不锈钢水管“小卡大焊”组合连接方式的探讨

2015-03-12缪德伟杨毅荣赵志江明珠

中国建筑金属结构 2015年8期

缪德伟杨毅荣赵志江明珠

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【摘要】管道的连接技术，是指管材、管件等元件及其相互间连接方式的总称。在确立管道元件的材质和产品质量的前提下，连接方式是整个管道系统安全性、经济性的关键所在。本文针对不锈钢水管连接方式的多样性，经过多年的研究和实践，遵循卡压式连接和焊接式连接的机理，剖析它们各自的特征，提出了“小卡大焊”这一组合连接方式的思路，抛砖引玉，以引起业内人士的关注与共鸣。

【关键词】不锈钢管；卡压；焊接；连接特征；小卡大焊；研究探讨；施工要点

不锈钢水管选用哪一种连接方式为好？用户常有疑窦或发问。供货单位总是强调自己产品的特色，而掩饰其短处，更使开发商如箩里拣花，越拣越花。

先进国家不锈钢水管的连接方式，明确地分为机械连接与非机械连接两大类[1]，分别以压接连接和熔焊连接为主体。

我国建筑给水系统的不锈钢水管的连接方式，非机械连接仅以焊接为主体，这与国外相一致；而机械连接，在卡压连接的基础上，至今已衍生十数种不同的连接方式，但从实施的工程案例来分析，仍以卡压连接为主体。

依据我国不锈钢水管十余年来（自《薄壁不锈钢水管》CJ/T151－2001发布年计）的研究与实践，一种“小卡大焊”的连接方式（小管选用卡压式连接，大管选用焊接式连接）已逐渐被用户所认可。

1.卡压式连接与焊接式连接简析

1.1 卡压式连接

1.1.1 卡压式连接概述

我国的卡压式连接，前后引进日本铆乐哥式和德国按压式连接的标准。它的机理是：管材与管件以及橡胶圈，通过外力作用在塑性变形的状态下达到密封的目的。因此橡胶圈是决定密封性能的关键元件。

目前，卡压式连接在国内不锈钢给水管中，占有绝对的份额。市场上供应的产品，大致可细分D型（单卡压）、S型（双卡压）[2]的连接方式，适用范围大多为DN100及以下管径的连接，见图1。

1.1.2卡压式连接特征

卡压式连接是安装相对简捷、连接接头不可拆卸的一种连接方式。其卡压接头的承载能力，足以满足建筑给水管道的承压要求。作为卡压式连接产品，管材与管件承口之间的间隙要求比较宽松，成品率高。卡压式连接最诱人的特点还是安装快捷、灵活，利用不断改进的电动专用工具，更是省力。因此，一般熟练工都可以独立安装，并且工效高，安装成本相对较低。

由于卡压式连接的接头是不可拆卸的死连接，因此用户对于橡胶圈的寿命或有忧心，屡问至今有无工程实例可以证明，橡胶圈与不锈钢水管能否同期达到建筑物同寿命的要求。另外，卡压专用工具型式多样、性能各异的各自为政的现状，凸显了管道安装过程工具缺乏互换性的弊端，在一定程度上影响了用户选用的信心。

1.2 焊接式连接

1.2.1 焊接式连接概述

焊接式连接是金属管道传统的、应用广泛的一种连接方式，在特种设备（压力管道）行业，金属压力管道几乎全选用焊接连接。金属管道在施焊过程中，管材与管件，经高温熔焊和金属原子间的重新结合，能形成浑然一体的“无泄漏接头”[3]的连接。

针对管壁相对较薄的有缝不锈钢水管，钨极氩弧焊（简称TIG焊）正是一种最传统、最实用的选项。目前国内从经济性角度来评判，大致界定DN100及以下的管径采用承插氩弧焊连接，大于DN100的管径采用对接氩弧焊连接，见图2。

1.2.2 焊接式连接特征

鉴于“金属原子间的重新结合”，是焊接式连接的本质与机理，因此焊接接头是一种承载能力相对较大、且不可拆卸的连接接头。衡量连接接头承载能力的强度指标，国标规定有耐压试验与拉拔试验两种[2]，根据焊接的机理，焊接接头的耐压力和拉拔力，无疑是大于机械连接接头的。

焊接式连接的产品和施焊的要求，相对都比较严格。特别是承插氩弧焊连接，管材与管件之间的间隙控制要得当；对接氩弧焊连接时，要保证管材之间或管材与管件之间的同心度。焊接式连接较机械连接麻烦些，安装定额较高，对施焊人员的素质要求也比较高。另外，焊接过程应避免产生晶间腐蚀的倾向。

2. 探索不锈钢水管最佳组合的连接方式

2.1 “小卡大焊”的由来

2.1.1 就理论上说，焊接式连接是不受管径大小和管壁厚薄（一般指≥0.3mm）限制的，又TIG焊是针对薄壁构件最理想的焊接方式。但在实践过程中，我们历年来调研了大批工程实例，接触了许多新老焊工。以0.6mm壁厚的小口径管为例，在采用同样焊接工艺参数的前提下，老师傅焊接的焊缝可以呈银白色或金黄色，而年青的新手却难以应对。只有当壁厚随着管径增大而加厚时，新手们方能过关。这说明手工作业精于熟能生巧，管壁愈薄对施焊人员的要求也愈高。

2.1.2 通过对卡压式连接施工现场的调研，发现小口径管的卡压非常轻松，效果十分理想。而随着管径的增大，管壁厚度的增加，专用工具的卡模就显得笨拙沉重，卡压的工效就有下降的趋势，施工质量也会受到一定的影响。

2.1.3 经过十几年来对国内卡压式连接工程的跟踪，小口径管用卡压式连接的比比皆是，效果确实令人满意；而DN65 ～DN100的中大口径管，卡压后出现漏水现象就多了一些，或用其他连接方式、或由其他管种替代的工程也就多了一些。由此可见，随着管径增大和管壁增厚，卡压难度会随之增高。这一点，业内人士在实践活动中均有共识。

2.1.4 我国卡压式连接最早来自日本的标准，历年来笔者曾多次查阅日本JWWA G 115/116等新、老原版标准[4]，那些卡压式连接的产品标准，最大管径仅限于DN50，确实有其理论和实践的双重理由。

2.1.5 “金无赤金，人无完人”。面对不锈钢水管各有千秋的连接方式和优劣纷争的现实，笔者提出小管用卡压、大管用焊接的“小卡大焊”组合连接方式的新思路，并在实践中经受检验，很快得到了开发商与施工单位的关注。

2.2 “小卡大焊”适用范围的界定

小于等于DN50的管径，选用卡压式连接比较适宜。一般DN50管径的壁厚，都在1.0mm～1.2 mm及以下，卡压这类薄壁管径是得心应手的。

DN65 ～ DN100的管径，选用承插氩弧焊连接为宜。一般说来，DN65及以上管径的壁厚都在1.0mm～1.2 mm及以上，新手焊工也容易掌控这一厚度的焊缝质量。而大于DN100的管径，以选用对接氩弧焊连接为宜，因为大于DN100口径的承插式管件，加工成本相对较高，而用对接氩弧焊连接，还能提高焊接接头的强度和工作效率。

“小卡大焊” 组合连接方式，其适用范围的界定也并非一成不变，最终还得由具体工况而定。如某工程以小口径管为主或以大口径管为主，则分别采用单一的卡压式连接或焊接式连接方式，安装时也不必备两种工具，似乎更为合理。

2.3 典型案例

案例一：某精装修小高层住宅楼盘。直穿楼梯平台的DN65立管用焊接式连接，进厨卫的DN20支管用卡压式连接。

理由：立管管径相对较大，且每层只有三通位置的几个接口，选用焊接式连接；而厨卫内的管道管径小，出水口多，布线拐弯抹角弯头多，选用卡压式连接。

案例二：某医院高层住院楼。管井中DN65～DN100立管、层面走廊DN65～DN80的横管用焊接式连接，进每间病房和层面公用卫生间的小口径支管，全用卡压式连接，见图3。

理由：口径较大的立管和横管全部采用焊接式连接，认为焊接接头承压大、接口数量较少。而口径较小的支管接口多，用卡压式连接施工进度快，工效高。