环压式不锈钢管道改变供水分区之浅述
发布时间：2018-07-08 浏览次数：2958
环压式不锈钢管道改变供水分区之浅述
陆姚松 陆维嘉
(浙江省建科建筑设计院有限公司 浙江共合管业有限公司 )
【摘要】薄壁不锈钢管具有安全耐用、环保卫生、价格合理、美观等优异的综合性能，已大量应用于建筑给水和直饮水管道。2018年2月开始执行的国标“不锈钢环压式管件”（GB/T33926-2017）把薄壁不锈钢管道工作压力提高到了2.5MPa,由此引起我们对原有建筑给水排水常规竖向分区设计限制的一些思考。
【关键词】薄壁不锈钢管，环压式，分区供水，节能环保。
随着不锈钢管道冶炼技术及连接技术的不断提高，越来越多的新产品新技术运用于不锈钢管道系统中，尤其是环压连接技术的出现，打破了历来薄壁不锈钢管耐压等级不大于1.60MPa的限制。在2018年2月开始执行的《不锈钢环压式管件》GB/T33926-2017标准中把环压式连接的薄壁不锈钢管道系统工作压力提高到了2.5MPa。笔者认为管道工作压力从1.6MPa提高到2.5MPa，不仅仅一个简单的数字的增加，而是关乎给水设计的一件意义重大的成果，如能充分运用则对建筑行业尤其是给水行业节能环保带来巨大的促进和提高。
一、目前现状
在《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003中3.3.3第二条规定：给水系统的竖向分区应根据建筑物用途、层数、使用要求、材料设备性能、维护管理、节约供水、能耗等因素综合确定。
我们知道，目前使用的镀锌钢管、薄壁不锈钢管、PVC-U管、PPR管、铝塑复合管及各种钢塑复合管在内的几乎所有低压管道其工作耐压等级均被限制在1.6MPa内，在分区设计上以此来考虑水泵杨程高度、设置分区区间、设置设备层、分区水箱、加压水泵及布置管网等。如一幢300米左右高度的建筑物，一般二次提升水箱及泵站设置竖向三组以满足现行分区压力需要。即在建筑物的中区和高区内被迫设置转换设备层，以满足水压安全提升的需求。
而转换设备层的设置不仅给业主增加了比较大的基建投资，给建筑物的高度控制、有效面积的利用、消防安全、供水可靠性、水质卫生、电力成本和人工日常维护控制增加了难度和不确定性。特别是日常能耗是每个企业都必须面对而且无法回避的难题。
二、环压连接压力特点
环压连接的技术促进了不锈钢管的发展,它有效的将可靠性与薄壁化进行了结合,而且该技术已形成了“宽带密封”和“环状紧缩”为主的两项技术特证，在技术优势和经济优势方面均有着较好体现，并且随着该项技术不断地进步,环压式不锈钢管道的耐压能力在实际工程中被越来越多的实践所发现和检验。经过不断的施工实践,这项技术在技术与经济等方面的优势逐渐的展现出来。
《不锈钢环压式管件》GB/T33926-2017标准第一条规定：标准适用于公称压力不大于2.5MPa的饮用净水、生活饮用水、冷水、热水、海水及消防。在工程实践及相关实验中其相应强度得到较好的体现。根据该标准相应生产厂家分别做了拉拔试验和抗拉阻力试验：
《不锈钢环压式管件》标准中拉拔试验要求如下：
试样两端与长度为300mm的薄壁不锈钢管环压连接，组成一组试样，向管内封入0.6MPa气压，固定在拉伸试验机上。进行拉拔试验时，以2mm/min的速度进行拉伸，测定出现泄露时的最大拉伸力，此时的拉伸力应大于表5规定的最小抗拉阻力。
拉拔试验装置
最小拉拔强度
公称尺寸 DN | 最小抗拉阻力/kN | 公称尺寸 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 |
通过对环压连接的实际测试，可看出管道应力值接近或超过304不锈钢材料许用应力值105Mpa（GB/T 12771-2008）的1/2。考虑到在2.5Mpa下管子的应力情况，约为管子许用应力105MPa的1/3。在该标准规定应进行管道耐压试验，检测压力值为1.5倍额定工作压力。因此认为拉拔力应满足许用应力的2/3较为妥当，即79Mpa，并将其作为规定值。如表2所示。
表2抗拉阻力试验实测值和修订的规定值
序号 | 管子规格 | 管材外径 | 公称壁厚 | 实测抗拉阻力 KN | 应力值 MPa | 2.5Mpa时管道轴向应力值σ MPa | 抗拉阻力规定值 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、表中实测数据为3次测试中的最小值。 2、2.5Mpa时管道轴向应力值σ参考GB/T 12771中计算方式： | |||||||
由此可以看出，环压式抗拉拔强度及耐压强度已远远超过标准所要求的规定值，环压连接工作压力设定在2.5MPa有其合理性和发展的必然性。
三、环压连接的工程意义
随着社会经济的迅猛发展,给水薄壁不锈钢管越来越多的应用在公共与民用建筑给水工程中。环压式连接作为建筑给水薄壁不锈钢管的一种连接方法,具有安全可靠、施工便捷、美观大方、环保卫生等特点,适用于酒店、商场、医院、写字楼、住宅楼等公共与民用建筑给水工程。
环压式连接工程意义在于薄壁不锈钢管环压式连接把包括焊接式、卡压式等连接技术的耐压等级向前推进了一大步，从1.6MPa迈向了2.5MPa的时代。
如在给水设计中，对一幢150米左右的高层进行给水主体设计，一般我们会采取二段式递进供水方式，即供水主立管采取高区和低区二区，当利用市政压力直接供水有时也会分三区供水，不但需要在地下层设置水池及加压水泵，还需要在中间设备层设置转输水箱及变频水泵用于递进加压，以确保管网工作压力不大于1.6MPa，如下图示-1所示。而如果采取环压式薄壁不锈钢管道的话，由于管道耐压达到了2.5MPa，就可以利用地下室内泵站一次加压即可满足管网供水需求，而不必设置中间转输水箱及水泵，这样不但省去了上述设备，还可以取消中间设备过渡层，能极大地节省土建及设备造价，根据初步估算，如采取下图示-2所示的管道系统供水方式，其工程造价可节省总造价的5~10%左右，其经济优势非常明显，而且在日常的维护中省掉了设备过渡层及其管道、转输水箱及水泵维护和管理。
四、结语
随着我国生产力的提高和发展，特别中国特色社会主义进入新时代，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。薄壁不锈钢管本身具有性能优越,如防腐蚀、强度大、可以充分的回收利用、能够抗氧化、使用寿命长的特点。随着环压式管件国标的实施及众多厂家的不断参与,管件的良好的耐压能力被越来越多的用户所认识。
因此，我们充分相信，在关乎人们密切接触的给水系统中需要使用更加安全可靠的给水管道，环压式连接的出现，使建设节约型的、供水系统新理念、新方式得以实现。随着环压式薄壁不锈钢管的推广使用，一种全新的、节能的、环保的、安全可靠的供水系统必将蓬勃兴起！
参考资料
1、“建筑给水排水设计规范”GB/T50015-2003
2、“流体输送用不锈钢焊接钢管”GB/T12771-2008
3、“不锈钢环压式管件”GB/T33926-2017
4、“建筑给水排水工程技术与设计手册”2010版
5、“建筑给水薄壁不锈钢管道安装”10S407-2
