薄壁不銹鋼管在低壓壓縮空氣系統(tǒng)中的應用

王鋒
（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津300113）

該文通過對幾種常用低壓壓縮空氣管道材質在經(jīng)濟性、施工便利性、耐久性等方面進行比較，證明薄壁不銹鋼管在低壓壓縮空氣系統(tǒng)中應用具有獨特優(yōu)勢，值得推廣。

薄壁不銹鋼管；壓縮空氣系統(tǒng)；壓縮空氣管道；卡壓連接；施工便利

0 引言

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫(yī)藥、生化、國防及科研等行業(yè)和部門。主要作為各行各業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的動力氣體及儀表用氣。一個完整的壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮空氣站、室外壓縮空氣管道（廠區(qū)管道）、車間壓縮空氣入口（包括過濾、計量、二次凈化功能）及車間壓縮空氣管道四部分組成[1]。本文通過對各種壓縮空氣管道材質的應用范圍、施工便利性及耐久性等進行對比，體現(xiàn)出薄壁不銹鋼管的優(yōu)勢及存在的局限性。

1 架空壓縮空氣管道材質

常用壓縮空氣材質包括：鍍鋅無縫鋼管（焊接鋼管）、不銹鋼無縫鋼管、有色金屬管道、薄壁不銹鋼管及橡膠管等。

鍍鋅無縫鋼管標準管道尺寸范圍D0=6～630mm，管道母材為20#鋼，可以滿足所有壓縮空氣應用場合（露點≤-70℃壓縮空氣除外）。管道連接采用螺紋連接（管徑≤DN50），焊接或法蘭連接（管徑＞DN50）。

鍍鋅焊接鋼管（母材為低壓流體輸送用焊接鋼管）標準管道尺寸范圍D0=6～150mm，管道母材為Q235B，一般用作壓縮空氣支管或二次干管，管道連接采用螺紋連接（管徑≤DN50），焊接或法蘭連接（管徑＞DN50）。

一般鍍鋅無縫鋼管和鍍鋅焊接鋼管聯(lián)合使用，管徑≤DN50采用鍍鋅焊接鋼管，管徑＞DN50采用鍍鋅無縫鋼管，具有較好的經(jīng)濟優(yōu)勢。

不銹鋼無縫鋼管標準管道尺寸范圍D0=6～426mm，管道材質為304牌號奧氏體不銹鋼，可以用于所有需要壓縮空氣管道的場合，管道連接采用氬弧焊。

有色金屬管道包括銅管及鋁合金管。鋁合金管應用范圍較廣，管材連接采用卡箍連接，標準管道規(guī)格范圍為DN20～DN200。

薄壁不銹鋼管管材采用304牌號奧氏體不銹鋼，標準管道規(guī)格范圍為D0=12.7～108mm，管道壁厚為0.6～2.0mm，管道連接一般采用擠壓式連接、法蘭連接及焊接。

壓縮空氣橡膠軟管的規(guī)格為D0=5～100mm，一般用于用氣設備和壓縮空氣支管連接，與其他材質的壓縮空氣管道連接通過快速接頭連接。

2 各種壓縮空氣管道材質性能對比

現(xiàn)從各種管材的應用范圍、管道連接方式、管道造價及施工費用、管道耐久度等方面進行比較。為便于制表，將各種管材以對應的編號約定。管材對應的編號見表1。

表1 管道材質列表

2.1 壓縮空氣管道管材應用范圍（見表2）

2.2 壓縮空氣管道管材連接方式（見表3）

表2 壓縮空氣管道應用范圍

表3 壓縮空氣管道連接方式

螺紋連接用于管道壁厚較厚（管徑≤DN50）的管道。

不銹鋼無縫鋼管焊接性能好，采用氬弧焊連接后，焊口與管道壽命一致，而且密封性好，不會因為管道震動或密封材料老化而泄漏，所以不銹鋼無縫鋼管一般不采用螺紋連接。當其他材質的管道與不銹鋼無縫鋼管連接時，一般采用法蘭對接。

鍍鋅無縫（焊接）鋼管采用焊接連接后，鍍鋅層被破壞，而且二次鍍鋅對工藝要求較高，一般施工現(xiàn)場不具備條件，所以鍍鋅管道焊口最先出現(xiàn)銹蝕，具有較高的泄漏風險，而且會污染輸送的介質。這也是鍍鋅管道在壓縮空氣管道中比例越來越小的原因。

薄壁不銹鋼管一般采用擠壓式連接，包括卡壓式連接、環(huán)壓式連接、雙卡壓式連接及內插卡壓式連接[2-4]。操作時需要專用管件及專用工具，管件包含密封圈，將插口插入承口到位后，用專用工具進行擠壓連接，擠壓到位后，O型密封圈受壓變形，管件和管道也發(fā)生變形，卡壓式連接管道和管件變形后截面為正六邊形，擠壓式連接管道和管件變形后截面為圓形。雙卡壓管件有兩道密封圈?？▔菏竭B接管道密封面呈正六邊形，可以防止管道和管件之間因發(fā)生轉動而造成接口松動，從而導致介質泄漏；環(huán)壓式連接管件密封圈較寬，連接完成后密封圈與管道和管件接觸面積較大，有效避免泄漏，但是管件價格較貴，一般用于燃氣等易燃易爆介質。

擠壓式連接具有施工速度快、操作簡便、不需要動火等優(yōu)點，而卡壓式連接管件價格較低，密封性滿足壓縮空氣系統(tǒng)輸送要求，因此壓縮空氣系統(tǒng)中一般廣泛采用卡壓式連接。

薄壁不銹鋼管焊接連接采用承插焊，法蘭連接一般用于管道與法蘭球閥連接或者管道與其他材質管道連接。

鋁合金管一般采用卡箍式連接，管件價格較高，密封性較差，泄漏風險高。

壓縮空氣橡膠軟管通過快插接頭與其他材質壓縮空氣管道連接。

2.3 壓縮空氣管道綜合單價對比

管道價格包括管材價格及施工費用，是壓縮空氣管材選用重點考慮的因素之一。下面對各種管材價格進行對比。因為壓縮空氣橡膠軟管使用范圍小，不參與對比。

圖1 壓縮空氣管道綜合單價對比

從圖1可以看出，鍍鋅無縫（焊接）管道綜合單價較低，不銹鋼管價格最高，鋁合金管價格居中，但是鋁合金管道管件價格占總價比重較大，在復雜環(huán)境中價格不可控，最終價格有可能高于不銹鋼管道。

薄壁不銹鋼管道雖然每噸價格最高，但是因為管道壁厚不足普通不銹鋼無縫鋼管的1/2，同等規(guī)格的管道如果以m為計量單位，管道綜合單價低于不銹鋼無縫鋼管，且比較節(jié)省材料。因為薄壁不銹鋼管卡壓式管件價格低于鋁合金管管件，所以薄壁不銹鋼作為車間支管更具有優(yōu)勢。

2.4 壓縮空氣管道耐久性

管道的耐久性與管材特性、使用環(huán)境、管道的施工工藝及輸送介質等密切相關，見表4。

表4 壓縮空氣管道失效方式

壓縮空氣管道常見失效方式包括管道銹蝕、管道震動造成接口松動，密封材料失效以及外力破壞等。

不銹鋼無縫鋼管采用氬弧焊連接，管道耐久性最好，日常使用中不會出現(xiàn)泄漏事故；鍍鋅無縫（焊接）鋼管因為焊口鍍鋅層破壞，焊口在使用過程中出現(xiàn)緩慢銹蝕狀況，螺紋接口因為管道震動而出現(xiàn)接口松動狀況，管道外壁劃傷也會出現(xiàn)銹蝕狀況，耐久性最差；鋁合金管采用卡箍連接，管道震動會造成接口松動；薄壁不銹鋼管采用卡壓連接，密封圈位于管道和管件之間，不會受外界環(huán)境影響，溫度對O型密封圈影響最大，而壓縮空氣管道使用溫度為常溫，根據(jù)相關文獻結論，O型密封圈在常溫狀態(tài)下使用壽命為306年[5]，足以滿足工業(yè)需求。

3 結論

薄壁不銹鋼管是一種新型材料，管道價格適中，具有重量輕、力學性能好、耐腐蝕、不會出現(xiàn)二次污染、耐久性好及施工便利等特性。

管材利用率在所有種類中的壓縮空氣管道中是最高的，大范圍使用可以顯著降低工程建設鋼材使用量，這與國家節(jié)能減排目標是一致的。

但是因為薄壁不銹鋼管道（卡壓式）最大規(guī)格只有DN100，在用氣量較大的站房和車間內只能作為壓縮空氣二次干管及支管，應該和不銹鋼無縫鋼管配合使用。

薄壁不銹鋼管采用卡壓式連接，管件價格適中，施工后管道穩(wěn)定性和耐久性好，管道施工速度快，所需的操作空間小，施工時不需要動火，沒有焊渣及煙塵等污染物產(chǎn)生。而焊接連接需要做無損檢測，不僅增加施工費用，而且對工期也有影響。

沈陽華晨寶馬汽車鐵西工廠項目，產(chǎn)能60輛/h，當時主要基于工期緊及對壓縮空氣品質要求高等因素考慮，主車間采用薄壁不銹鋼管。實際工程實施過程中，該種管材的施工速度是其他采用焊接連接管道的數(shù)倍，管道造價約為老工廠（采用鍍鋅無縫鋼管）的1.5倍。工程驗收過程中，管道系統(tǒng)的強度及密封性符合要求，壓縮空氣管道系統(tǒng)投入運行后，氣體品質一直能滿足工藝要求，未出現(xiàn)因管道污染造成壓縮空氣品質下降事件。業(yè)主對此反饋良好，將在沈陽大東工廠項目繼續(xù)采用該種管材。

綜上所述，薄壁不銹鋼管在低壓壓縮空氣系統(tǒng)中具有廣泛的應用前景。

[1]施振球.動力管道設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]中建（北京）國際設計顧問有限公司.CECS 277-2010建筑給水排水薄壁不銹鋼管連接技術規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[3]中國機械工業(yè)聯(lián)合會.GBT 19228.1-2011不銹鋼卡壓式管件組件第1部分卡壓式管件[S].北京：中國標準出版社，2012.

[4]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗總局.GBT 19228.2-2011不銹鋼卡壓式管件組件第2部分連接用薄壁不銹鋼管[S].北京：中國標準出版社，2012.

[5]黃興濤，鄭煒，張罡，等.O型密封圈在薄壁不銹鋼管連接中的密封性與失效研究[J].給水排水，2015(S1)：336-339.

責任編輯:孫蘇，李紅

人居

房屋裝修時怎樣減少甲醛污染

住進剛裝修的新房才3個月，就因裝修污染而患上了再生障礙性貧血。北京、杭州有關部門曾對幾十戶裝修后的室內環(huán)境進行檢測。甲醛濃度超標率都在70%以上。裝修時如何才能減少甲醛污染？

1、不要輕信那些“綠色環(huán)?！碑a(chǎn)品廣告的宣傳。預防甲醛污染的最好方法就是盡可能不要太多地使用會釋放甲醛的材料。因為即使這些材料符合國家強制性標準的要求，如果用量大，累加后仍可能導致室內甲醛濃度超標。目前室內裝飾材料中涉及到甲醛的材料包括：人造板(中密度纖維板、刨花板、膠合板、裝飾單板、貼面膠合板、細木工板)、強化木地板、實木復合地板、竹地板、木家具、地毯(含地毯襯、地毯膠粘劑）、膠粘劑、壁紙等。如果裝修中不得不用到這些材料，選購時要向經(jīng)銷商索看檢驗報告。對人造板而言，最好選購甲醛釋放達到E級的，至少要達到E級，否則不能用于室內裝修。也有個簡單的鑒別法：選家具時要打開櫥門及抽屜。買人造板可掀開板子去感覺，當甲醛濃度高時，會辣眼睛、刺激鼻子、打噴嚏。

2、施工時還應注意一些細節(jié)問題。比如，所有用人造板做成的物品都應當油漆，并做封邊處理。包括櫥柜的背板、頂?shù)装濉⒊閷系装宓葍炔侩[蔽部位，這樣可以將材料中的甲醛封在材料中，不易向空氣中釋放。最重要的是，要經(jīng)常保持室內通風透氣。

(摘自：《南京日報》)

Application of Thin-walled Stainless Steel Tube in Compressed Low-pressure Air System

This paper proves that thin-walled stainless steel tube has unique application advantages in compressed low-pressure air system by comparing its economy,construction convenience,durability and so forth with those of common tube materials for compressed low-pressure system.And it's suggested to be popularized.

thin-walled stainless steel tube;compressed air system;compressed air tube;press joint

TU511.3

A

1671-9107（2017）05-0061-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.061

2017-04-01

王鋒（1984-），男，陜西商南人，研究生，工程師，主要從事工業(yè)公用系統(tǒng)設計及市政工程設計。