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?？▔杭夹g(shù)引入中國后，國內(nèi)的技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上不斷地進行了革新和改進，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)進行了徹底的革新，其連接可靠、密封嚴(yán)實，經(jīng)濟性也更為顯著，這項技術(shù)的創(chuàng)立使薄壁不銹鋼管的經(jīng)濟成本更加切合我國現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的實際水平，對進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?？▔哼B接技術(shù)最早實現(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)點是：管材、管件在車間惰性氣體內(nèi)外雙保護條件下焊接生產(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，而實際生活中常有管道壓力時高時低的現(xiàn)象，故承壓強度有待提高；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)箍槽的制作費工費料，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)進一步推進了國內(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，大量的實驗數(shù)據(jù)和工程應(yīng)用經(jīng)驗表明，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

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制擠壓為六角形，通過變形在六角

形的6個角點產(chǎn)生強大的抱緊力，這6個方向的抱緊力讓管材頂住管件實現(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，同時強制收縮在管件環(huán)壓同心圓360°的每一個點上均產(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際專門設(shè)計有一段密封腔，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)濟成效更明顯。

環(huán)壓連接的經(jīng)濟成效體現(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)備就能實現(xiàn)批量生產(chǎn)，產(chǎn)品成品率高，制造成本更加經(jīng)濟。其次，環(huán)壓連接強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，其中包括奧運會運動員公寓、中央電視臺新臺址、廣州大學(xué)城、白云國際會議中心、中直機關(guān)辦公樓、首都機場等重點工程項目，應(yīng)用領(lǐng)域包括直飲水、冷熱水、燃?xì)狻⑴瘹廨斔图跋雷詣訃娏芟到y(tǒng)，交付工程無一漏水。