燃气薄壁不锈钢管道承插焊连接与安全性

众所周知，任何一种管材的研发和应用，其性价比的评判都应以连接技术（管件型式和连接方式）为基础。如果说，我国建筑给水薄壁不锈钢管应用十年来，是仿效国外谋求卫生性人体健康第一和使用寿命周期成本最低为目的，那么，薄壁不锈钢管进入燃气领域，追求的是安全性能第一，其次才是寿命周期成本的问题。
1 燃气用薄壁不锈钢管安全性判别
《特种设备安全监察条例》所称的特种设备，是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器、压力管道等[2]；作为压力管道之一的燃气管，理应将安全性列为首位。
1.1产品与生产企业的选择
1.1.1产品原材料性能的认定
国外建筑给水管和燃气用的薄壁不锈钢管，其原材料以奥氏体不锈钢中06Cr19Ni10/022Cr19Ni10和06Cr17Ni12Mo2/022Cr17Ni12Mo2（民间俗称304/304L和316/316L）为主，但目前基本上不再选用304牌号了。在我国薄壁不锈钢管的应用不过10年时间，且多以304为主。近年来才开始向 304L拓展，原因在于304L超低碳材质的焊接性能远好于304，这对保证薄壁型焊接管的质量和使用寿命及安全性十分重要。
1.1.2原材料供应商的认定
同一牌号的国产材料与发达国家进口材料在质量上存在着差异，主要表现在因热处理水平的高低而导致材料机械性能的差异。国产大型企业与中小型企业出厂的材料质量上也存在着差异，除上述机械性能差异外，有的材料因含Ni量不足或脱C、P、S等不善也会影响材料的耐蚀性能。所以宜采购日、韩等国进口的坯料或国内宝钢、太钢等大型企业的原材料，以保证薄壁不锈钢管的性能。
1.1.3管材管件同步生产原则的认定
管材与管件宜选用由同一厂家生产的产品，以避免不同厂家因材质的差异或配合公差的不同而影响整个管道的质量。
1.1.4企业资质的认定
对于薄壁不锈钢管，一般应选择资质、信誉好的企业的产品。ISO9001和ISO14001质量和环保的双认证是对国内企业起码的要求，去年国家开始重新核审的高新技术企业资质能反映一个企业的产品质量。
1.1.5企业专业认证的认定
输送可燃、易爆的燃气介质的管道，且压力≥0.1MPa，公称直径大于25mm的管道，称之为压力管道[3]。生产压力管道的厂家，都应遵循国务院第549号令“特种设备安全监察条例”的精神，必须按TSG D 2001 “压力管道元件制造许可规则”和TSG D 7002“压力管道元件型式试验规则”接受审核，并通过中华人民共和国特种设备（压力管道）制造许可的认证，即TS认证。这是一项企业为确保产品质量安全的专业性的认证，切不可忽视。
1.2薄壁不锈钢管连接技术的选择
1.2.1薄壁不锈钢管连接技术的分类
薄壁不锈钢管的连接技术，国内外都分为机械连接和非机械连接两大类。机械连接包括压缩式、卡压式等，其现场安装比较简便，主要依靠橡胶圈达到密封的目的；非机械连接则以焊接式为主体。压力管道目前几乎100%用焊接连接，目前国内给水管道的焊接连接，管径小于等于DN100的以承插焊为主，管径大于DN100的以对接焊为多，这已成为目前业内人士的共识。
1.2.2薄壁不锈钢管连接技术性能比较
常见薄壁不锈钢管连接方式的技术性能比较
2 薄壁不锈管管承插焊连接技术
2.1承插焊连接技术概念
承插式和对接式都是管道常见的连接方式。承插焊连接，是将传统的承插式管道连接与焊接式管道连接有机地结合，将薄壁不锈钢管插入管件承口，用钨极氩弧焊（简称TIG焊）熔焊焊接成本体一色的管道，是一种“无接头连接”的连接技术。在燃气领域被称为“无泄漏接头”连接[4]，值得推广。
2.2承插焊连接技术特点
2.2.1连接安全可靠
管材管件采用TIG焊焊接,能克服普通机械连接中密封橡胶圈易老化的通病；其焊接接头的耐压力、拉拔力比普通机械连接大得多，详见表2。
2.2.2施焊相对简单
承插焊管材管件在焊接时不需填加焊丝，既省却焊了接辅料、又提高了焊接速度，能保证TIG焊焊接薄壁件的高质量，也避免了手工电弧焊的复杂性。
2.2.3应用范围广泛
薄壁不锈钢管明装、暗敷（直埋式或非直埋式）两相宜，特别适合较复杂场所的安装。
如：嵌墙管（直埋式、需加塑覆）——无接头连接，零维修；
外墙管、管道井立管（非直埋式）——强度高、刚度大，无接头连接，零维修。
2.2.4安全性好，属无泄漏接头
“无泄漏接头”这一术语来自国家标准“城镇燃气设计规范”，原文是“薄壁不锈钢管采用承插氩弧焊式管件属无泄漏接头连接，与卡压、卡套等机械连接相比较具有明显优点，故推荐使用”[4]。
2.3承插焊连接强度测试
按国家标准规定，管道连接的强度能否满足工程使用要求，应由其耐压试验和拉拔等试验来判定，并需以拥有国家相关资质的测试单位的检验报告为准。
2.3.1承插焊连接的耐压试验
按GB/T19228.1《不锈钢卡压式管件》国家标准规定，耐压试验要求为2.5MPa，而承插焊连接进行连接试验之一的压力试验时能承受4.0～10MPa的压力。已经大大高于标准要求，其具体指标见见表2。
2.3.2承插焊连接的拉拔试验
同样按GB/T19228.1国家标准进行连接试验之二的拉拔试验，其拉拔力为机械连接方式的3倍左右，
2.3.3小结
由3.3.1和3.3.2条说明承插焊连接的焊缝强度，已符合国标的规定，且大大高于普通机械连接方式的强度，故值得选用。
2.4薄壁不锈钢管承插焊连接技术的发展与应用
2.4.1薄壁不锈钢管承插焊连接技术的发展
承插焊连接技术自本世纪初起，由宁波市华涛不锈钢管材有限公司依据自有的“薄壁不锈钢管道承插氩弧焊连接结构”国家专利，通过与国内高等院校、科研院所共同合作，综合机械、给排水、压力容器、焊接、防腐各方专家的专业技术优势，做了大量的科学研究和技术试验，并经过了工程实例的检验，已使该技术日臻成熟。
承插焊管件和连接方法，是目前国内建筑给水薄壁不锈钢管领域中非机械连接技术的代表产品，广泛应用于城市标志性建筑、现代化医院、大宾馆、写字楼和住宅区，遍及全国二十多个省、几十个城市，以其独特的优势（尤其是高层建筑的给水立管、嵌墙管）为提高我国现代化建筑的用材水平和改善人民大众的生活质量做出了应有的贡献。
2.4.2薄壁不锈钢管承插焊在燃气领域的应用
燃气领域应用薄壁不锈钢管，是采用新型管材的一大进步与创举。与传统的碳钢管比较，其管道显得轻盈美观，使用寿命长、几乎零维修的优点将随着使用年限的推延而逐步显露出来。与燃气用不锈钢波纹管相比，薄壁不锈钢管（硬管）在强度与刚度方面具有明显的优势。
2005年，重庆市燃气集团渝西分公司在其辖区内的民用建筑室内燃气管道中推广试用薄壁不锈钢管。2006年，燃气薄壁不锈钢管列入集团公司招标采购范围。宁波华涛公司生产的“通洋”牌薄壁不锈钢管材、管件，也进入集团公司招标目录，该公司选用不锈钢型号304规格；连接方式采用承插氩弧焊。在工程应用（例如：重庆万达广场、重庆市南岸区供电集资楼、重庆喜来登大酒店、重庆庆隆高尔夫别墅区、重庆融侨香弥山小区、重庆龙湖郦江小区、重庆香港城、重庆竹林康居小区、重庆同创高原花园洋房等）中不锈钢燃气管道被敷设成了立管、水平管、支管等管系，并经有关部门验收，符合设计要求，管道美观亮丽，可与立面媲美，得到用户的一致好评。
2.5薄壁不锈钢管承插焊连接施工要点
薄壁不锈钢管承插焊连接施工应遵循“城镇燃气室内工程施工与质量验收规范”CJJ94-2009等国家现行有关标准的规定。
2.5.1施工步骤
1）配管：用管割刀或砂轮切割机（砂轮片应专用）切割钢管，并修净断口毛刺；
2）装配：将钢管插入管件承口；
3）焊接：用钨极氩弧焊（TIG焊），将承口端部作环状一圈的焊接；
4）焊缝处理：抛光处理。
2.5.2焊接工艺特点
1）TIG焊时要求小电流、快速度，应根据不同壁厚的管材选择相应的焊接工艺参数。
2）承插式管件承口端部设计有特殊的延伸边，焊接连接时不需添加焊丝（以延伸边替代）。
2.5.3施工工具
TIG焊应选用逆变氩弧焊机或脉冲氩弧焊机，有条件可选用自动焊机。
3 结语
（1）必须充分认识燃气薄壁不锈钢管道的安全性要求。对适合于重庆地区气候环境（酸雨较重，污染较大、温差较高）的管材、管件材质作明确的甄别和作出相关规定，对材质不达标的产品者坚决淘汰。准确把握和实施《城镇燃气设计规范》GB50028-2006和《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ94-2009，认真作项目的前期方案设计和论证，将薄壁不锈钢管的外观美观、方便快捷的安装、耐腐蚀性较强、适合于户外立管又适合于户内分支管、既适合明装也适合于暗埋的优势充分展现出来。
（2）薄壁不锈钢管的连接技术，富有多样性和特色性，为设计与应用单位提供了多种选择。各种连接技术都有自创的特色，也存在不足之处。但是任何连接方式，除本身质量外，还应注重现场的特点急施工条件，选择最适合的连接方式。
参考文献
[1] 镍协会北京办等，不锈钢水管——21世纪真正的绿色管材：9～14
[2] 中华人民共和国国务院令第549号 特种设备安全监察条例 第二条：2
[3] 同上，第九十九条：30～31
[4] 城镇燃气设计规范 GB50028-2006条文说明10.2.6：378