環(huán)壓連接——不銹鋼管卡壓連接技術(shù)的新發(fā)展

上世紀(jì)50年代，卡壓連接技術(shù)在瑞典的誕生，結(jié)束了不銹鋼管的“貴族化”歷史。卡壓技術(shù)引入中國后，國內(nèi)的技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上不斷地進(jìn)行了革新和改進(jìn)，創(chuàng)建了多種無焊擠壓連接技術(shù)。其中，環(huán)壓連接技術(shù)的發(fā)明格外引人注目，它對卡壓連接技術(shù)進(jìn)行了徹底的革新，其連接可靠、密封嚴(yán)實(shí)，經(jīng)濟(jì)性也更為顯著，這項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)立使薄壁不銹鋼管的經(jīng)濟(jì)成本更加切合我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際水平，對進(jìn)一步推廣不銹鋼管以改善和提高居民的飲用水質(zhì)量意義重大。

1、薄壁不銹鋼管環(huán)壓連接技術(shù)的研發(fā)背景

不銹鋼在自來水輸送中幾乎不用考慮腐蝕余量，因此“薄壁化”一直以來就是國內(nèi)外同行業(yè)降低不銹鋼管成本的努力方向，而薄壁化的關(guān)鍵在于連接的可靠程度。卡壓連接技術(shù)最早實(shí)現(xiàn)了不銹鋼管的薄壁化，其技術(shù)的核心是利用金屬材料自身的有效剛性用卡具進(jìn)行壓接。

卡壓連接是以帶有特種密封圈承口管件連接管道，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。其優(yōu)點(diǎn)是：管材、管件在車間惰性氣體內(nèi)外雙保護(hù)條件下焊接生產(chǎn)，質(zhì)量可靠；安裝作業(yè)簡單易學(xué)，對操作人員要求不高；施工便捷，不受作業(yè)空間的限制。但工程運(yùn)用中卡壓式薄壁不銹鋼管的不足也引發(fā)了技術(shù)人員的思考：1）、卡壓連接對系統(tǒng)壓力要求相對穩(wěn)定，而實(shí)際生活中常有管道壓力時高時低的現(xiàn)象，故承壓強(qiáng)度有待提高；2）、管件產(chǎn)品制作工藝復(fù)雜、精度要求高，特別是其O型密封圈內(nèi)箍槽的制作費(fèi)工費(fèi)料，致使產(chǎn)品價格相對昂貴；3）、安裝質(zhì)量與作業(yè)人員的工作認(rèn)真程度關(guān)系密切，施工要求嚴(yán)格細(xì)致，不適宜工地現(xiàn)場的粗放管理等。于是，在國內(nèi)興起了對卡壓連接技術(shù)進(jìn)行改良的發(fā)展趨勢，出現(xiàn)了種類繁多的新技術(shù)，其中比較有影響的有環(huán)壓、雙卡壓、雙密封卡壓等等，這些技術(shù)進(jìn)一步推進(jìn)了國內(nèi)薄壁不銹鋼水管的發(fā)展。

環(huán)壓連接技術(shù)的研發(fā)人員在總結(jié)大量工程案例的基礎(chǔ)上，確立了新技術(shù)的三大研發(fā)方向，即：提高連接強(qiáng)度和密封性能，確保系統(tǒng)“不漏水”；減小工藝要求精度以提高成品率，降低生產(chǎn)成本，讓消費(fèi)者“買得起”；簡化安裝工藝與要求，使之“好安裝”更適合工地現(xiàn)場粗放的作業(yè)方式和環(huán)境。

2、卡壓連接與環(huán)壓連接的結(jié)構(gòu)原理

卡壓連接結(jié)構(gòu)圖

                環(huán)壓連接結(jié)構(gòu)圖

環(huán)壓技術(shù)是對老一代卡壓連接技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，其連接原理如圖：環(huán)壓管件的承口分為穩(wěn)定段和密封段，密封段端口是敞開的，環(huán)壓后端口才封閉。環(huán)壓連接時將圓筒狀的硅橡膠密封圈套在管子上裝入管件的承口，使用液壓工具和環(huán)壓模具對管件與管材連接部位施加足夠大的徑向壓力，將管件外徑收縮下凹嵌入管材，同時在管件密封段形成一個封閉的密封腔，通過進(jìn)一步壓縮密封腔的容積，使密封材料充分填充整個密封腔從而實(shí)現(xiàn)密封。

3、環(huán)壓連接密封段的收縮量與抗拉拔檢測

環(huán)壓技術(shù)的核心內(nèi)容就是通過壓縮管徑使不銹鋼管件嵌入管材，兩者相互咬合，連接強(qiáng)度成倍增大。收縮量的大小對管道抗拉拔至關(guān)重要，收縮量太少則連接強(qiáng)度不足，管線容易失穩(wěn)、滲漏；收縮量太大，管子會褶皺失穩(wěn)導(dǎo)致環(huán)壓失敗，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，環(huán)壓連接最合理的收縮量為2個壁厚左右。此外，為保證足夠的收縮量，環(huán)壓工具的油泵壓力為50MPa,作用力為：7～23噸。

環(huán)壓連接系統(tǒng)的收縮量及抗拉阻力表

4、環(huán)壓技術(shù)相對于卡壓連接的創(chuàng)新點(diǎn)

1）、環(huán)壓連接技術(shù)在DN125、150大口徑管的成功應(yīng)用，確立了環(huán)壓技術(shù)在國內(nèi)外

同行業(yè)的領(lǐng)先地位。由于大口徑管擠壓連接的可靠性難以保障，迄今為止，除環(huán)壓以外的其它擠壓技術(shù)只能做DN100以下的管道連接，100以上均采用焊接、溝槽或法蘭連接，只有環(huán)壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從DN12做到DN150的冷擠壓連接。

2）、環(huán)壓連接的緊固方式與卡壓連接相比具有實(shí)質(zhì)性改變和突破。

卡壓連接的緊固方式是通過外力將管件和管材強(qiáng)制擠壓為六角形，通過變形在六角

形的6個角點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的抱緊力，這6個方向的抱緊力讓管材頂住管件實(shí)現(xiàn)連接。環(huán)壓連接不改變管材的外部形狀，而是通過外力沿圓周方向強(qiáng)制收縮管件的外徑迫使管件下凹嵌入管材，環(huán)壓后管件與管材連接處如同絲口相互咬合，同時強(qiáng)制收縮在管件環(huán)壓同心圓360°的每一個點(diǎn)上均產(chǎn)生有抱緊力使管件死死地箍住管材。

3）、環(huán)壓連接密封腔的設(shè)計(jì)確保了系統(tǒng)連接防漏性能更加可靠。

卡壓連接是以橡膠O型圈進(jìn)行密封，其密封接觸面有限，呈“線”狀結(jié)構(gòu)。從理論上講，密封的實(shí)現(xiàn)只需要一條完全封閉的線，但這樣對管材管件及密封圈的精度要求就非常高，同時安裝過程也要求小心謹(jǐn)慎，稍有差池就會出現(xiàn)滲水。而環(huán)壓連接針對工程施工相對比較粗放的實(shí)際專門設(shè)計(jì)有一段密封腔，由管材套上圓筒狀密封材料插入管件密封段后在現(xiàn)場施工中環(huán)壓形成。環(huán)壓時首先會在密封部位形成一個封閉的密封腔，通過壓縮腔體的容積使密封材料充分填充腔內(nèi)的空間和縫隙，然后進(jìn)一步施壓擠出多余的密封材料后鎖死密封腔。環(huán)壓連接為“面”密封，腔體兩端呈楔狀密封，加之密封腔的工作面寬，確保了系統(tǒng)連接防滲漏性能的萬無一失。

4）、環(huán)壓連接技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成效更明顯。

環(huán)壓連接的經(jīng)濟(jì)成效體現(xiàn)在管件和管材兩個方面。首先，環(huán)壓管件的結(jié)構(gòu)和造型與其它非焊連接方式相比更為簡單，其管件頭部只有兩道擴(kuò)口臺階面，減少了卡壓管件制作0型圈內(nèi)箍槽的繁雜工序，故而對生產(chǎn)的精度要求也不高，采用常規(guī)工藝和通用設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，產(chǎn)品成品率高，制造成本更加經(jīng)濟(jì)。其次，環(huán)壓連接強(qiáng)度對管材壁厚的依賴程度比卡壓連接要低，例如同為DN15的不銹鋼管，卡壓連接對鋼管壁厚的要求為0.8 mm ,環(huán)壓連接方式對壁厚的要求為0.6 mm；而在系統(tǒng)抗拉拔強(qiáng)度方面卡壓連接為＞3.0Mpa，環(huán)壓連接為＞4.5Mpa，故環(huán)壓式不銹鋼管材比卡壓連接的管材更節(jié)省材料，更具備推廣普及的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件。

5）、環(huán)壓連接的安裝更簡單可靠。

環(huán)壓連接對施工人員的技能素質(zhì)要求不高，配有專用工具，安裝只需將密封圈套在管材上插入管件，然后用環(huán)壓工具進(jìn)行壓制，壓制時工具模塊自行找位，到位后自行卸壓，操作全過程“傻瓜化”能有效地保證施工的質(zhì)量。此外，環(huán)壓連接還具有低精度安裝、旋轉(zhuǎn)不滲漏、n次壓接等特性，對提高工程安裝的質(zhì)量和效率具有積極的作用，深受施工作業(yè)人員的歡迎和好評。

四、薄壁不銹鋼管環(huán)壓連接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

薄壁不銹鋼管環(huán)壓連接技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品于2003年投放市場，迄今已在北京、廣東、江蘇、福建、重慶、四川、新韁、西藏等二十多個省市的500余工程建設(shè)中得到使用和推廣，其中包括奧運(yùn)會運(yùn)動員公寓、中央電視臺新臺址、廣州大學(xué)城、白云國際會議中心、中直機(jī)關(guān)辦公樓、首都機(jī)場等重點(diǎn)工程項(xiàng)目，應(yīng)用領(lǐng)域包括直飲水、冷熱水、燃?xì)?、暖氣輸送及消防自動噴淋系統(tǒng)，交付工程無一漏水。