環(huán)壓式不銹鋼管道改變供水分區(qū)之淺述
發(fā)布時(shí)間：2018-07-08 瀏覽次數(shù)：2993
環(huán)壓式不銹鋼管道改變供水分區(qū)之淺述
陸姚松 陸維嘉
(浙江省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司 浙江共合管業(yè)有限公司 )
【摘要】薄壁不銹鋼管具有安全耐用、環(huán)保衛(wèi)生、價(jià)格合理、美觀等優(yōu)異的綜合性能，已大量應(yīng)用于建筑給水和直飲水管道。2018年2月開始執(zhí)行的國標(biāo)“不銹鋼環(huán)壓式管件”（GB/T33926-2017）把薄壁不銹鋼管道工作壓力提高到了2.5MPa,由此引起我們對(duì)原有建筑給水排水常規(guī)豎向分區(qū)設(shè)計(jì)限制的一些思考。
【關(guān)鍵詞】薄壁不銹鋼管，環(huán)壓式，分區(qū)供水，節(jié)能環(huán)保。
隨著不銹鋼管道冶煉技術(shù)及連接技術(shù)的不斷提高，越來越多的新產(chǎn)品新技術(shù)運(yùn)用于不銹鋼管道系統(tǒng)中，尤其是環(huán)壓連接技術(shù)的出現(xiàn)，打破了歷來薄壁不銹鋼管耐壓等級(jí)不大于1.60MPa的限制。在2018年2月開始執(zhí)行的《不銹鋼環(huán)壓式管件》GB/T33926-2017標(biāo)準(zhǔn)中把環(huán)壓式連接的薄壁不銹鋼管道系統(tǒng)工作壓力提高到了2.5MPa。筆者認(rèn)為管道工作壓力從1.6MPa提高到2.5MPa，不僅僅一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字的增加，而是關(guān)乎給水設(shè)計(jì)的一件意義重大的成果，如能充分運(yùn)用則對(duì)建筑行業(yè)尤其是給水行業(yè)節(jié)能環(huán)保帶來巨大的促進(jìn)和提高。
一、目前現(xiàn)狀
在《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003中3.3.3第二條規(guī)定：給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)應(yīng)根據(jù)建筑物用途、層數(shù)、使用要求、材料設(shè)備性能、維護(hù)管理、節(jié)約供水、能耗等因素綜合確定。
我們知道，目前使用的鍍鋅鋼管、薄壁不銹鋼管、PVC-U管、PPR管、鋁塑復(fù)合管及各種鋼塑復(fù)合管在內(nèi)的幾乎所有低壓管道其工作耐壓等級(jí)均被限制在1.6MPa內(nèi)，在分區(qū)設(shè)計(jì)上以此來考慮水泵楊程高度、設(shè)置分區(qū)區(qū)間、設(shè)置設(shè)備層、分區(qū)水箱、加壓水泵及布置管網(wǎng)等。如一幢300米左右高度的建筑物，一般二次提升水箱及泵站設(shè)置豎向三組以滿足現(xiàn)行分區(qū)壓力需要。即在建筑物的中區(qū)和高區(qū)內(nèi)被迫設(shè)置轉(zhuǎn)換設(shè)備層，以滿足水壓安全提升的需求。
而轉(zhuǎn)換設(shè)備層的設(shè)置不僅給業(yè)主增加了比較大的基建投資，給建筑物的高度控制、有效面積的利用、消防安全、供水可靠性、水質(zhì)衛(wèi)生、電力成本和人工日常維護(hù)控制增加了難度和不確定性。特別是日常能耗是每個(gè)企業(yè)都必須面對(duì)而且無法回避的難題。
二、環(huán)壓連接壓力特點(diǎn)
環(huán)壓連接的技術(shù)促進(jìn)了不銹鋼管的發(fā)展,它有效的將可靠性與薄壁化進(jìn)行了結(jié)合,而且該技術(shù)已形成了“寬帶密封”和“環(huán)狀緊縮”為主的兩項(xiàng)技術(shù)特證，在技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)方面均有著較好體現(xiàn)，并且隨著該項(xiàng)技術(shù)不斷地進(jìn)步,環(huán)壓式不銹鋼管道的耐壓能力在實(shí)際工程中被越來越多的實(shí)踐所發(fā)現(xiàn)和檢驗(yàn)。經(jīng)過不斷的施工實(shí)踐,這項(xiàng)技術(shù)在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等方面的優(yōu)勢(shì)逐漸的展現(xiàn)出來。
《不銹鋼環(huán)壓式管件》GB/T33926-2017標(biāo)準(zhǔn)第一條規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱壓力不大于2.5MPa的飲用凈水、生活飲用水、冷水、熱水、海水及消防。在工程實(shí)踐及相關(guān)實(shí)驗(yàn)中其相應(yīng)強(qiáng)度得到較好的體現(xiàn)。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)生產(chǎn)廠家分別做了拉拔試驗(yàn)和抗拉阻力試驗(yàn)：
《不銹鋼環(huán)壓式管件》標(biāo)準(zhǔn)中拉拔試驗(yàn)要求如下：
試樣兩端與長(zhǎng)度為300mm的薄壁不銹鋼管環(huán)壓連接，組成一組試樣，向管內(nèi)封入0.6MPa氣壓，固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)上。進(jìn)行拉拔試驗(yàn)時(shí)，以2mm/min的速度進(jìn)行拉伸，測(cè)定出現(xiàn)泄露時(shí)的最大拉伸力，此時(shí)的拉伸力應(yīng)大于表5規(guī)定的最小抗拉阻力。
拉拔試驗(yàn)裝置
最小拉拔強(qiáng)度
公稱尺寸 DN | 最小抗拉阻力/kN | 公稱尺寸 DN | 最小抗拉阻力/kN |
PN25 | PN25 | ||
15 | 3.0 | 60 | 22.5 |
20 | 4.5 | 65 | 26.5 |
25 | 5.5 | 80 | 32.0 |
32 | 7.0 | 100 | 36.0 |
40 | 9.5 | 125 | 45.0 |
50 | 12.0 | 150 | 58.0 |
通過對(duì)環(huán)壓連接的實(shí)際測(cè)試，可看出管道應(yīng)力值接近或超過304不銹鋼材料許用應(yīng)力值105Mpa（GB/T 12771-2008）的1/2。考慮到在2.5Mpa下管子的應(yīng)力情況，約為管子許用應(yīng)力105MPa的1/3。在該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)進(jìn)行管道耐壓試驗(yàn)，檢測(cè)壓力值為1.5倍額定工作壓力。因此認(rèn)為拉拔力應(yīng)滿足許用應(yīng)力的2/3較為妥當(dāng)，即79Mpa，并將其作為規(guī)定值。如表2所示。
表2抗拉阻力試驗(yàn)實(shí)測(cè)值和修訂的規(guī)定值
序號(hào) | 管子規(guī)格 | 管材外徑 | 公稱壁厚 | 實(shí)測(cè)抗拉阻力 KN | 應(yīng)力值 MPa | 2.5Mpa時(shí)管道軸向應(yīng)力值σ MPa | 抗拉阻力規(guī)定值 KN |
1 | 15 | 16 | 0.8 | 5.9 | 154.44 | 13.16 | 3.02 |
2 | 20 | 20 | 1.0 | 8.3 | 139.05 | 13.16 | 4.72 |
3 | 25 | 25.4 | 1.0 | 8.6 | 112.19 | 16.53 | 6.06 |
4 | 32 | 32 | 1.2 | 16.2 | 139.52 | 17.32 | 9.17 |
5 | 40 | 40 | 1.2 | 17.1 | 122.93 | 21.48 | 11.56 |
6 | 50 | 50.8 | 1.2 | 18.6 | 99.47 | 27.10 | 14.77 |
7 | 60 | 63.5 | 1.5 | 37.2 | 134.25 | 25.77 | 21.89 |
8 | 65 | 76.1 | 2.0 | 48.6 | 104.53 | 24.39 | 36.73 |
9 | 80 | 88.9 | 2.0 | 55.2 | 117.8 | 28.42 | 43.13 |
10 | 100 | 101.6 | 2.0 | 68.3 | 109.14 | 32.39 | 49.44 |
11 | 125 | 133 | 2.0 | 115 | 139.72 | 42.20 | 65.02 |
12 | 150 | 159 | 2.0 | 115 | 116.58 | 50.32 | 77.93 |
注：1、表中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為3次測(cè)試中的最小值。 2、2.5Mpa時(shí)管道軸向應(yīng)力值σ參考GB/T 12771中計(jì)算方式： | |||||||
由此可以看出，環(huán)壓式抗拉拔強(qiáng)度及耐壓強(qiáng)度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)所要求的規(guī)定值，環(huán)壓連接工作壓力設(shè)定在2.5MPa有其合理性和發(fā)展的必然性。
三、環(huán)壓連接的工程意義
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,給水薄壁不銹鋼管越來越多的應(yīng)用在公共與民用建筑給水工程中。環(huán)壓式連接作為建筑給水薄壁不銹鋼管的一種連接方法,具有安全可靠、施工便捷、美觀大方、環(huán)保衛(wèi)生等特點(diǎn),適用于酒店、商場(chǎng)、醫(yī)院、寫字樓、住宅樓等公共與民用建筑給水工程。
環(huán)壓式連接工程意義在于薄壁不銹鋼管環(huán)壓式連接把包括焊接式、卡壓式等連接技術(shù)的耐壓等級(jí)向前推進(jìn)了一大步，從1.6MPa邁向了2.5MPa的時(shí)代。
如在給水設(shè)計(jì)中，對(duì)一幢150米左右的高層進(jìn)行給水主體設(shè)計(jì)，一般我們會(huì)采取二段式遞進(jìn)供水方式，即供水主立管采取高區(qū)和低區(qū)二區(qū)，當(dāng)利用市政壓力直接供水有時(shí)也會(huì)分三區(qū)供水，不但需要在地下層設(shè)置水池及加壓水泵，還需要在中間設(shè)備層設(shè)置轉(zhuǎn)輸水箱及變頻水泵用于遞進(jìn)加壓，以確保管網(wǎng)工作壓力不大于1.6MPa，如下圖示-1所示。而如果采取環(huán)壓式薄壁不銹鋼管道的話，由于管道耐壓達(dá)到了2.5MPa，就可以利用地下室內(nèi)泵站一次加壓即可滿足管網(wǎng)供水需求，而不必設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱及水泵，這樣不但省去了上述設(shè)備，還可以取消中間設(shè)備過渡層，能極大地節(jié)省土建及設(shè)備造價(jià)，根據(jù)初步估算，如采取下圖示-2所示的管道系統(tǒng)供水方式，其工程造價(jià)可節(jié)省總造價(jià)的5~10%左右，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)非常明顯，而且在日常的維護(hù)中省掉了設(shè)備過渡層及其管道、轉(zhuǎn)輸水箱及水泵維護(hù)和管理。
四、結(jié)語
隨著我國生產(chǎn)力的提高和發(fā)展，特別中國特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，我國社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。薄壁不銹鋼管本身具有性能優(yōu)越,如防腐蝕、強(qiáng)度大、可以充分的回收利用、能夠抗氧化、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。隨著環(huán)壓式管件國標(biāo)的實(shí)施及眾多廠家的不斷參與,管件的良好的耐壓能力被越來越多的用戶所認(rèn)識(shí)。
因此，我們充分相信，在關(guān)乎人們密切接觸的給水系統(tǒng)中需要使用更加安全可靠的給水管道，環(huán)壓式連接的出現(xiàn)，使建設(shè)節(jié)約型的、供水系統(tǒng)新理念、新方式得以實(shí)現(xiàn)。隨著環(huán)壓式薄壁不銹鋼管的推廣使用，一種全新的、節(jié)能的、環(huán)保的、安全可靠的供水系統(tǒng)必將蓬勃興起！
參考資料
1、“建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范”GB/T50015-2003
2、“流體輸送用不銹鋼焊接鋼管”GB/T12771-2008
3、“不銹鋼環(huán)壓式管件”GB/T33926-2017
4、“建筑給水排水工程技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)”2010版
5、“建筑給水薄壁不銹鋼管道安裝”10S407-2
