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，目前尚未入編相關標準規范。探討薄壁不銹鋼管在城市燃氣行業的應用環境和相關規范要求。通過分析卡壓式管件和卡套式管接頭的國家標準，提出了全圓弧螺紋接口管件應用于燃氣的性能要求及需要的性能試驗。
關鍵詞：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管材的換代產品。20世紀50年代，瑞典學者首先發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，并應用于建筑冷、熱水；20世紀80年代，日本開始將其應用于建筑冷、熱水；l998年，我國開始生產建筑冷、熱水薄壁不銹鋼管；2003年，薄壁不銹鋼管開始應用于國內的燃氣管道[1-2]。
CJJ 94-2009《(城鎮燃氣室內工程施工與質量驗收規范》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、環壓式等，這些連接方式均較成熟且各有優缺點[2-3]。卡套式連接是用鎖緊螺帽和螺紋管件將管道壓緊于管件上。卡壓式連接時，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。其優點是連接強度高，缺點是施工技術要求高，有時內外氬氣保護在施工現場較難實現。環壓式連接時，將套有圓筒狀彈性體密封圈的管道插入環壓式管件的承口，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了一種具有完全自主知識產權的全圓弧螺紋連接技術，相關牙型及制造方法已經分別取得國家發明專利[4-5]。目前這種連接方式已經在自來水行業得到推廣[6]，但在城市燃氣行業應用，目前還缺乏相關規范標準的支持。
2 全圓弧螺紋連接技術
全圓弧螺紋連接是專用于薄壁不銹鋼管的連接技術，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)、英制外螺紋轉換接頭、英制內螺紋轉換接頭等。
全圓弧螺紋接口是采用雙向滾壓紋接口管技術，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，根據兩模具螺紋相互嚙入形成的牙型間隙產生塑性變形，形成具有螺旋升角的內外螺紋接口。該加工方法是一種無切屑成型螺紋接口的先進技術。與傳統螺紋接口相比，全圓弧螺紋接口不但解決了無效壁厚浪費嚴重的問題，而且避免出現傳統螺紋接口的應力集中和溫差軸力放大效應[6]。
3 城鎮燃氣規范對室內燃氣管道的要求
GB 50028-2006《城鎮燃氣設計規范》中
GB 50028-2006的
CJJ 94-2009《城鎮燃氣室內工程施工與質量驗收規范》對薄壁不銹鋼管及其管件的使用有如下規定：①當采用薄壁不銹鋼管時，其厚度不應小于
這兩個規范都要求薄壁不銹鋼管的壁厚不得小于
由表2可知，DN l
此外，全圓弧螺紋接口連接方式在這兩個規范中都沒有明文支持。但考慮到規范的制定都是滯后于產品和技術的開發及應用，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推廣，以期取得一定使用經驗后，列入規范支持的接口類型。
4 全圓弧螺紋接口應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、環壓式3種機械連接。目前在燃氣行業中，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達到的技術性能，GB/T 3765-2008《卡套式管接頭技術條件》則明確了卡套式連接所需達到的技術條件。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，則應該能夠在城鎮燃氣室內管道中應用。
GB/T l9228.1-2011和GB/T 3765-2008規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標準。
在表3所示的測試項目中，溫度變化試驗及衛生要求是針對自來水應用的。振動加循環脈沖試驗是水壓振動試驗和壓力沖擊(波動)試驗的組合。考慮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用，全圓弧螺紋接口連接性能測試項目應涵蓋表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，因此應該再選取表3中卡套式管接頭的重復安裝試驗和爆破試驗，性能要求應與卡套式管接頭相同。GB/T3765-2008規定振動加循環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應用中的安全性。
5 結語
全圓弧螺紋連接是一種具有自主知識產權的薄壁不銹鋼管連接技術，目前已在自來水行業推廣應用。但在燃氣行業，還存在著國家標準不足等方面的制約。通過對城鎮燃氣行業相關標準及卡壓式管件和卡套式管接頭國家標準的分析，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的行業和國家標準，以及在城鎮燃氣行業推廣提供參考。
參考文獻：
[1] 池愛君.薄壁不銹鋼管在室內燃氣工程的應用[J].煤氣與熱力，2009，29(8)：B25-B27.
[2] 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.
[3] 李遠輝.淺談薄壁不銹鋼的連接技術[J].科技資訊，2011(21)：112.
[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].
[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].
[6] 程錫齡，程金煦.錐螺紋式薄壁不銹鋼管技術特性介紹[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：華南理工大學化學與化工學院 廣東立豐管道科技有限公司
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