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

(浙江省建科建筑設計院有限公司 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、價格合理、美觀等優(yōu)異的綜合性能，已大量應用于建筑給水和直飲水管道。2018年2月開始執(zhí)行的國標“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,由此引起我們對原有建筑給水排水常規(guī)豎向分區(qū)設計限制的一些思考。

【關鍵詞】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及連接技術的不斷提高，越來越多的新產(chǎn)品新技術運用于不銹鋼管道系統(tǒng)中，尤其是環(huán)壓連接技術的出現(xiàn)，打破了歷來薄壁不銹鋼管耐壓等級不大于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標準中把環(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。筆者認為管道工作壓力從1.6MPa提高到2.5MPa，不僅僅一個簡單的數(shù)字的增加，而是關乎給水設計的一件意義重大的成果，如能充分運用則對建筑行業(yè)尤其是給水行業(yè)節(jié)能環(huán)保帶來巨大的促進和提高。

一、目前現(xiàn)狀 

在《建筑給水排水設計規(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)應根據(jù)建筑物用途、層數(shù)、使用要求、材料設備性能、維護管理、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、鋁塑復合管及各種鋼塑復合管在內(nèi)的幾乎所有低壓管道其工作耐壓等級均被限制在1.6MPa內(nèi)，在分區(qū)設計上以此來考慮水泵楊程高度、設置分區(qū)區(qū)間、設置設備層、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)被迫設置轉換設備層，以滿足水壓安全提升的需求。

而轉換設備層的設置不僅給業(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控制增加了難度和不確定性。特別是日常能耗是每個企業(yè)都必須面對而且無法回避的難題。

二、環(huán)壓連接壓力特點 

環(huán)壓連接的技術促進了不銹鋼管的發(fā)展,它有效的將可靠性與薄壁化進行了結合,而且該技術已形成了“寬帶密封”和“環(huán)狀緊縮”為主的兩項技術特證，在技術優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢方面均有著較好體現(xiàn)，并且隨著該項技術不斷地進步,環(huán)壓式不銹鋼管道的耐壓能力在實際工程中被越來越多的實踐所發(fā)現(xiàn)和檢驗。經(jīng)過不斷的施工實踐,這項技術在技術與經(jīng)濟等方面的優(yōu)勢逐漸的展現(xiàn)出來。

《不銹鋼環(huán)壓式管件》GB/T33926-2017標準第一條規(guī)定：標準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。在工程實踐及相關實驗中其相應強度得到較好的體現(xiàn)。根據(jù)該標準相應生產(chǎn)廠家分別做了拉拔試驗和抗拉阻力試驗：

《不銹鋼環(huán)壓式管件》標準中拉拔試驗要求如下：

試樣兩端與長度為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，固定在拉伸試驗機上。進行拉拔試驗時，以2mm/min的速度進行拉伸，測定出現(xiàn)泄露時的最大拉伸力，此時的拉伸力應大于表5規(guī)定的最小抗拉阻力。

拉拔試驗裝置

最小拉拔強度

通過對環(huán)壓連接的實際測試，可看出管道應力值接近或超過304不銹鋼材料許用應力值105Mpa（GB/T 12771-2008）的1/2。考慮到在2.5Mpa下管子的應力情況，約為管子許用應力105MPa的1/3。在該標準規(guī)定應進行管道耐壓試驗，檢測壓力值為1.5倍額定工作壓力。因此認為拉拔力應滿足許用應力的2/3較為妥當，即79Mpa，并將其作為規(guī)定值。如表2所示。

表2抗拉阻力試驗實測值和修訂的規(guī)定值

由此可以看出，環(huán)壓式抗拉拔強度及耐壓強度已遠遠超過標準所要求的規(guī)定值，環(huán)壓連接工作壓力設定在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

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,給水薄壁不銹鋼管越來越多的應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,適用于酒店、商場、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、卡壓式等連接技術的耐壓等級向前推進了一大步，從1.6MPa邁向了2.5MPa的時代。

如在給水設計中，對一幢150米左右的高層進行給水主體設計，一般我們會采取二段式遞進供水方式，即供水主立管采取高區(qū)和低區(qū)二區(qū)，當利用市政壓力直接供水有時也會分三區(qū)供水，不但需要在地下層設置水池及加壓水泵，還需要在中間設備層設置轉輸水箱及變頻水泵用于遞進加壓，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，而不必設置中間轉輸水箱及水泵，這樣不但省去了上述設備，還可以取消中間設備過渡層，能極大地節(jié)省土建及設備造價，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，其工程造價可節(jié)省總造價的5~10%左右，其經(jīng)濟優(yōu)勢非常明顯，而且在日常的維護中省掉了設備過渡層及其管道、轉輸水箱及水泵維護和管理。

四、結語

隨著我國生產(chǎn)力的提高和發(fā)展，特別中國特色社會主義進入新時代，我國社會主要矛盾已經(jīng)轉化為人民日益增長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、強度大、可以充分的回收利用、能夠抗氧化、使用壽命長的特點。隨著環(huán)壓式管件國標的實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識。

因此，我們充分相信，在關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)，使建設節(jié)約型的、供水系統(tǒng)新理念、新方式得以實現(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、“建筑給水排水設計規(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與設計手冊”2010版

5、“建筑給水薄壁不銹鋼管道安裝”10S407-2