方式论文; 管件论文; 不锈钢管论文; 管材论文; 机械论文; 《建筑学研究前沿》2017年第26期论文;