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      燃氣用薄壁不銹鋼管的應用實踐與優化方案

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      燃氣用薄壁不銹鋼管的應用實踐與優化方案

      發布日期:2015-06-23 21:37 來源:http://www.videografidimatrimoni.com 點擊:

      1 概述

      與室內燃氣工程中常用的無縫鋼管、鍍鋅鋼管相比,薄壁不銹鋼管具有抗拉強度高、延展性和韌性高、熱膨脹系數低、耐腐蝕性強、硬度高、耐磨性強等特點。薄壁不銹鋼管使用在室內燃氣工程中具有以下4點優勢:

      管體表面金屬感強,能與現代建筑物密切融合,美觀大方;

      管體內壁光滑,摩擦阻力小,輸送能力大;

      管壁薄,管體質量輕,施工方便;

      使用年限長。

      港華燃氣集團于2013年6月開始在華東區域進行薄壁不銹鋼管使用試點工作。本文根據薄壁不銹鋼管的自身特點和試點過程中遇到的一些問題,提出優化方案。

      2 關鍵制管工藝的控制

      薄壁不銹鋼管是用壁厚為0.6~2.0mm的不銹鋼帶(對于大口徑的管道使用不銹鋼板)采用自動氬弧焊等焊接工藝制成的管材。在制管成型后還要經過焊縫整平、在線固熔、鋸管(管道定尺長度一般為3~6m,也可以根據需方要求提供其他尺寸)、管端倒角去毛刺、工藝性能試驗(包括壓扁試驗、擴口試驗、液壓試驗、氣密性試驗、渦流探傷、晶間腐蝕試驗、鹽霧試驗等)、焊縫酸洗鈍化等工藝過程,最后對管道進行激光噴碼、包裝、入庫。

      薄壁不銹鋼管生產流程中焊縫整平、在線固熔、渦流探傷為管道質量控制的關鍵流程。

      2.1 焊縫整平

      焊縫整平工藝是指在線處理薄壁不銹鋼管道焊縫,同步對管道內外焊縫進行反復碾壓,通過控制碾壓強度和次數使管道內外焊縫平整,徹底去除內外焊縫余高且焊縫與母材平齊,使焊縫與母材平滑過渡,使有縫焊管無縫化。經焊縫整平處理后的薄壁不銹鋼管內外壁光滑,手感細膩,具有很好的不銹鋼金屬光澤。

      2.2 在線固熔

      在線固熔處理就是在生產線上將薄壁不銹鋼管加熱至高溫(1060℃±20℃),使碳化物相全部或基本熔解,碳固熔于奧氏體中后快速冷卻至室溫,使碳達到過飽和狀態,從而得到單一奧氏體組織的一種熱處理工藝。

      在線固熔處理工藝可以消除薄壁不銹鋼管材及管件在生產過程中產生的材料應力和焊縫應力,降低使用過程中發生應力腐蝕的可能;可以恢復管材和管件生產過程中的晶界變化,防止使用過程中的晶間腐蝕;可以消除管材和管件生產中的奧氏體向馬氏體轉化的現象;可以還原不銹鋼材料表面的光亮。

      2.3 渦流探傷

      渦流探傷是利用電磁感應原理,檢測導電構件表面和近表面缺陷的一種探傷方法,其原理是用勵磁線圈繞組使導電構件內產生渦電流,借助探測線圈測定渦電流的變化量,從而獲得構件缺陷的有關信息。

      通過渦流探傷可以最大程度地發現薄壁不銹鋼管的內部缺陷,從而保證產品的出廠質量。

      3 薄壁不銹鋼管連接方式的確定

      GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》第10.2.6條規定:“薄壁不銹鋼管的連接方式,應采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式管件機械連接”;CJJ 94—2009《城鎮燃氣室內工程施工與質量驗收規范》第4.3.3條規定:“薄壁不銹鋼管應采用承插氬弧焊式管件連接或卡套式、卡壓式、環壓式等管件機械連接”,其中卡壓式又分為單卡壓式和雙卡壓式兩種連接方式。文獻[1]對承插氬弧焊式管件連接、卡套式、單卡壓式、環壓式管件機械連接及其優缺點進行了詳細的分析,本文不再贅述。

      雙卡壓式機械連接是以帶有符合介質特性的密封圈的承l5管件連接管道,用專用卡壓式工具在密封圈兩側同時進行卡壓,使接口起到密封和鎖固作

      用的連接方式。與單卡壓式連接相比,雙卡壓式連接強度和抗外力能力都大大增強。本文中薄壁不銹鋼管連接方式選用雙卡壓式機械連接。

      4 薄壁不銹鋼管道的應用及優化

      4.1 管材、管件及密封材料的選取

      薄壁不銹鋼管材、管件的材料牌號及化學成分應符合GB/T l2771—2008《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》(以下簡稱GB/T l2771—2008)、GB/T19228.1—2011《不銹鋼卡壓式管件組件第l部分卡壓式管件》(以下簡稱GB/T l9228.1—2011)和GB/T l9228.2—201 1《不銹鋼卡壓式管件組件第2部分  連接用薄壁不銹鋼管》(以下簡稱GB/T19228.2—2011)的規定,材料牌號為06Crl9Nil0(統一數字代號為$30408)。根據外直徑的不同,薄壁不銹鋼管材分為Ⅰ系列和Ⅱ系列兩種規格,考慮到Ⅰ系列的管材外直徑規格較多,不易與管件相匹配,故在試點工作中選用Il系列管材與管件。本次試點工作中使用的薄壁不銹鋼管最大公稱直徑為50mm,且選用壁厚較大的管道,推薦使用的薄壁不銹鋼管尺寸見表1。

       

      雙卡壓式機械連接用的0形密封圈材質為氫化丁腈橡膠,其性能應符合GB/T l9228.3—2012《不銹鋼卡壓式管件組件第3部分0形橡膠密封圈》的規定。氫化丁腈橡膠是由丁腈橡膠進行特殊加氫處理而得到的一種高度飽和的彈性體,具有良好耐油性、耐熱性、耐化學腐蝕性以及較高的抗壓縮永久變形性能;同時氫化丁腈橡膠還具有高強度、高撕裂性能、高耐磨性能等特點。

      4.2 防止電偶腐蝕的措施

      由于不同金屬具有不同的電極電位,當不同金屬接觸時就會有電位差,在一定條件的作用下就會引起電化學腐蝕(即電偶腐蝕),電位差越大的兩種金屬接觸時越容易發生電化學腐蝕。不銹鋼與碳鋼的電位差約為與銅合金電位差的3倍,為減小由于不同材質金屬間電位差引起的電偶腐蝕,薄壁不銹鋼管材、管件與無縫鋼管或鍍鋅鋼管管材、管件連接時,應采用銅質管件或銅質閥門進行過渡。

      薄壁不銹鋼管與銅質閥門使用特制螺母活動對接管件進行連接,螺母活動對接管件一端為雙卡壓式承口,另一端為活動螺母。連接時,雙卡壓式承口端先與薄壁不銹鋼管進行雙卡壓連接,另一端使用活動螺母加銅質雙外絲接頭與銅質閥門連接。

      薄壁不銹鋼管道上使用的閥門應為銅質或不低于管材材質的不銹鋼類材質。管道支架或排卡(用于同時固定多根公稱直徑較小的管道)采用與管道同材質不銹鋼制作。

      4.3 管材、管件的保護

      管材、管件應儲存于無腐蝕介質的干凈環境內,避免雜亂堆放和與其他物件混放。存放時,不同規格的管材應分別堆放,并做好標志。管材、管件嚴禁與其他金屬物質接觸,防止產生電化學腐蝕,不應與水泥漿、水泥、砂漿、拌合混凝土直接接觸,以免造成銹蝕。

      4.4 成品方形補償器的使用

      當燃氣管道需要進行溫度補償或跨越建筑物的沉降縫、伸縮縫、建筑外凸飛檐時,應采取補償措施。方形補償器是常見的自然補償措施之一,可由4個90°彎頭制作而成(安裝后共有8個機械連接點),但在實際應用時,由薄壁不銹鋼彎頭現場制作成的方形補償器很難做到安裝整齊,效果很不美觀且施工耗時較長。

      為降低施工難度、減少施工時間、實現管道安裝美觀效果,在試點工作中特委托產品供應商定制相應尺寸的成品薄壁不銹鋼方形補償器(公稱直徑為15mm,尺寸為290mm×570mm×290mm,方形補償器兩端各伸出100mm,見圖1)。方形補償器的使用既美觀又便于施工,同時又可減少管件的機械連接點數量(與使用90°彎頭制作的方形補償器相比,使用成品方形補償器安裝后,每處可減少6個機械連接點),減少了安全隱患。

       

      4.5 穿越覆塑管和穿墻孔蓋的使用

      根據CJJ 94—2009《城鎮燃氣室內工程施工與質量驗收規范》,穿越建筑墻、樓板時,燃氣管道敷設于套管內且宜與套管同軸,套管與管道之間的間隙采用密封良好的柔性防腐、防水材料填實,套管與建筑物之間的間隙采用防水材料填實。

      為避免填充材料對穿墻薄壁不銹鋼管的腐蝕,穿墻部分管道一般用防腐粘膠帶進行纏裹,但此工序耗時且質量受施工工人人為因素影響較大。在試點工作中特委托產品供應商對穿墻部分直管段進行覆塑處理,并以成品管件形式提供(見圖2)。

       

      為避免套管與建筑物間的防水材料外漏影響整體美觀,在室內外穿墻套管端口各增加一只穿墻蓋板(見圖3)。

       

      4.6 表箱內使用成品匯管

      對于采用戶外集中掛表方式的室內燃氣工程,表箱內的表進氣口側匯管根據燃氣表數量進行專門定制。匯管使用DN 25mm薄壁不銹鋼管、DN 25mm×l5mm變徑三通、DN 25mm管帽進行雙卡壓式機械連接制作而成,分為四表箱匯管、五表箱匯管、六表箱匯管、七表箱匯管等。表進氣口側匯管在生產車間內連接、進行壓力試驗,由產品供應商以成品管件形式提供,每個成品匯管都具有產品供應商提供的產品合格證和檢測報告。成品匯管的使用減少了現場施工的雙卡壓連接工藝環節,這樣既提高了工作效率,又提高了安全可靠性。

      5 存在問題

      5.1 相關標準不完善

      目前國內尚無燃氣用薄壁不銹鋼管材的專用標準。本次試點工作中使用的薄壁不銹鋼管材的執行標準為GB/T l2771—2008和GB/T l9228.2—2011,但GB/T l2771—2008規定的適用范圍為“輸送流體用耐蝕不銹鋼焊接鋼管”,GB/T l9228.2—2011規定的適用范圍為“供水工業管道系統”,兩者皆沒有明確是否適用于室內燃氣工程。但與GB/T 19228.2—2011相配套的管件標準GB/T l9228.1—2011規定的適用范圍卻為“公稱尺寸不大于DN 100、公稱壓力不大于PNl6(即1.6MPa)的燃氣等不銹鋼管路用卡壓式管件的設計、制造和驗收”。另外,上述管材及管件標準均不是專門針對燃氣用薄壁不銹鋼管提出的技術要求,且不同標準規定的一些技術指標也存在差異。

      目前國內尚無雙卡壓式連接方式的標準。中國工程建設標準化協會(CECS)已編制了《雙卡壓式薄壁不銹鋼燃氣管道施工及驗收規程》,該規程規定了“薄壁不銹鋼雙卡壓式連接和雙卡壓粘接式連接工藝和室內明設的輸送燃氣管道工程的施工作業”的相關要求,但此規程仍處在“征求意見稿”階段。

      因此,亟需有關部門盡快出臺燃氣用薄壁不銹鋼管材和雙卡壓式連接方式的標準,通過相關標準來統一各項技術要求。

      5.2 管件連接施工要求高

      在薄壁不銹鋼管安裝過程中,其管件接口為雙卡壓式一次成型的安裝方式。若一次卡壓失敗或試壓時管件接口發生泄漏,就必須對其進行破壞式割除,原管件作廢,并且為方便下道連接施工工序,需將作廢管件前后一定長度內的管材也一并割除,再使用新的管件及管材來連接割除的那部分管道,如此則將增加管件、管材和接口數量,施工成本增加,安全可靠性降低。為避免或減少二次施工,需對雙卡壓式連接施工人員的熟練程度和技術水平提出更高的要求。

      5.3 密封圈使用壽命仍需觀察

      對于以橡膠密封圈作為密封材料的連接方式,密封圈的質量和壽命決定了薄壁不銹鋼管系統的整體使用壽命。本次試點工作中使用的密封圈材質為氫化丁腈橡膠,產品供應商的書面材料上顯示該產品使用壽命可以超過70年。但目前密封圈的生產、檢測和使用環節都存在不確定因素。因此,如何選定燃氣用密封圈的材質,掌握密封圈在使用中的老化情況,確定密封圈在燃氣系統中的使用壽命,還需有關單位共同努力[2]

       

      參考文獻:

      [1]陳文,張玉梅,曾令基.燃氣薄壁不銹鋼管的性能與連接方式比較[J].煤氣與熱力,2011,31(6):B27-B30.

      [2]楊海翔,王文想,彭知軍.薄壁不銹鋼管的選用與實踐[J].煤氣與熱力,2014,34(3):B20-B30.

       

       

      本文作者:周廷鶴  孫影  胡卓軍

      作者單位:南京市燃氣工程設計院有限公司

        南京燃氣輸配有限公司

      相關標簽:薄壁不銹鋼水管

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