探究薄壁不锈钢管材及管件的选用

杜颖 李兵 邵曌 谢峰 曾睿

薄壁不锈钢管材和管件作为现代材料科学发展的重要产物之一，因其自身外观精美，且抗腐蚀性和耐用性具备较大的优势，属于节能环保型的产品，已经在国内外的建筑工程中得到了广泛的应用。目前薄壁不锈钢管的连接方式有压缩式管件等多种类型，并且在安装上具有较为便利安全和可靠性较高等特点，显著降低了壁厚成本，在未来有着更加广泛的应用前景[1]。

1.不锈钢管材、管件的产品特点

不锈钢管材即使经过长期使用之后，其抗结垢性能仍然优秀，其中所运输的水质可以满足现行的卫生标准要求。同时不锈钢管材在经过固溶处理之后，将其表面进行酸洗钝化处理，可以有效地提升其抗腐蚀性，其耐用性也会得到较大的提升。此外，相关试验证明，不锈钢管材管件的结合强度是镀锌管材的两倍，是铜管的三倍，但其重量却仅有镀锌管材的1/3，为此不锈钢管材和管件十分适用于高层建筑的管道工程建设。同时不锈钢管材自身在热传导系数上有着较大的优势，其热传导系数仅为铜质管材的1/25，受到热胀冷缩的影响相对较小，并且在工程施工的过程中不锈钢管材的使用可以在不产生任何污染物的前提下，最大化降低工程施工对于环境的影响，这种种优势都是其他类型管材不具备的。不锈钢表面存在着一层较薄但坚固的氧化膜，可以使得不锈钢在任何水质中都具备较高的耐腐蚀性，即使将之埋设到地下也能够具备较为优良的抗腐蚀性。也正因为不锈钢管材和管件具备以上的优秀产品特点，所以可以极大地降低厚壁以及安装和运输成本。在自来水行业中使用的时候，适用于各种水质且不会产生腐蚀和渗出物问题。此外，不锈钢管材可以接受速度高达30m/s 的高速水流冲刷，即便是在高速水电站的导流不锈钢管道中，不锈钢管材管末端的水流速度高达60m/s，其使用寿命仍旧可以维持在100年左右，并且不需要进行二次涂层保护。

2.薄壁不锈钢管材及管件选用需要注意的点

2.1 管道直径及连接形式

不锈钢管材是当前给水管道的主要管材。在室内建筑特别是高层建筑工程中，绝大部分的漏水现象都发生在给水管道连接位置上，虽然当前材料技术的持续发展催生出了许多的新型管材，但其中管材及管件的部分连接方式能够应用与否仍旧值得商榷。部分连接方式对于直径较小的管道适用，但在直径较大的管道中则会出现问题。比如，直径超过70mm 的管道最为适用的连接方式就是焊接或者是法兰，而直径小于70mm 的管道最佳连接方式就是铰牙。同时，材料选择的合理与否会对管材、管件的使用寿命及造价产生直接的影响[2]。

2.2 管道的伸缩可挠性

任何事物都处于一种不停运动的状态，管道在给排水工程应用的时候，往往因为受到建筑工程震动、水流冲击等因素的影响，出现一定程度的伸缩及形变。故此，在选用薄壁不锈钢管材、管件的时候，需要全面考虑管材、管件连接位置的伸缩可挠性。从相关的研究结果看来，塑料材质的管道因为自身柔韧性相对较高，所以伸缩可挠性上不存在任何问题。同时，铜管为刚性密封方式，基本不具备伸缩可挠性。虽然薄壁不锈钢管材、管件其连接方式也属于刚性，但其可以通过使用与之相配套的伸缩可挠接头，具备良好的伸缩可挠性，并且其连接位置出现松动及泄漏问题的可能性也大幅度降低。

2.3 管道的耐冲击性及拉拔力

当前高层建筑呈现出一种规模化发展趋势，比如一幢30 层高建筑，其高度就能够达到100m 左右，在水分充满整个水管的时候，其压力数值就会达到10MPa。但当前的建筑工程绝大部分使用的是变频调速方式，水压数值无法时刻得到保障。为此，在选用薄壁不锈钢管材、管件的时候，则需要考虑二者连接位置的冲击压力数值。根据当前的实验及研究数据看来，薄壁不锈钢管材、管件的抗冲击性能最为优秀，其他的诸如不锈钢复合管、铝合金复合管等管材在相同的水压冲击数值下均出现了严重的泄漏问题。除此之外，管材、管件的生产制造只要完全遵循了生产工艺的要求，对二者单独实施的强度和破坏试验都不会出现问题。但在二者连接到一起的情况下，二者的连接位置就是最为薄弱的地方。为此，在选用不锈钢管材、管件的时候，需要对二者的连接位置进行拉拔力测试，确保连接位置使用的连接方式可以满足工程的实际需求[3]。

2.4 管道的扭曲性

在工程施工建设的过程中，施工人员往往会因为受到施工场地、空间等多种因素的影响经常性借助管材塑性忽视施工规范要求进行施工。在这种情况下，薄壁不锈钢管材、管件的选用需要考虑二者连接位置的扭曲性。为此，在选用薄壁不锈钢管材、管件的时候，需要以工程在压力等方面的要求作为基础，针对接头和管道在恒定压力条件下进行扭转试验，以此来保障薄壁不锈钢管材、管件的扭曲性符合工程建设要求[4]。

3.不锈钢管材、管件在国内的应用前景

建筑行业的相关推算数据显示，我国每年对于管材的需求量约维持在50 万km～60万km，这其中住宅建筑室内的冷热水管需求量就达到了40 万km。而不锈钢管材、管件因其自身具备的良好的抗冲刷性以及耐腐蚀性能得以在建筑工程的冷热水管建设中广泛应用，并且在未来我国城市化进程快速发展的过程中，不锈钢管材管件的应用范围必将得到进一步的推广。此外，当前国内的一线城市开始深入推广管道直饮水，而在直饮水管道的选择中，不锈钢管材无疑是第一选择，主要是因为不锈钢管材在运输水分的过程中不会产生任何的腐蚀以及渗出物问题，也就不会对自来水质产生任何的不利影响，为不锈钢管进一步普及发展和应用提供了社会环境基础。同时，我国虽然在不锈钢管的研究方面起步时间相对较晚，但经过几十年的发展，我国的不锈钢管材、管件质量已经可以与国际知名品牌比肩，并且当前国内建筑工程管道基本开始选择国产的不锈钢管，在我国材料科学技术不断发展的影响下，薄壁不锈钢管材、管件质量和类型也会逐渐提高及丰富[5]。

4.我国不锈钢管材、管件发展中需要解决的问题

4.1 价格问题

不锈钢管材、管件在普及和发展过程中需要解决的第1 个问题就是价格问题。不锈钢管的价格和铜管属于同一个层次，而不锈钢管本身的价格与其壁厚之间有着较为紧密的关联，这也是当前薄壁不锈钢管研发应用得以重视的主要原因。薄壁不锈钢管材的开发极大地降低了产品的生产制造成本，为不锈钢管进一步在日常生活中普及应用提供了条件。当前有些人认为不锈钢的价格处于一种较高的状态，其实从本质上来看，居家建筑内使用的水管和连接件的材料价格维持在1500 元～2000 元左右，相比于当前的优质铝塑复合管以及PP-R 塑料管的市场价格要高出10%～15%左右，但却比薄壁的铜质管道价格较低。但以现在的人民收入水平和生活质量条件来衡量，这一价格是完全可以接受的。同时还需要注意的一点是，在整个居家的装修工程费用中，管材费用所占比例维持在3%～5%，但薄壁不锈钢管材的使用，能够免除了其他管道可能会带来的渗漏腐蚀等诸多问题。随着现如今材料科学技术的不断发展，薄壁不锈钢管的应用则很好地解决了人们对于不锈钢材料的价格争议。

4.2 连接问题

不锈钢管材、管件应用发展需要解决的另一个难题就是技术连接，主要是因为不锈钢管的连接方式对其经济性、可靠性有着决定性的影响。就当前的不锈钢管材、管件发展状况来看，压缩式、压紧式、活接式法兰连接等都是不锈钢管最为常见的连接方式。这些连接方式因原理层面存在差异，导致其实际的使用范围各有侧重，但其中的绝大多数在安装工作上较为便利且可靠性较高。在连接薄壁不锈钢管中所使用的密封圈材质都是符合国家现行标准要求的硅橡胶、丁腈橡胶等，很好地降低了管道使用环节中出现的渗漏问题发生率。但需要注意的一点是，国内当前的薄壁不锈钢管生产厂家在连接方式上存在着较大的差异，导致薄壁不锈钢管整体的售后服务水平没有做到紧跟时代发展的潮流。虽然当前薄壁不锈钢技术已经在连接方式上得到了巨大的发展，但市场占有率仍旧较低。

5.总结

薄壁不锈钢管的应用，在降低不锈钢产品价格的同时，保证了较高的抗冲刷性和耐腐蚀性，与其他材质的管道相比，在热传导系数、重量等方面也具备着较大的优势，值得在建筑工程等诸多领域广泛应用。