薄壁不锈钢管在低压压缩空气系统中的应用

薄壁不锈钢管在低压压缩空气系统中的应用

王锋
（中国汽车工业工程有限公司，天津300113）

该文通过对几种常用低压压缩空气管道材质在经济性、施工便利性、耐久性等方面进行比较，证明薄壁不锈钢管在低压压缩空气系统中应用具有独特优势，值得推广。

薄壁不锈钢管；压缩空气系统；压缩空气管道；卡压连接；施工便利

0 引言

压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电子、食品、医药、生化、国防及科研等行业和部门。主要作为各行各业产品生产过程中的动力气体及仪表用气。一个完整的压缩空气系统由压缩空气站、室外压缩空气管道（厂区管道）、车间压缩空气入口（包括过滤、计量、二次净化功能）及车间压缩空气管道四部分组成[1]。本文通过对各种压缩空气管道材质的应用范围、施工便利性及耐久性等进行对比，体现出薄壁不锈钢管的优势及存在的局限性。

1 架空压缩空气管道材质

常用压缩空气材质包括：镀锌无缝钢管（焊接钢管）、不锈钢无缝钢管、有色金属管道、薄壁不锈钢管及橡胶管等。

镀锌无缝钢管标准管道尺寸范围D0=6～630mm，管道母材为20#钢，可以满足所有压缩空气应用场合（露点≤-70℃压缩空气除外）。管道连接采用螺纹连接（管径≤DN50），焊接或法兰连接（管径＞DN50）。

镀锌焊接钢管（母材为低压流体输送用焊接钢管）标准管道尺寸范围D0=6～150mm，管道母材为Q235B，一般用作压缩空气支管或二次干管，管道连接采用螺纹连接（管径≤DN50），焊接或法兰连接（管径＞DN50）。

一般镀锌无缝钢管和镀锌焊接钢管联合使用，管径≤DN50采用镀锌焊接钢管，管径＞DN50采用镀锌无缝钢管，具有较好的经济优势。

不锈钢无缝钢管标准管道尺寸范围D0=6～426mm，管道材质为304牌号奥氏体不锈钢，可以用于所有需要压缩空气管道的场合，管道连接采用氩弧焊。

有色金属管道包括铜管及铝合金管。铝合金管应用范围较广，管材连接采用卡箍连接，标准管道规格范围为DN20～DN200。

薄壁不锈钢管管材采用304牌号奥氏体不锈钢，标准管道规格范围为D0=12.7～108mm，管道壁厚为0.6～2.0mm，管道连接一般采用挤压式连接、法兰连接及焊接。

压缩空气橡胶软管的规格为D0=5～100mm，一般用于用气设备和压缩空气支管连接，与其他材质的压缩空气管道连接通过快速接头连接。

2 各种压缩空气管道材质性能对比

现从各种管材的应用范围、管道连接方式、管道造价及施工费用、管道耐久度等方面进行比较。为便于制表，将各种管材以对应的编号约定。管材对应的编号见表1。

表1 管道材质列表

2.1 压缩空气管道管材应用范围（见表2）

2.2 压缩空气管道管材连接方式（见表3）

表2 压缩空气管道应用范围

表3 压缩空气管道连接方式

螺纹连接用于管道壁厚较厚（管径≤DN50）的管道。

不锈钢无缝钢管焊接性能好，采用氩弧焊连接后，焊口与管道寿命一致，而且密封性好，不会因为管道震动或密封材料老化而泄漏，所以不锈钢无缝钢管一般不采用螺纹连接。当其他材质的管道与不锈钢无缝钢管连接时，一般采用法兰对接。

镀锌无缝（焊接）钢管采用焊接连接后，镀锌层被破坏，而且二次镀锌对工艺要求较高，一般施工现场不具备条件，所以镀锌管道焊口最先出现锈蚀，具有较高的泄漏风险，而且会污染输送的介质。这也是镀锌管道在压缩空气管道中比例越来越小的原因。

薄壁不锈钢管一般采用挤压式连接，包括卡压式连接、环压式连接、双卡压式连接及内插卡压式连接[2-4]。操作时需要专用管件及专用工具，管件包含密封圈，将插口插入承口到位后，用专用工具进行挤压连接，挤压到位后，O型密封圈受压变形，管件和管道也发生变形，卡压式连接管道和管件变形后截面为正六边形，挤压式连接管道和管件变形后截面为圆形。双卡压管件有两道密封圈。卡压式连接管道密封面呈正六边形，可以防止管道和管件之间因发生转动而造成接口松动，从而导致介质泄漏；环压式连接管件密封圈较宽，连接完成后密封圈与管道和管件接触面积较大，有效避免泄漏，但是管件价格较贵，一般用于燃气等易燃易爆介质。

挤压式连接具有施工速度快、操作简便、不需要动火等优点，而卡压式连接管件价格较低，密封性满足压缩空气系统输送要求，因此压缩空气系统中一般广泛采用卡压式连接。

薄壁不锈钢管焊接连接采用承插焊，法兰连接一般用于管道与法兰球阀连接或者管道与其他材质管道连接。

铝合金管一般采用卡箍式连接，管件价格较高，密封性较差，泄漏风险高。

压缩空气橡胶软管通过快插接头与其他材质压缩空气管道连接。

2.3 压缩空气管道综合单价对比

管道价格包括管材价格及施工费用，是压缩空气管材选用重点考虑的因素之一。下面对各种管材价格进行对比。因为压缩空气橡胶软管使用范围小，不参与对比。

图1 压缩空气管道综合单价对比

从图1可以看出，镀锌无缝（焊接）管道综合单价较低，不锈钢管价格最高，铝合金管价格居中，但是铝合金管道管件价格占总价比重较大，在复杂环境中价格不可控，最终价格有可能高于不锈钢管道。

薄壁不锈钢管道虽然每吨价格最高，但是因为管道壁厚不足普通不锈钢无缝钢管的1/2，同等规格的管道如果以m为计量单位，管道综合单价低于不锈钢无缝钢管，且比较节省材料。因为薄壁不锈钢管卡压式管件价格低于铝合金管管件，所以薄壁不锈钢作为车间支管更具有优势。

2.4 压缩空气管道耐久性

管道的耐久性与管材特性、使用环境、管道的施工工艺及输送介质等密切相关，见表4。

表4 压缩空气管道失效方式

压缩空气管道常见失效方式包括管道锈蚀、管道震动造成接口松动，密封材料失效以及外力破坏等。

不锈钢无缝钢管采用氩弧焊连接，管道耐久性最好，日常使用中不会出现泄漏事故；镀锌无缝（焊接）钢管因为焊口镀锌层破坏，焊口在使用过程中出现缓慢锈蚀状况，螺纹接口因为管道震动而出现接口松动状况，管道外壁划伤也会出现锈蚀状况，耐久性最差；铝合金管采用卡箍连接，管道震动会造成接口松动；薄壁不锈钢管采用卡压连接，密封圈位于管道和管件之间，不会受外界环境影响，温度对O型密封圈影响最大，而压缩空气管道使用温度为常温，根据相关文献结论，O型密封圈在常温状态下使用寿命为306年[5]，足以满足工业需求。

3 结论

薄壁不锈钢管是一种新型材料，管道价格适中，具有重量轻、力学性能好、耐腐蚀、不会出现二次污染、耐久性好及施工便利等特性。

管材利用率在所有种类中的压缩空气管道中是最高的，大范围使用可以显著降低工程建设钢材使用量，这与国家节能减排目标是一致的。

但是因为薄壁不锈钢管道（卡压式）最大规格只有DN100，在用气量较大的站房和车间内只能作为压缩空气二次干管及支管，应该和不锈钢无缝钢管配合使用。

薄壁不锈钢管采用卡压式连接，管件价格适中，施工后管道稳定性和耐久性好，管道施工速度快，所需的操作空间小，施工时不需要动火，没有焊渣及烟尘等污染物产生。而焊接连接需要做无损检测，不仅增加施工费用，而且对工期也有影响。

沈阳华晨宝马汽车铁西工厂项目，产能60辆/h，当时主要基于工期紧及对压缩空气品质要求高等因素考虑，主车间采用薄壁不锈钢管。实际工程实施过程中，该种管材的施工速度是其他采用焊接连接管道的数倍，管道造价约为老工厂（采用镀锌无缝钢管）的1.5倍。工程验收过程中，管道系统的强度及密封性符合要求，压缩空气管道系统投入运行后，气体品质一直能满足工艺要求，未出现因管道污染造成压缩空气品质下降事件。业主对此反馈良好，将在沈阳大东工厂项目继续采用该种管材。

综上所述，薄壁不锈钢管在低压压缩空气系统中具有广泛的应用前景。

[1]施振球.动力管道设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]中建（北京）国际设计顾问有限公司.CECS 277-2010建筑给水排水薄壁不锈钢管连接技术规程[S].北京：中国计划出版社，2010.

[3]中国机械工业联合会.GBT 19228.1-2011不锈钢卡压式管件组件第1部分卡压式管件[S].北京：中国标准出版社，2012.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验总局.GBT 19228.2-2011不锈钢卡压式管件组件第2部分连接用薄壁不锈钢管[S].北京：中国标准出版社，2012.

[5]黄兴涛，郑炜，张罡，等.O型密封圈在薄壁不锈钢管连接中的密封性与失效研究[J].给水排水，2015(S1)：336-339.

责任编辑:孙苏，李红

人居

房屋装修时怎样减少甲醛污染

住进刚装修的新房才3个月，就因装修污染而患上了再生障碍性贫血。北京、杭州有关部门曾对几十户装修后的室内环境进行检测。甲醛浓度超标率都在70%以上。装修时如何才能减少甲醛污染？

1、不要轻信那些“绿色环保”产品广告的宣传。预防甲醛污染的最好方法就是尽可能不要太多地使用会释放甲醛的材料。因为即使这些材料符合国家强制性标准的要求，如果用量大，累加后仍可能导致室内甲醛浓度超标。目前室内装饰材料中涉及到甲醛的材料包括：人造板(中密度纤维板、刨花板、胶合板、装饰单板、贴面胶合板、细木工板)、强化木地板、实木复合地板、竹地板、木家具、地毯(含地毯衬、地毯胶粘剂）、胶粘剂、壁纸等。如果装修中不得不用到这些材料，选购时要向经销商索看检验报告。对人造板而言，最好选购甲醛释放达到E级的，至少要达到E级，否则不能用于室内装修。也有个简单的鉴别法：选家具时要打开橱门及抽屉。买人造板可掀开板子去感觉，当甲醛浓度高时，会辣眼睛、刺激鼻子、打喷嚏。

2、施工时还应注意一些细节问题。比如，所有用人造板做成的物品都应当油漆，并做封边处理。包括橱柜的背板、顶底板、抽屉底板等内部隐蔽部位，这样可以将材料中的甲醛封在材料中，不易向空气中释放。最重要的是，要经常保持室内通风透气。

(摘自：《南京日报》)

Application of Thin-walled Stainless Steel Tube in Compressed Low-pressure Air System

This paper proves that thin-walled stainless steel tube has unique application advantages in compressed low-pressure air system by comparing its economy,construction convenience,durability and so forth with those of common tube materials for compressed low-pressure system.And it's suggested to be popularized.

thin-walled stainless steel tube;compressed air system;compressed air tube;press joint

TU511.3

A

1671-9107（2017）05-0061-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.05.061

2017-04-01

王锋（1984-），男，陕西商南人，研究生，工程师，主要从事工业公用系统设计及市政工程设计。