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卡压式管材应用的有关问题
2005年9月15日 17:51  来源:《中国建设信息》水工业市场  

    卡压式管件以其安装可靠、快捷、适合嵌入墙体安装等优点被广大用户接受。但是什么是卡压式管件,卡压式管件及其连接管最佳壁厚是多少,密封材料应该达到什么样的标准等问题,一直是影响卡压式管件在国内市场广泛使用的技术壁垒。本文就卡压式管件使用中经常遇到的问题作一探讨。

    关于卡压式的定义、称呼、外观和实质

    卡压式的定义:以带有特种密封圈封口管件连接管口,用专用工具压紧管口而起密封和紧固作用的一种连接方式叫做卡压式连接(利用金属材料自身的有效刚性,用卡具(或称模具、钳口)进行压接(或称封口)的管材连接方式叫做卡压式。所有的具有以上性质的管件连接都应该表述为卡压式)。

    卡压式的称呼:卡压式的名称叫法很多,德国称为“曼勒斯曼式管件”,日本叫做“铆乐哥式管件”,美国称呼它为“快接龙头”,经国内有关专家研究决定,在“国标”和“行标”中均定义为“卡压式管件”。所以,称呼的不同不能表述为实质性的不同。

    卡压式外观形式有多种:按R口的数量不同区别,有“单R式”和“双R式”;按密封圈摆放形式不同区别,有“外露式”和“内嵌式”;按承接插口形式不同区别,有“延伸式”和“非延伸式”。所以,外观形式的不同也不能表述为实质性的不同。

    无论名称如何,外观形式如何,卡压式的实质仍然是:利用金属材料自身的有效刚性,用卡具(式称模具、钳口)进行压接(或称封口)的管材连接方式。

    关于卡压式管道的壁厚、壁厚的演变、最佳壁厚及其变更规则

    1、关于卡压式管件用管壁厚的标准

    卡压式管件和管道在国际上有两种壁厚的标准,一个是以德国以基础的欧洲壁厚标准,一个是以日本为基础的亚洲壁厚标准。

    在中华人民共和国国家标准GB/T19228.1-2003不锈钢卡压式管件和GB/T19228.2-2003不锈钢卡压式管件连接用不锈钢管中,管道壁厚等同采用了德国的DIN ENI1031:1999和日本的JIS G3448-1997的标准,并定义为“Ⅰ 系列标准”和“Ⅱ系列标准”(见表1)。在中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 151-2001薄壁不锈钢管标准的表4中,也明确规定了用于不锈钢卡压式管件用的管道壁厚标准(“该表壁厚栏中厚壁管为不锈钢卡压式管件用”),与“国际”中“Ⅱ系列标准”完全一致。德国为了保证高可靠性,其壁厚标准高于日本标准一个等级。全球没有低于日本标准的卡压式管壁厚标准。

    2、关于壁厚的演变过程

    德国是最早生产和销售卡压式管件的国家,德国专家认为管道的壁厚是卡压式管材“高可靠性”的关键(保证管材的刚性,从而保证了管件的连接强度),所以在选择管道和管件的壁厚上比较保守。日本是随着德国生产和销售卡压式管件的第一个亚洲国家。日本专家经过反复试验和测算,认为卡压式管道的壁厚可以稍微小一点,同时增加了连接处(承口)的插入深度,并经日本水道协会审核和批准,定义了今天的日本不锈钢管壁厚标准(Ⅱ系列标准),也广泛的被亚洲国家所接受。经过20多年的使用证明这样的壁厚也是可行的,符合当时的测算和试验结果。

    3、卡压式管件管道的最佳壁厚

    卡压式管件用的管道壁厚是管道连接强度的关键。壁厚减少到安全系数以下,可靠性必然下降几个等级。实际上管道的壁厚是一个表面要求,其实质性的要求不仅仅是保证管道连接的强度,还必须具有在各种环境下抗振的性能、管道耐各种外力冲撞的性能,以及隐蔽工程中的产品使用寿命和腐蚀余量等。国家标准中规定的不锈钢管件的壁厚是经过大量的计算和试验,在欧洲和日本等国家和地区20多年使用经验的基础上,参照国外先进标准确定的,应该认为该壁厚是最佳壁厚。从这个意义上说管道的壁厚牵涉到多种安全因素,不能随意减小。

    4、卡压式管道壁厚变更的规则

    如果要在国家标准的Ⅱ系列基础上再减少卡压式管道的壁厚,应该做大量的试验和检验,并提供相应的计算数据,经专家委员会论证以后修订国家标准,才可以在客户工程项目上销售产品,否则这是对客户极不负责任的行为,也是对社会不负责任的行为,可能对社会资源造成极大的浪费。

    关于卡压式管件壁厚的考量

    中华人民共和国国家标准GB/T 19228.1-2003中规定了两个系列管件的承口尺寸(见表2)。

    为什么以承口壁厚为基准?管道插入管件的端口就是承口。因为承口经过了加工扩口,是管件壁厚最薄的部位,核定了最薄部位的壁厚,也就控制了整个管件的壁厚。

    承口部位有没有负公差?没有。国标中规定,承口部位的壁厚是最小壁厚,在标准已作标明。

    卡压式管件加工材料壁厚怎样选择?管件加工原料必须高一个规格进行选择。例如,Ⅱ系列标准DN15管件承口壁厚要求0.6mm。如果选择0.6mm的板材,一定达不到国标的壁厚标准。因为:首先,板材都有负公差问题,0.6mm的板材实际厚度在0.540.58mm,已经不能满足国家标准要求。其次,承口经过扩口加工以后必须还要减薄,更不可能达到国家标准了。所以,DN15规格的管件中壁厚应该选择0.8mm壁厚的板材才能达到国家标准中壁厚0.6mm的要求。其他管件壁厚选择依此类推。

    关于密封材料的使用寿命、标准改变的经过以及两种标准的差距

    密封材料的使用寿命决定不锈钢管系统的寿命。304不锈钢材料正常使用超过100年是没有问题的,这时密封材料的使用寿命就是管道的使用寿命了。如果密封材料的寿命达不到国家标准,整个管道系统的使用寿命将大打折扣。

    因为密封材料达不到国际标准,中国生产的卡压式管件不能出口到日本或欧洲。正因为如此,2003年国家制定了不锈钢卡压式管件用橡胶O型密封圈标准(GB/T 19228.3-2003)。这个标准等效采用了欧共体EN681-1:1998标准。国标实施的同时废止了CJ/T 152-2001行业标准。

    “国标”对原“行标”在密封材料标准上的改进内容:在标准的参照上,等效采用了欧共体EN6811:1998标准;在材料的选择上,明确提出选择氯化丁基和三元乙丙橡胶;在材料硬度要求上,“国标”比“行标”提高了14%;在压缩永久变形要求上,增加了24h、125℃检测要求;增加了水中压缩永久变形检验项目:70d、110℃、损失≤30%;在热空气老化检验要求中,由7d、125℃;在水中体积变化检测中,由7d、70℃,增加到7d、95℃;增加了耐臭氧检验。从总体上看,“国际”中的检验和试验要求在关键项目上增加了两个项,几个项目中的温度指标提高较多。

    密封圈标准更新的意义。经德国专家分析,达到以上标准的产品,在70℃的条件下,密封材料的寿命可以超过100a。德国已经经过40a的使用证明这样的标准是可靠的。中国国家标准的实施使得中国不锈钢的寿命与建筑物等寿命问题行以解决,节约了大量的社会财富,减少了客户财产损失的风险。如果还按照已经废止的行业标准生产密封材料,客户在使用过程中管道系统的更新风险和维护风险明显地加大了。

 

    表1 国标中两个系列的壁厚标准
公称通径/mmⅠ系列标准(德国标准)壁厚/mmⅡ系列标准(日本标准)壁厚/mm
151.000.80
201.201.00
251.201.00
321.501.20
401.501.20
501.501.20
652.00 
802.00 
1002.00 

 

表2 两个系列管件的承口尺寸
公称通径/mmⅠ系列标准(德国标准)壁厚/mmⅡ系列标准(日本标准)壁厚/mm
151 .20.6

20

25

0.8

32

40

50

1.0

65

80

100

2.0

 
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