燃气用薄壁不锈钢管全圆弧螺纹连接性能要求

第３３卷第１期　２０１３年１月　煤气与热力　ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ　Ｖｏｌ＿３３　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１３　・燃气设备与材料・　燃气用薄壁不锈钢管全圆弧螺纹连接性能要求　解东来　，　赵雯雯　，　程宇呜　（１．华南理工大学化学与化工学院，广东广州５１０６４０；２．广东立丰管道科技有限公司，　广东广州５１０６４０）　摘要：　全圆弧螺纹连接是薄壁不锈钢管的一种新型连接方式，目前尚未入编相关标准规　范。探讨薄壁不锈钢管在城市燃气行业的应用环境和相关规范要求。通过分析卡压式管件和卡套　式管接头的国家标准，提出了全圆弧螺纹接口管件应用于燃气的性能要求及需要的性能试验。　关键词：　全圆弧螺纹连接；　薄壁不锈钢管；　性能试验；　卡压式连接；　卡套式连接　中图分类号：ＴＵ９９６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—４４１６（２０１３）０１—０Ｂ１４—０３　１概述　薄壁不锈钢管是传统管材的换代产品。２０世　纪５０年代，瑞典学者首先发明了薄壁不锈钢管并申　针对以上管道连接方式不能完全满足不锈钢管　道高精度、高强度、低成本连接的要求，广东立丰管　道科技有限公司研发了一种具有完全自主知识产权　的全圆弧螺纹连接技术，相关牙型及制造方法已经　分别取得国家发明专利　Ｊ。目前这种连接方式已　经在自来水行业得到推广　Ｊ，但在城市燃气行业应　用，目前还缺乏相关规范标准的支持。　请专利；２０世纪７０年代，德国马普尔斯公司开始将　其投入生产，并应用于建筑冷、热水；２０世纪８０年　代，日本开始将其应用于建筑冷、热水；１９９８年，我　国开始生产建筑冷、热水薄壁不锈钢管；２００３年，薄　壁不锈钢管开始应用于国内的燃气管道　。　２全圆弧螺纹连接技术　全圆弧螺纹连接是专用于薄壁不锈钢管的连接　技术，采用这种连接的管件的管端具有圆锥度为　１：１６的全圆弧螺纹接口，亦称锥螺纹接口。其特征　是：内外螺纹接口均具有１：１６的圆锥度，螺纹的牙　型角为６０。，螺纹的牙顶和螺纹槽底都具相同半径　并相切的圆弧。全圆弧螺纹接口牙型见图１，内螺　纹接口和外螺纹接口分别见图２、３。管件分为直　管、管堵、直通（含异径直通）、三通（含异径三通）、　ＣＪＪ　９４－－２００９（（城镇燃气室内工程施工与质量　验收规范》推荐的薄壁不锈钢管连接方式主要有承　插氩弧焊式、卡套式、卡压式、环压式等，这些连接方　式均较成熟且各有优缺点　』。卡套式连接是用锁　紧螺帽和螺纹管件将管道压紧于管件上。卡压式连　接时，操作人员将“Ｏ”型密封圈用专用卡压工具压　人连接处，钳压后断面呈六边形。这两种连接方式　操作方便，易于安装，但连接强度不够高，抗外力能　力较差。承插氩弧焊连接时，将管道插入管件承口，　弯头（含４５。弯头）、英制外螺纹转换接头、英制内螺　纹转换接头等。　用钨极氩弧焊将两连接件熔焊成一体。其优点是连　接强度高，缺点是施工技术要求高，有时内外氩气保　护在施工现场较难实现。环压式连接时，将套有圆　筒状弹性体密封圈的管道插入环压式管件的承口，　用专用工具从外部沿承口圆周施压，使承１５连同管　道一起局部下凹变形，压缩承口的密封段，从而达到　管道管件紧固密封。这种连接方式操作方便，易于　图１　全圆弧螺纹接口牙型　全圆弧螺纹接口是采用双向滚压纹接口管技　术，通过两模具螺纹相互啮入，令管壁厚等于螺纹槽　底壁厚的薄壁管通过两模具的啮入点时，根据两模　安装，连接强度高，但密封圈和管件不是整体件，安　装中要特别注意其密封效果。　具螺纹相互啮入形成的牙型间隙产生塑性变形，形　・Ｂ　１４・　解东来，等：燃气用薄壁不锈钢管全圆弧螺纹连接性能要求　第３３卷第１期　必须有防外部损坏的保护措施。　ＣＪＪ　９４－－２００９￣城镇燃气室内工程施工与质量　验收规范》对薄壁不锈钢管及其管件的使用有如下　规定：①当采用薄壁不锈钢管时，其厚度不应小于　０．６　ｍｍ；②薄壁不锈钢管应采用承插氩弧焊式管件　连接或卡套式、卡压式、环压式等管件机械连接。　这两个规范都要求薄壁不锈钢管的壁厚不得小　于０．６　ｍｍ，目前常用Ａ型及Ｂ型薄壁不锈钢管的　图２薄壁不锈钢管全圆弧内螺纹接口　１ｏ４７　２４”　壁厚见表２。　表２常用Ａ型及Ｂ型薄壁不锈钢管的壁厚公称直径　１０　ｌ５　ｍｍ　钢管外径　Ａ型管壁厚　Ｂ型管壁厚　ｌ０．０　１６．０　０．５０　０．６０　０．４０　０．５０　２０　２５　１９．０　２５．０　０．７０　０．８０　０．６０　０．６５　３２　３１．８　０．８０　０．７０　图３薄壁不锈钢管全圆弧外螺纹接口　４０　５０　６５　８０　４０．０　４８．３　６３．５　７６．１　０．９Ｏ　０．９０　１．２０　１．２０　０．８０　Ｏ．８０　成具有螺旋升角的内外螺纹接口。该加工方法是一　种无切屑成型螺纹接口的先进技术。与传统螺纹接　口相比，全圆弧螺纹接口不但解决了无效壁厚浪费　严重的问题，而且避免出现传统螺纹接口的应力集　中和温差轴力放大效应　。　１００　１３０　１５０　２００　１０１．６　１３３．０　１５９．０　２１９．０　１．５Ｏ　２．００　２．２０　２．５０　３城镇燃气规范对室内燃气管道的要求　ＧＢ　５００２８－－２００６《城镇燃气设计规范》中　１０．２．１条对于用户室内燃气管道的最高压力规定见　表１　表１　用户室内燃气管道的最高压力　燃气用户　工业用户　、单层建筑　其他　由表２可知，ＤＮ　１５　ｍｍ及以上的Ａ型薄壁不　锈钢管、ＤＮ　２０　ｍｍ及以上的Ｂ型薄壁不锈钢管均　ＭＰａ　可以作为城镇燃气室内管道使用。　此外，全圆弧螺纹接口连接方式在这两个规范　最高压力　０．８　Ｏ．４　中都没有明文支持。但考虑到规范的制定都是滞后　于产品和技术的开发及应用，这并不影响全圆弧螺　商业用户　居民用户（中压进户）　０．４　０．２　纹接口在保证连接性能的前提下在燃气行业推广，　以期取得一定使用经验后，列入规范支持的接口类　型。　居民用户（低压进户）　＜０．０１　ＧＢ　５００２８－－２００６的１０．２．６条对室内燃气管道　选用不锈钢管做出了如下规定：①薄壁不锈钢管的　壁厚不得小于０．６　ｍｍ（ＤＮ　１５　ｍｍ及以上），其质量　４全圆弧螺纹接口应用于燃气的性能要求　ＧＢ　５００２８－－２００６认可了薄壁不锈钢管的卡套　式连接，ＣＪＪ　９４－－２００９认可了卡套式、卡压式、环压　式３种机械连接。目前在燃气行业中，卡压式连接　应符合现行国家标准《流体输送不锈钢焊接钢管》　ＧＢ／Ｔ　１２７７１的规定；薄壁不锈钢管应采用承插氩弧　焊式管件连接或卡套式管件机械连接，并宜优先选　用承插氩弧焊式管件连接。承插氩弧焊式管件和卡　套式管件应符合有关标准的规定。②薄壁不锈钢管　使用比较广泛。ＧＢ／Ｔ　１９２２８．１　０１１《不锈钢卡压　式管件组件》明确了卡压式连接所应达到的技术性　能，ＧＢ／Ｔ　３７６５－－２００８《卡套式管接头技术条件》则　明确了卡套式连接所需达到的技术条件。因此，我　・Ｂ　１５・　第３３卷第１期　煤气与热力　们认为，如果全圆弧螺纹接口的连接性能能够达到　用。但在燃气行业，还存在着国家标准不足等方面　的制约。通过对城镇燃气行业相关标准及卡压式管　件和卡套式管接头国家标准的分析，提出了全圆弧　螺纹接口管件的性能要求及需要的性能测试试验，　卡压式或卡套式连接的性能要求，则应该能够在城　镇燃气室内管道中应用。　ＧＢ／Ｔ　１９２２８．１＿２０ｌ　１和ＧＢ／Ｔ　３７６５　２００８规　定的连接性能测试项目见表３，各项测试的具体条　件及合格要求见相应标准。　表３　ＧＢ／Ｔ　１９２２８．１—２０１１和ＧＢ／Ｔ　３７６５－－２００８规定的　连接性能测试项目　ＧＢ／Ｔ　１９２２８．１　ＧＢ／Ｔ　３７６５　—　００８　以便为未来制定相关的行业和国家标准，以及在城　镇燃气行业推广提供参考。　参考文献：　［１］池爱君．薄壁不锈钢管在室内燃气工程的应用［Ｊ］．　煤气与热力，２００９，２９（８）：Ｂ２５一Ｂ２７．　［２］　陈文，张玉梅，曾令基．燃气薄壁不锈钢管的性能与连　接方式比较［Ｊ］．煤气与热力，２０１１，３１（６）：Ｂ２７一　Ｂ３０．　规范　—－２Ｏ１１　试验对象　卡压式管件　卡套式管接头　重复安装试验　水压试验　气密性试验　耐压试验　负压试验　爆破试验　拉拔试验　温度变化试验　（水压）弯曲挠角试验　无　、／　、／　、／　、／　无　、／　、／　、／　、／　无　、／　、／　无　、／　无　无　无　［３］　李远辉．浅谈薄壁不锈钢的连接技术［Ｊ］．科技资讯，　２０１１（２１）：１１２．　［４］　广州立丰管道科技有限公司．一种圆弧螺纹牙型：中　国，ＺＬ　２００９１０１９２２３１．６［Ｐ］．２０１２—５—３０．　［５］　程宇鸣．一种薄壁不锈钢啮入成型螺纹接口管子制造　方法：中国，ＺＬ　２００４１００１５５５７．９［Ｐ］．２００７—６—２０．　［６］　程锡龄，程金煦．锥螺纹式薄壁不锈钢管技术特性介　绍［Ｊ］．给水排水，２００８，３４（３）：１０９—１１２．　水压振动试验　压力冲击（波动）试验　振动加循环脉冲试验　卫生要求　、／　、／　无　、／　、／　、／　、／　无　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｆｕｌｌ　Ｃｉｒｃｕｌａｒ　Ａｒｃ　Ｔｈｒｅａｄ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｉｎ．ｗａｌｌ　Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇａｓ　Ｐｉｐｅ　ＸＩＥ　Ｄｏｎｇｌａｉ，ＺＨＡＯ　Ｗｅｎｗｅｎ，ＣＨＥＮＧ　Ｙｕｍｉｎｇ　在表３所示的测试项目中，温度变化试验及卫　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　ｓｔａｉｎ—　ｌｅｓｓ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｉｎ　ｃｉｔｙ　ｇａｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　生要求是针对自来水应用的。振动加循环脉冲试验　是水压振动试验和压力冲击（波动）试验的组合。　考虑到全圆弧螺纹连接的薄壁不锈钢管在水和天然　气两种场合应用，全圆弧螺纹接口连接性能测试项　目应涵盖表３中卡压式管件的所有测试试验，性能　要求也可与卡压式管件看齐。同时与卡压式管件不　同，全圆弧螺纹接口连接是螺纹连接，因此应该再选　取表３中卡套式管接头的重复安装试验和爆破试　ｃｏｄｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎａ—　ｔｉｏｎａｌ　ｃｏｄｅｓ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｆｉｔｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｆｅｒｒｕｌｅ—ｔｙｐｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅ－　ｓｐｏｎｄｉｎｇ　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；ｃｏｎ—　ｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ｆｅｒｒｕｌｅ—ｔｙｐｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　验，性能要求应与卡套式管接头相同。ＧＢ／Ｔ　３７６５－－２００８规定振动加循环脉冲试验可以替代单　独的水压振动试验和压力冲击（波动）试验，全圆弧　螺纹接口性能测试也可作此要求。全圆弧螺纹接口　管件如果能够达到上述的连接性能要求，则可保证　在自来水和燃气行业应用中的安全性。　５结语　全圆弧螺纹连接是一种具有自主知识产权的薄　壁不锈钢管连接技术，目前已在自来水行业推广应　・作者简介：解东来（１９７０一　），男，山东莱西人，教授（博　士生导师），博士，从事天然气输配及利用方面　的教学和科研开发工作。　收稿日期：２０１２—０９—２０；修回日期：２０１２—１１—０５　Ｂ　１６・