摘要：全圓弧螺紋連接是薄壁不銹鋼管的一種新型連接方式，目前尚未入編相關(guān)標(biāo)準規(guī)范。探討薄壁不銹鋼管在城市燃氣行業(yè)的應(yīng)用環(huán)境和相關(guān)規(guī)范要求。通過分析卡壓式管件和卡套式管接頭的國家標(biāo)準，提出了全圓弧螺紋接口管件應(yīng)用于燃氣的性能要求及需要的性能試驗。

關(guān)鍵詞：全圓弧螺紋連接；  薄壁不銹鋼管；  性能試驗；  卡壓式連接；  卡套式連接

Performance Requirement for Full Circular Arc Thread Connection of Thin-wall Stainless Steel Gas Pipe

Abstract: Full circular arc thread connection is a new connection mode of thin-wall stainless steel pipe，which is not listed in the relevant standards and codes. The application environment of thin-wall stainless steel pipe in city gas industry and the relevant code requirements are discussed. By analyzing the national codes for compression fittings and ferrule-type connectors，the performance requirements and corresponding test methods for application of full circular arc thread fittings in gas industry are proposed.

Key words: full circular arc thread connection；thin-wall stainless steel pipe；performance test；compression connection；ferrule-type connection

1 概述

薄壁不銹鋼管是傳統(tǒng)管材的換代產(chǎn)品。20世紀50年代，瑞典學(xué)者首先發(fā)明了薄壁不銹鋼管并申請專利；20世紀70年代，德國馬普爾斯公司開始將其投入生產(chǎn)，并應(yīng)用于建筑冷、熱水；20世紀80年代，日本開始將其應(yīng)用于建筑冷、熱水；l998年，我國開始生產(chǎn)建筑冷、熱水薄壁不銹鋼管；2003年，薄壁不銹鋼管開始應(yīng)用于國內(nèi)的燃氣管道^[1-2]。

CJJ 94-2009《(城鎮(zhèn)燃氣室內(nèi)工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》推薦的薄壁不銹鋼管連接方式主要有承插氬弧焊式、卡套式、卡壓式、環(huán)壓式等，這些連接方式均較成熟且各有優(yōu)缺點^[2-3]?？ㄌ资竭B接是用鎖緊螺帽和螺紋管件將管道壓緊于管件上?？▔菏竭B接時，操作人員將“O”型密封圈用專用卡壓工具壓入連接處，鉗壓后斷面呈六邊形。這兩種連接方式操作方便，易于安裝，但連接強度不夠高，抗外力能力較差。承插氬弧焊連接時，將管道插入管件承口，用鎢極氬弧焊將兩連接件熔焊成一體。其優(yōu)點是連接強度高，缺點是施工技術(shù)要求高，有時內(nèi)外氬氣保護在施工現(xiàn)場較難實現(xiàn)。環(huán)壓式連接時，將套有圓筒狀彈性體密封圈的管道插入環(huán)壓式管件的承口，用專用工具從外部沿承口圓周施壓，使承口連同管道一起局部下凹變形，壓縮承口的密封段，從而達到管道管件緊固密封。這種連接方式操作方便，易于安裝，連接強度高，但密封圈和管件不是整體件，安裝中要特別注意其密封效果。

針對以上管道連接方式不能完全滿足不銹鋼管道高精度、高強度、低成本連接的要求，廣東立豐管道科技有限公司研發(fā)了一種具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全圓弧螺紋連接技術(shù)，相關(guān)牙型及制造方法已經(jīng)分別取得國家發(fā)明專利^[4-5]。目前這種連接方式已經(jīng)在自來水行業(yè)得到推廣^[6]，但在城市燃氣行業(yè)應(yīng)用，目前還缺乏相關(guān)規(guī)范標(biāo)準的支持。

2 全圓弧螺紋連接技術(shù)

全圓弧螺紋連接是專用于薄壁不銹鋼管的連接技術(shù)，采用這種連接的管件的管端具有圓錐度為1：16的全圓弧螺紋接口，亦稱錐螺紋接口。其特征是：內(nèi)外螺紋接口均具有1：16的圓錐度，螺紋的牙型角為60°，螺紋的牙頂和螺紋槽底都具相同半徑并相切的圓弧。全圓弧螺紋接口牙型見圖l，內(nèi)螺紋接口和外螺紋接口分別見圖2、3。管件分為直管、管堵、直通(含異徑直通)、三通(含異徑三通)、彎頭(含45°彎頭)、英制外螺紋轉(zhuǎn)換接頭、英制內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)換接頭等。

全圓弧螺紋接口是采用雙向滾壓紋接口管技術(shù)，通過兩模具螺紋相互嚙入，令管壁厚等于螺紋槽底壁厚的薄壁管通過兩模具的嚙入點時，根據(jù)兩模具螺紋相互嚙入形成的牙型間隙產(chǎn)生塑性變形，形成具有螺旋升角的內(nèi)外螺紋接口。該加工方法是一種無切屑成型螺紋接口的先進技術(shù)。與傳統(tǒng)螺紋接口相比，全圓弧螺紋接口不但解決了無效壁厚浪費嚴重的問題，而且避免出現(xiàn)傳統(tǒng)螺紋接口的應(yīng)力集中和溫差軸力放大效應(yīng)^[6]。

3 城鎮(zhèn)燃氣規(guī)范對室內(nèi)燃氣管道的要求

GB 50028-2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》中10.2.1條對于用戶室內(nèi)燃氣管道的最高壓力規(guī)定見表1。

GB 50028-2006的10.2.6條對室內(nèi)燃氣管道選用不銹鋼管做出了如下規(guī)定：①薄壁不銹鋼管的壁厚不得小于0.6 mm(DN l5 mm及以上)，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準《流體輸送不銹鋼焊接鋼管》GB/T l2771的規(guī)定；薄壁不銹鋼管應(yīng)采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式管件機械連接，并宜優(yōu)先選用承插氬弧焊式管件連接。承插氬弧焊式管件和卡套式管件應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準的規(guī)定。②薄壁不銹鋼管必須有防外部損壞的保護措施。

CJJ 94-2009《城鎮(zhèn)燃氣室內(nèi)工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》對薄壁不銹鋼管及其管件的使用有如下規(guī)定：①當(dāng)采用薄壁不銹鋼管時，其厚度不應(yīng)小于0.6 mm；②薄壁不銹鋼管應(yīng)采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式、卡壓式、環(huán)壓式等管件機械連接。

這兩個規(guī)范都要求薄壁不銹鋼管的壁厚不得小于0.6 mm，目前常用A型及B型薄壁不銹鋼管的壁厚見表2。

由表2可知，DN l5 mm及以上的A型薄壁不銹鋼管、DN 20 mm及以上的B型薄壁不銹鋼管均可以作為城鎮(zhèn)燃氣室內(nèi)管道使用。

此外，全圓弧螺紋接口連接方式在這兩個規(guī)范中都沒有明文支持。但考慮到規(guī)范的制定都是滯后于產(chǎn)品和技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，這并不影響全圓弧螺紋接口在保證連接性能的前提下在燃氣行業(yè)推廣，以期取得一定使用經(jīng)驗后，列入規(guī)范支持的接口類型。

4 全圓弧螺紋接口應(yīng)用于燃氣的性能要求

GB 50028-2006認可了薄壁不銹鋼管的卡套式連接，CJJ 94-2009認可了卡套式、卡壓式、環(huán)壓式3種機械連接。目前在燃氣行業(yè)中，卡壓式連接使用比較廣泛。GB/T l9228.1-2011《不銹鋼卡壓式管件組件》明確了卡壓式連接所應(yīng)達到的技術(shù)性能，GB/T 3765-2008《卡套式管接頭技術(shù)條件》則明確了卡套式連接所需達到的技術(shù)條件。因此，我們認為，如果全圓弧螺紋接口的連接性能能夠達到卡壓式或卡套式連接的性能要求，則應(yīng)該能夠在城鎮(zhèn)燃氣室內(nèi)管道中應(yīng)用。

GB/T l9228.1-2011和GB/T 3765-2008規(guī)定的連接性能測試項目見表3，各項測試的具體條件及合格要求見相應(yīng)標(biāo)準。

在表3所示的測試項目中，溫度變化試驗及衛(wèi)生要求是針對自來水應(yīng)用的。振動加循環(huán)脈沖試驗是水壓振動試驗和壓力沖擊(波動)試驗的組合?？紤]到全圓弧螺紋連接的薄壁不銹鋼管在水和天然氣兩種場合應(yīng)用，全圓弧螺紋接口連接性能測試項目應(yīng)涵蓋表3中卡壓式管件的所有測試試驗，性能要求也可與卡壓式管件看齊。同時與卡壓式管件不同，全圓弧螺紋接口連接是螺紋連接，因此應(yīng)該再選取表3中卡套式管接頭的重復(fù)安裝試驗和爆破試驗，性能要求應(yīng)與卡套式管接頭相同。GB/T3765-2008規(guī)定振動加循環(huán)脈沖試驗可以替代單獨的水壓振動試驗和壓力沖擊(波動)試驗，全圓弧螺紋接口性能測試也可作此要求。全圓弧螺紋接口管件如果能夠達到上述的連接性能要求，則可保證在自來水和燃氣行業(yè)應(yīng)用中的安全性。

5 結(jié)語

全圓弧螺紋連接是一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的薄壁不銹鋼管連接技術(shù)，目前已在自來水行業(yè)推廣應(yīng)用。但在燃氣行業(yè)，還存在著國家標(biāo)準不足等方面的制約。通過對城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)相關(guān)標(biāo)準及卡壓式管件和卡套式管接頭國家標(biāo)準的分析，提出了全圓弧螺紋接口管件的性能要求及需要的性能測試試驗，以便為未來制定相關(guān)的行業(yè)和國家標(biāo)準，以及在城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)推廣提供參考。

參考文獻：

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[4] 廣州立豐管道科技有限公司.一種圓弧螺紋牙型：中國，ZL 200910192231.6[P].2012-5-30.

[5] 程宇鳴.一種薄壁不銹鋼嚙入成型螺紋接口管子制造方法：中國，ZL 200410015557.9[P].2007-6-20.

[6] 程錫齡，程金煦.錐螺紋式薄壁不銹鋼管技術(shù)特性介紹[J].給水排水，2008，34(3)：109-112.

本文作者：解東來 趙雯雯 程宇嗚

作者單位：華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 廣東立豐管道科技有限公司