薄壁不锈钢管卡凸式连接施工工法.docx
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薄壁不锈钢管卡凸式连接施工工法
薄壁不锈钢管卡凸式连接施工工法
薄壁不锈钢管卡凸式连接施工工法
作者：
刘武慰黄龙
1前言
1.1薄壁不锈钢管卡凸式连接的产生
薄壁不锈钢管道在连接安全性、减少资源浪费、健康环保上优势非常明显，也是国家主导推广的给水用管，常见的连接类型有卡压式、环压式、翻边式、粘结式、自带螺纹式、承插式、凹环式、卡箍式、插销式、焊接式等连接方式。
在实际施工过程中均会有缺点出现，总结起来有以下几个问题：
现场施工困难、日常改动维护局限性大、对施工人员技术要求高、迅速装配连接困难、连接缝隙容易产生液体残留、受环境影响安装质量、当管内流体压力不稳定或压力增高时管道中存在很大的轴向分离力，极容易使脱离造成流体泄漏等技术瓶颈。
而卡凸式连接且能很好地解决这些问题。
1.2本工法论述的目的
由于不锈钢给水管道相对于其它管道具有很大优势，在未来的工程领域中将会得到广泛应用。
因而，对不锈钢管道如何更好更快地施工，对于施工单位来说，是一项应该研究和总结的课题，本文将主要谈谈卡凸式连接薄壁不锈钢管道的施工。
2工法特点
2.1省时：
卡凸式管件的安装时间仅为焊接式或套丝管件的1/4时间，不仅缩短了工期，而且降低了安装成本。
2.2无火源：
施工现场不需要使用火源，提供施工安全性能。
2.3凸环方便、锁紧螺母简单：
凸环使用操作方便的专用凸环，螺母仅需业扳手就可完成操作。
2.4连接牢固：
卡凸式不锈钢管及管件连接，与卡压式、双环压对比，具有更高的抗拉强度。
2.5材料环保：
密封圈采用聚四氟乙烯材料加工而成，聚四氟乙烯是唯一可植入人体的塑料制品；不锈钢可回收利用。
2.6可循环利用：
卡压式管件不论任何场合和使用年限，均可反复拆装、循环使用管件和管材而不影响使用效果，达到经济又节约目的。
2.7施工环境清洁：
无需切削液及其他辅助材料。
2.8减少管道重量：
由于采用薄壁不锈钢管，在相同输送口径下，大大减少了建筑配管所需的重量。
2.9操作简单：
卡凸式连接法属于活性连接方式，具有迅速装配、方便日后的改动或维护，对施工人员技术要求不高、连接稳定，提高施工工作效率降低了安装成本。
图2-1：
不锈钢管卡凸连接剖面图
3适用范围
本工法主要适用于住宅、写字楼、宾馆、车站等公共建筑的室内冷热水、饮用水管管道系统。
4工艺原理
“卡凸式连接方式”属于压缩式连接技术的一种改良方式。
以专用扩管工具在薄壁不锈钢管端的适当位置，由内壁向外（径向）辊压使不锈钢管形成一道凸缘环，然后将不锈钢管插进带有承插口锥台形聚四氟乙烯密封圈和锁紧螺母的管件中，拧紧锁紧螺母时，靠凸缘环推进压缩锥台形聚四氟乙烯密封圈而起密封作用。
图4-1：
聚四氟乙烯密封圈
32
35
±0.12
1.0
40
40
1.0
50
50.8
±0.15
1.0
65
67
±0.18
1.2
80
76.1
±0.23
1.5
100
102
±0.4%Dw
1.5
125
133
±0.4%Dw
2.0
150
159
±0.4%Dw
2.0
200
219
±0.4%Dw
2.5
表5.2.1-1：
薄壁不锈钢管质量相关说明
2．管材运输及存储
1）搬运管材和管件时，应小心轻放，避免污染，禁止油污接触，不得与易生锈钢制物品接触。
2）管材和管件应存放在室内，不得露天存放。
3）管材应水平堆放在平整的地面或水平支垫上。
放在支垫上时，外悬端部不超过0.5m，堆放高度不超过1.5m；管件应按箱逐层码放，堆码高应应小于5箱。
4）在管材搬运过程中应避免重压、敲击、碰撞、抛掷、折弯等易造成管材变形、开裂损伤等行为发生。
5）在施工操作过程中，避免粗鲁操作，以免造成管材管件变形。
图5.2.1-1:
管材堆放示意图图5.2.1-2:
管件堆放示意图
5.2.2工具选择及使用
1.工具的种类：
切管器（机）、扩凸环机、扳手。
详细工具种类见图5.2.2-1。
图5.2.2-1：
工具种类
2.必备工具说明
1）切管器（机）：
小口径管材使用切管器，轻便灵活；而在工程安装上则推荐使用合金钢锯片切管机，可切割大、小口径的管材，在提高施工效率的同时可获得管材切口的垂直与平滑。
2）扩凸环机：
扩凸环机一般采用薄壁不锈钢管生产厂家提供的专用扩环工具。
本工具使用非常简单方便而省力，只需要稍加练习，就可完全掌握操作方法，轻而易举地在薄壁不锈钢管上辊压出一道精美圆滑的凸缘环，用于卡凸式管件的连接。
说明：
一般DN15至DN50管材适合用手动扩凸环机，而DN65至DN200的管材则需要用电动扩凸环机。
3）扳手：
扳手可选用市面上通用的活动扳手或开口扳手。
3.手动扩环机使用方法
1）手动扩环机：
适合于DN15至DN50管材。
2）手动扩环机附件配置见表5.2.2-1。
序号
名称
名称
备注
1
DN15上压轮轴
DN15-20下压轮一对
共一组
2
DN20上压轮轴
4
DN25上压轮轴
DN25-32下压轮一对
共一组
5
DN32上压轮轴
6
DN40上压轮轴
DN40-50下压轮一对
共一组
7
DN50上压轮轴
表5.2.2-1：
手动扩环机附件配置表
3）手动扩环机使用
根据管材管径所需扩环的附件配置，将对应的上压轮轴装入滑块套筒内、装上摇把并拧紧后面螺帽。
逆时针转动压紧螺杆手柄、把滑块升高到适当的位置、旋转转盘。
把对应的一组下压轮对准上压轮轴、并反转压紧螺杆手柄、使上压轮轴下行致轻压对应的一组下压轮，并紧转盘螺母以固定转盘，此时扩凸环机已调试就绪待用。
逆时针转动扩凸环机上面的压紧螺杆转把，升高上压轮离开下压轮至合适距离。
将已套好管件锁紧部件（螺母或者法兰）的管子套入扩凸环机的上压轮，管端顶住上压轮轴的限位阶面。
顺时针转动手柄使上压轮下降，直至上压轮带动管子轻压住下压轮。
开时顺时转动摇把，每转动摇把五圈，压紧螺杆转动1/4圈。
如此类推可使管子上轧出的凸环逐渐加高，直至所需的高度。
当凸环已轧压到所需尺寸后，要让转把逆时针回转小1/4圆周，上压轮动五圈以上，可以使管子圆度均匀，然后再继续回转转把升高上压轮，取出管子。
4．电动扩凸环机使用方法
1）电动扩环机：
适合于DN65至DN200管材。
2）电动扩环机附件配置见表5.2.2-2。
序号
名称
名称
备注
1
DN65上压轮轴
65下压轮一对
共一组
2
DN80-100上压轮
80-100下压轮一对
共一组
3
DN125上压轮轴
125-150下压轮一对
共一组
4
DN150上压轮轴
共一组
5
DN200上压轮轴
200下压轮一对
共一组
表5.2.2-2：
电动扩环机附件配置表
3）手动扩环机使用
根据管材管径所需扩环的附件配置，打开电动扩环机滑块盖扳，将对应的一组上压轮装入滑块轴内、并盖上盖扳、装紧螺钉、下压轮装入下主轴。
转动压紧螺杆手柄、把滑块升高到适当的位置、套上要扩环的管子、转动压紧螺稍用力压紧、以防扎压过程中后退。
如管子长度在2米内，可拉出机床附带托架支撑（注意：
调节托加高度、保证管子一定要和主轴平行。
）；如超出2米要用外带托架支撑，注意同样要求和主轴平行。
开动顺转电机，缓缓的转动转把，可使管子上轧出的凸环逐渐加高，直至所需的高度。
轧压凸环时要注意下压轮不能下降过快，必须使转动五圈以上，才能再对辊芯的高度作调整。
当凸环已轧压到所需尺寸后，要让转把逆时针回转小1/4圆周，下压轮动五圈以上，可以使管子圆度均匀，然后再继续回转转把升高上压轮，取出管子。
5.2.3切管
1.根据图纸设计选择相应规格的管材，严格按照设计尺寸结合施工现场实际情况安装位置计算切割所需管材的长度。
2.使用切管工具将管材裁切至适合安装的长度，切管工具根据需要可使用用切管器或切管机，裁切长度应该是安装长度加上两头管件罗纹长度或法兰后端凸起处的长度。
图5.2.3-1：
切管器切割管材示意图
5.2.4辊压凸环
1.在管材的一头辊压凸环，在此过程中，必须时刻注意凸环是否已达到所需尺寸，及时停止辊芯下降，利用管件配套的凸环卡规检查凸环高度是否已经达到标准。
辊压过度，会使管端胀开成喇叭形，则不锈钢管不能插入管件，而凸环高度过低将直接影响管件的密封性能和连接强度。
若管子在凸环时，出现裂缝或凸环前端椭圆偏差超过0.2mm，则不得安装该管不锈钢管。
图5.2.4-1：
辊压凸环示意图
2.凸环高度要求见表
图5.2.3-3：
不锈钢管凸环相关数据标注图
公称直径DN
扩环高度h（mm）
扩环宽度b（mm）
承口长度L（mm）
15
1.7
4
11.5
20
1.8
4
11.5
25
2.0
5.5
13.5
32
2.0
5.5
13.5
40
2.0
6
17
50
2.5
6
17
65
2.5
8
18
80
2.5
12
22
100
2.5
12
22
125
2.8
14
25
150
2.8
14
25
200
2.8
16
25
表5.2.4-1:
凸环相关长度要求表
5.2.5不锈钢管与管件连接
1．根据所选择的不锈钢钢管管径与图纸设计尺寸选择适当型号规格的卡凸式管件，取下螺母，套入需与管件连接的管材，需从管承插口的另一端套进螺母。
2.将聚四氟乙烯密封圈按正确的方向套入接头一端，密封圈厚的一端靠近不锈钢管的凸环处，薄的一端靠近管件处，将套好密封圈的管子插入管件，把锁紧螺母旋上管件。
图5.2.5-1：
聚四氟乙烯密封圈锁紧螺母正确放置示意图
图5.2.5-2：
管件连接示意图
3.用扳手拧紧锁紧螺母，使管材与管件连接牢固。
图5.2.5-3：
拧紧锁紧螺母示意图
5.2.6管道支架制作安装
1．卡凸式不锈钢管的立管和水平管的支撑间距应符合表5.2.6-1规定。
公称直径
水平管（mm）
立管（mm）
15
1000
1500
20
1500
2000
25
1800
2200
32
2000
2500
40
2200
2800
50
2500
3000
≥65
3000
3500
表5.2.6-1：
管卡最大支撑间距表
说明：
在距离各管件或阀门的100mm以内必须采用管卡牢固固定，特别在干管支管处。
2．支架的固定方式
管卡的材质可使用塑料、陶瓷等非金属材料。
如使用金属材质的管码，必须使用与管材相同的材质（不锈钢），由于不同的金属长时间接触，在潮湿的条件下会产生电化学腐蚀现象，使管材和管卡出现锈斑，轻则影响外观，长时间腐蚀则有造成管材穿孔危险。
图5.2.6-1：
管卡制作及材质示意图
5.2.7试压检查
1.管道系统的水压应符合下列规定
试验压力应为管道系统工作压力的1.5倍，给水一般大于0.6MPa。
水压试验之前，对试压管道应采取安全有效的固定和保护措施，但接头部位必须明露。
2．管路试压建议采取分步试压，由系统支管到整个系统试压。
3．水压试验
管道末端封堵，缓慢注水并将管道内气体排尽。
灌满水后，进行严密性检查。
加压宜采用手动泵缓慢升压，升压时间不得小于10min。
升至规定压力后，停止加压，稳压1h，观察接头部位是否有漏水现象。
稳压1h后，补压至规定压力值，15min内的压力降不超过0.05MPa为合格。
管道系统加压后发现有渗水或压力超过规定值时，应检查管道，在排除渗水原因后再按上规定重新试压，直至符合要求。
4．管道水压试验设备的压力表的量程应是试验压力的3倍，且应经校验合格并在有效期内，压力表刻度为0.05MPa。
5．给水管道在使用前应采用每升水中含20mg～30mg游离氯的清水灌满管道进行消毒。
5.2.8管路保温和防冻
1.保温：
保温材料可选用不含可溶性卤离子材料，如发泡聚乙烯、橡塑、玻璃棉、珍珠岩等保温材料。
图5.2.8-1：
管道保温示意图
2.防冻：
为防止管道上冻，给用户带来麻烦，故须对管道进行防冻处理，一般学做到一下几点：
明确施工地区冬季最冷温度，设定防冻温度，以确定保温层材料和厚度。
保温材料的对接面及保温材料与管件之间不能留有间隙，认真做好保温施工作业。
在风处及较少阳光照射处，在配管时，要用加厚保温材料。
寒冷地区不宜选择较小的管径的管材，且需设置不冻栓、排水栓，或者卷上防冻电热丝。
6材料与设备
6.1主要材料
不同型号薄壁不锈钢管、角钢、水平管、卡凸管件等。
6.2主要设备
扳手、切管器（机）、扩凸机、环规、电焊机、切割机等。
序号
机具名称
规格型号
单位
数量
1
电焊机
BX-300
台
1
2
手动扩凸机
专用
台
1
3
电动扩凸机
专用
台
1
4
活动扳手
专用
把
2
5
六脚扳手
专用
套
2
6
环规
专用
套
1
表6.2-1：
主要设备使用表（按一组计）
7劳动力组织
本工法在施工过程中以组为施工，每个小组的施工人员安排如表7-1。
编号
工种
人数
1
水工
1
2
电焊工
1
3
小工
1
表7-1：
劳动力使用表
8质量控制
8.1采用标准
本工法施工依据《建筑给水金属管道安装薄壁不锈钢管》（04S407-2）、《建筑给水薄壁不锈钢管道工程技术规程》（CECS153：
2003）；本工法质量检验依据《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）。
8.2施工质量保证措施
8.2.1.在轧压凸环的过程中，一定要保证不锈钢管与上下压轮平行，如果不锈钢管歪斜，会使辊出的凸环尺寸不精确，并且造成外观有螺旋形划伤线；不锈钢管长度较长时，需要用平台、脚架之类托住不锈钢管,使不锈钢管和机器主轴保持平衡（H1=H2），且纵向轴线要在同一直线上，见下图；如果不锈钢管在扎压时向外慢慢退出，则必需反转手柄台起上压轮，重新把不锈钢管送到合适的位置，再顺时针转到手柄，让上压轮重新压紧不锈钢管，一边转动一边下扎，慢慢扎压一至两圈，让凸环初步凸起。
图8.2.1-1：
不锈钢管与凸环机平行示意图
8.2.2轧压凸环时要注意上压轮不能过快下降，每下降少许，必须使摇把转动五圈以上，才能再对上压轮作调整。
当凸环已轧压到所需尺寸后，要让转把逆时针回转小1/4圆周，转动摇把五圈以上，可以使不锈钢管圆度均匀，然后再继续回转转把升高上压轮，取出不锈钢管。
8.2.3凸环机的上压轮和下压轮不能互换安装，在轧压不同规格的管材时，一定要使用相应的一组上下压轮，才能轧压出符合安装尺寸的凸缘环，使用不合适的上下压轮，会造成凸环尺寸有误，甚至会损坏上压轮和下压轮。
8.2.4在使用切管器或切管机来裁切管材，一定要注意使切口与管材轴向垂直，超过合理限度的管端切斜，会直接影响安装质量；如果切口有切斜、毛边、尖刺，必须用不锈钢专用锉刀修平切口，去除毛刺和锋口，以免损伤手及密封圈而影响安装质量。
8.2.5在套螺母时必须注意方向正确，即螺母上有螺纹的一端朝向管口。
9安全措施
9.1安全用电
1电源线绝缘良好，无破皮漏电现象。
2用电设备必须加装漏电保护器。
3夜间施工有要保证合理的光照强度。
4所有临时性电源开关、配电箱等电气设备等均设防雷设施，并有可靠接地和绝缘保护。
9.2其它
1特殊工种必须持证上岗。
2进入施工现场的人员要戴好安全帽。
3使用凸环机械时，施工人员必须按照操作章程进行操作。
4认真贯彻落实安全第一、预防为主的方针，遵守国家和行业安全标准规范。
5进场施工所有作业人员必须配备劳动保护用品。
6施工场区内有危险区必须挂警示牌。
7施工中要做到“不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害”，安全员在施工要在现场督察。
8管道施工前对施工人员进行安全技术交底，以此提高施工人员安全意识。
10环保措施
10.1生活方面
生活上，将生活垃圾分类整理，能回收利用的整理一类，不能回收利用的按要求堆放到指定位置，由专门清洁人员进行处理。
10.2施工方面
1所有钢管加工制作必须在指定地点进行。
2钢管切割须在白天进行，避免夜间施工产生的噪音影响他人休息。
3下班时必须做到工完场清。
11效益分析
11.1经济效益
运用薄壁不锈钢管卡凸连接施工工艺，只需有专用卡凸管件和专用密封圈就可满足密封要求，不需焊接和套丝，连接时间较短。
因此人工费、机械费等方面为项目带来了一定的经济效益（见表11.1-1）：
措施项目
普通钢管的套丝和焊接
（每个接口）
不锈钢管卡凸连接
（每个接口）
节省成本（传统-卡凸）
人工
8.0元
2.0元
8.0-2.0=6.0元
材料
10.0元
16.0元
10.0-16.0=-6.0元
机械
5.0元
2.0元
5.0-2.0=3.0元
工程合计节省成本
1000*3.0=3000.0元
表11.1-1经济效益分析表
由经济效益分析表可知，卡凸式连接在人材机方面并不能给项目带来客观的实体经济，但是由于其连接的方便性和可拆卸性，给整个社会带来了巨大的效益。
11.2社会效益
1采用薄壁不锈钢管卡凸式连接施工工艺，基本不产生污染，其密封圈采用聚四氟乙烯材料制作而成，而聚四氟乙烯是唯一可植入人体的塑料制品。
满足21世纪人们对健康的要求，不会对水质造成二次污染，达到国家直接饮用水质标准的需要。
2.节约水资源，它的强度超过所有水管材料的强度，极大地降低了水管受外力影响漏水的可能性。
3.不锈钢可回收利用，与此同时，由于薄壁不锈钢管卡凸式连接工艺采用的是管件连接，故而很大程度上使得维修方便，只要由合适的管件，一般人都可进行自行维修。
4薄壁不锈钢管环压施工工艺，受到了监理、业主及社会同行的高度称赞。
5鉴于以上几个特点，薄壁不锈钢管卡凸式连接成为我国重点推广的一种连接方式，在不久的将来，将会成为人们生活用水中的重要组成部分。
12应用实例
12.1西北大学教职工公寓第二标段薄壁不锈钢管卡凸连接施工工艺应用实例
12.1解放军三七一医院门诊综合楼项目薄壁不锈钢管卡凸连接施工工艺应用实例
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