1.   燃氣用雙卡壓薄壁不銹鋼管道的發展

壓接式管道于1959年發明，在歐洲也稱為曼勒斯曼接頭，這種接頭在國內稱為單卡壓管件，也稱為D型卡壓管件。雙卡壓管件主要由Viega公司生產，在國內也稱為S型卡壓管件。國內2001年出版了第一部行業標準CJ152-2001《不銹鋼卡壓式管件》，2003年出版了第一部國家標準GB/T19228.1-2003《不銹鋼卡壓式管件》，不銹鋼卡壓式管件得到快速發展，2011年對該標準進行修訂，增加了雙卡壓管件的技術參數，標準為GB/T19228-2011《不銹鋼卡壓式管件組件》。不銹鋼卡壓式管件由初期的應用在五星級酒店到現在擴展到到房地產領域，生廠家由初期的幾家發展到現在的上百家，發展非常迅速。

 Viega公司、Pressfitting公司均有燃氣卡壓管件的生產，距今已有30年的時間，其適用范圍為溫度-20℃～70℃，壓力0.5Mpa，密封材料為丁腈橡膠（NBR）。浙江正康實業有限公司在2007年開始使用薄壁不銹鋼管進行室內燃氣的輸送。目前港華燃氣、新奧燃氣、深圳燃氣、華潤燃氣及一些地方燃氣公司開始逐步使用薄壁不銹鋼管作為室內燃氣的管道。

室內燃氣管道相關法規也對不銹鋼管做了相應規定，“薄壁不銹鋼管的厚度不得低于0.8mm，其質量應該符合現行《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》GB/T12771的規定”^[1]，“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” ^[2] ，“燃氣管道的設計使用年限不應小于30年，其中鋼質管道設計使用年限不小于30年” ^[3]。2013年開始編制的《燃氣輸送用不銹鋼管及雙卡壓式管件》與《雙卡壓薄壁不銹鋼燃氣管道施工及驗收規程》兩個行業標準，為日后薄壁不銹鋼管道安裝及選用制訂了詳細的規范。

2.   雙卡壓管件的技術原理

2.1壓接式連接及雙卡管件

以帶有特種密封圈的承口管件連接管道，用專用工具壓緊管口而起密封和緊固作用的一種連接方式。管件承口端部有延伸直段的卡壓連接為雙卡壓（S型）^[4]。

2.2雙卡壓連接技術原理

2.2.1  O型密封原理，雙卡壓管件采用O型密封圈密封，即密封圈的斷面呈O型，其結構特點是具有最大的回彈力，可保證永久壓縮比。

2.2.2六角壓接抗旋轉原理 雙卡壓管件DN50以下壓接斷面呈六角型，目的是防止在安裝內螺紋閥門等管路附件產生旋轉力使管材和管件發生旋轉，避免因管材管旋轉引發的滲漏隱患。DN65以上因附件采用法蘭連接沒有旋轉力，因此DN65以上壓接斷面為環形，也就是環式壓接。

2.2.3抗折彎、抗震動原理 雙卡壓管件因有延伸段，當外力作用管道時，受力點在管件承口處，管件密封圈位置不受影響，因此不會發生滲漏隱患，試驗證明當管道折彎30°時，仍然不會滲漏。日常管道的震動所產生的外力，均被消耗在管件承口處，有效保護密封圈位置不發生形變。

圖1.雙卡壓管件受力原理

2.2.4提高密封圈的使用壽命 雙卡壓管件經過壓接后，管件承口與管材貼合，密封圈處在一個穩定密閉的環境中，不受陽光、氧氣、灰塵的影響，有效提高了密封圈的壽命。

3.   試驗測試

3.1管材管件性能測試 不銹鋼卡壓式管件要進行材料、外觀尺寸、晶間腐蝕、鹽霧試驗、水壓試驗、氣密試驗、負壓試驗、拉拔試驗、震動試驗、壓力沖擊等試驗。用于燃氣時氣密試驗壓力要達到1.05Mpa,是工作壓力的2倍以上。不銹鋼要采用06Cr19Ni10牌號以上的材料制造。

3.2密封圈性能及壽命測試 燃氣用密封必須通過GB/T23658《彈性體密封圈 輸送氣體燃料和烴類液體的管道和配件用密封圈的材料要求》，特別是要通過耐液體B及3號標準油浸泡測試；也可以按照HG3092《燃氣輸送管及配件用橡膠密封圈膠料》進行性能測試。輸送水用的密封圈三元乙丙（EPDM）和氯化丁基（CIIR）不能通過以上標準測試，主要是其不耐油，遇到燃氣等烴類物質就會膨脹變性失效。燃氣上常用的密封圈材料主要為丁腈橡膠（NBR）、氟橡膠（FPM）、氫化丁腈橡膠（HNBR），丁腈橡膠應用量較大，價格合理，氟橡膠耐高溫較好但耐低溫較差，氫化丁腈橡膠耐低溫耐高溫性能較好，但價格較高且不能國產，需要進口，主要有日本“瑞翁”和德國“朗盛”品牌。

3.3管道耐高溫測試 燃氣管道要考慮消防要求，即在火災的情況下，燃氣管道的滲漏不能引起二次爆炸。根據DVGW“德國煤氣和水專業人員聯合會”標準VP614中4.10規定在650攝氏度情況下，滲漏率不得超過30L/h，這樣才能確保燃氣管道在發生火災的時候，有足夠的時間關閉閥門，確保燃氣管道的安全。

4.   安裝技術

4.1雙卡壓管道安裝步驟

定尺切割→去毛刺→標記劃線→承口插管→壓接

4.2安裝注意事項  安裝時，要檢查管件承口是否清潔，密封圈是否完整，管材端是否有毛刺，防止污物及毛刺劃傷密封圈；管道安裝要根據技術要求設置支架，DN15管道支架橫管不得超過2.0米；并排超過3根管道時，需要采用專用排卡固定，支架、膨脹螺栓等管路附件需要采用S30408材質。從安裝技術看，安裝簡單，只要控制管件承口清潔及管材端口毛刺，就可以控制安裝質量。

5.   安全性能分析

雙卡壓薄壁不銹鋼管道的安全性能主要體現在耐腐蝕、壽命高、密封性好、抗沖擊、抗火災、不易拆卸等方面。

5.1不銹鋼因表面有鈍化膜（富鉻氧化膜），阻止了空氣及其他物質與不銹鋼母材發生反應，類似于鍍鋅管的鍍鋅層或是無縫鋼管的油漆層，鈍化膜耐氧化、耐腐蝕性較高，不銹鋼的壽命超過70年以上。雙卡壓管道的密封圈經上海橡膠研究所實驗數據，其常溫下的壽命可以達到124年，考慮到安全系數及環境因素，其壽命在50年以上，并且燃氣密封圈在國外應用已經超過30年的時間。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液聚合法制得的，丁腈橡膠中丙烯腈含量(%)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五種。丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性則相應下降。它可以在120℃的空氣中或在 150℃的油中長期使用，耐寒溫度為-22℃。丙烯腈含量為26%的丁腈橡膠玻璃化溫度Tg=一52℃，脆化溫度Tb=一47℃^[5]。丁腈橡膠一般選擇丙烯腈含量為31-35%的中高丙烯腈的丁腈橡膠，適合在室外溫度-10℃以上區域使用。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。氫化丁腈橡膠具有良好耐油性能（對燃料油、潤滑油、芳香系溶劑耐抗性良好）耐臭氧、耐高溫性為130～180℃,耐寒性為-55～-38℃且機械性能優良。氟橡膠是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體，是目前所有彈性體中耐介質性能最好的一種，其耐高溫、耐老化性能較好，耐低溫較差，一般耐低溫為5℃。氟橡膠適合長江以南，室外溫度不低于5攝氏度的區域使用。室外溫度低于5℃時，要選用丁腈橡膠或氫化丁腈橡膠，當室外溫度低于-10攝氏度宜安裝在室內。

5.2從雙卡壓管道密封圈原理上看，密封結構屬于防滲靜態密封，管道壓接后，管材管件緊密貼合，氣體與密封圈接觸的面積很小。燃氣系統中壓管道工作壓力小于0.3Mpa,低壓管道壓力小于10Kpa,而雙卡壓管道在實際的輸送壓縮氣體時，工作壓力可達1.0Mpa，燃氣工作壓力遠遠低壓雙卡壓的實際所承受的壓力。

5.3雙卡壓薄壁不銹鋼管道，因壁薄，管材有一定的韌性，當外力作用管道時，管材發生變形而不會斷裂。外力作用在管材與管件接口處時，折彎變形在30°以內，不會發生滲漏。

5.4燃氣管道，還要考慮火災時對管道的影響，即在一定時間內，即在關閉燃氣閥門前，滲漏的燃氣不至于燃燒引起爆炸，雙卡壓連接，按照VP614進行650℃的耐高溫試驗，其滲漏率不得超過30L/h ，浙江正康實業有限公司按VP614在國家燃氣用具質量檢驗監督中心進行測試，完全符合該標準。

5.5雙卡壓管道，屬于一次壓接后不可拆卸，這樣避免了用戶私自改裝或是偷氣帶來的安全隱患。

6.   經濟及社會效益

雙卡壓薄壁不銹鋼管道在燃氣上應用不僅有經濟效益，還有社會效益，主要體現在節約資源、節能減排，提高生活品質，降低維修費用等方面。

6.1經濟效益

材料成本：對集中掛表材料進行統計,集中掛表方式每戶不銹鋼管成本比鍍鋅管高65.96元.詳見表1:

安裝成本：由于卡壓式不銹鋼管安裝簡單，施工速度快，組裝時，將不銹鋼管插入管件中，用專用封壓工具壓接，無需套絲，安裝時間為原來的2/3，且不需焊接與防腐。鍍鋅管安裝費為290元/戶（含防腐費、輔材），使用雙卡壓不銹鋼管后，其安裝工序中無防腐和相應的輔材，總節約25元/戶（防腐費15元/戶、輔材費10元/戶）。不銹鋼管現在市場價格每戶安裝施工費用在190-230元左右。

綜合成本: 薄壁不銹鋼管與鍍鋅管材料及安裝綜合成本相比，不銹鋼管安裝費每戶按220元計算，可以節約4.04元/戶。

表1：材料成本分析表

按表1的成本計算年綜合使用成本，鍍鋅管按20年壽命計算，每戶年使用成本為4.79元，薄壁不銹鋼管按40年壽命計算，每戶年使用成本為4.04元，僅為鍍鋅管年使用成本的84.45%。如果采用無縫鋼管，每5年做一次防腐，每米立管防腐成本為40元/米，每戶約120元。一個中大型燃氣公司按60萬戶計算，無縫鋼管壽命期內需做3次防腐，防腐費用為60萬戶*120元*3=21600萬元，采用不銹鋼管，平均每年節約防腐費用1080萬元，經濟效益明顯。

6.2社會效益

薄壁不銹鋼管美觀大方，室內燃氣采用不銹鋼管不僅能提升室內美觀度，更能提升生活品質。燃氣管道最關鍵的指標是安全性，鍍鋅管在套絲過程中鍍鋅層被破壞，雖然安裝時增加了油漆防腐，但絲扣連接處仍然達不到完全防腐條件，因此管道接口有滲漏的可能。燃氣滲漏輕則造成能源浪費，燃氣企業運營成本上升，重則會引起爆炸等安全事故。雙卡壓薄壁不銹鋼管耐腐蝕性好，密封性好，密封圈壽命可達50年以上，安全可靠。

6.3環境效益

不銹鋼管綠色無污染，生產過程、運輸過程及安裝使用的過程中，不污染環境，可100%回收利用。不銹鋼管重量輕，是鍍鋅管的1/3,安裝1棟樓的鍍鋅管，按重量換算，薄壁不銹鋼管可以安裝3棟樓，不僅節約礦產資源，更使生產過程中消耗的能源大大降低，減少碳排放。使用薄壁不銹鋼管，符合節能環保、低碳生活的時代發展方向。

7.   結論

從材料的安全性、安裝便利性、經濟效益和社會及環境效益分析得出，雙卡壓薄壁不銹鋼管安全、經濟、環保，必然會在燃氣上廣泛使用。

參考文獻

[1] GB 50028-2006《城鎮燃氣設計規范》

[2] CJJ94-2009《城鎮燃氣室內工程施工與質量驗收規范》

[3]《深圳市中低壓燃氣管道工程建設技術規程》 2011

[4] GB/T19228.1-2011《不銹鋼卡壓式管件組件 第1部分：卡壓式管件》

[5] 曾正明 橡膠制品速查手冊  機械工業出版社 2008.05