環壓連接——不銹鋼管卡壓連接技術的新發展

上世紀50年代，卡壓連接技術在瑞典的誕生，結束了不銹鋼管的“貴族化”歷史。卡壓技術引入中國后，國內的技術人員在此基礎上不斷地進行了革新和改進，創建了多種無焊擠壓連接技術。其中，環壓連接技術的發明格外引人注目，它對卡壓連接技術進行了徹底的革新，其連接可靠、密封嚴實，經濟性也更為顯著，這項技術的創立使薄壁不銹鋼管的經濟成本更加切合我國現階段經濟發展的實際水平，對進一步推廣不銹鋼管以改善和提高居民的飲用水質量意義重大。

1、薄壁不銹鋼管環壓連接技術的研發背景

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”一直以來就是國內外同行業降低不銹鋼管成本的努力方向，而薄壁化的關鍵在于連接的可靠程度。卡壓連接技術最早實現了不銹鋼管的薄壁化，其技術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。其優點是：管材、管件在車間惰性氣體內外雙保護條件下焊接生產，質量可靠；安裝作業簡單易學，對操作人員要求不高；施工便捷，不受作業空間的限制。但工程運用中卡壓式薄壁不銹鋼管的不足也引發了技術人員的思考：1）、卡壓連接對系統壓力要求相對穩定，而實際生活中常有管道壓力時高時低的現象，故承壓強度有待提高；2）、管件產品制作工藝復雜、精度要求高，特別是其O型密封圈內箍槽的制作費工費料，致使產品價格相對昂貴；3）、安裝質量與作業人員的工作認真程度關系密切，施工要求嚴格細致，不適宜工地現場的粗放管理等。于是，在國內興起了對卡壓連接技術進行改良的發展趨勢，出現了種類繁多的新技術，其中比較有影響的有環壓、雙卡壓、雙密封卡壓等等，這些技術進一步推進了國內薄壁不銹鋼水管的發展。

環壓連接技術的研發人員在總結大量工程案例的基礎上，確立了新技術的三大研發方向，即：提高連接強度和密封性能，確保系統“不漏水”；減小工藝要求精度以提高成品率，降低生產成本，讓消費者“買得起”；簡化安裝工藝與要求，使之“好安裝”更適合工地現場粗放的作業方式和環境。

2、卡壓連接與環壓連接的結構原理

卡壓連接結構圖

                環壓連接結構圖

環壓技術是對老一代卡壓連接技術的發展和創新，其連接原理如圖：環壓管件的承口分為穩定段和密封段，密封段端口是敞開的，環壓后端口才封閉。環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密封。

3、環壓連接密封段的收縮量與抗拉拔檢測

環壓技術的核心內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重要，收縮量太少則連接強度不足，管線容易失穩、滲漏；收縮量太大，管子會褶皺失穩導致環壓失敗，大量的實驗數據和工程應用經驗表明，環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，環壓工具的油泵壓力為50MPa,作用力為：7～23噸。

環壓連接系統的收縮量及抗拉阻力表

4、環壓技術相對于卡壓連接的創新點

1）、環壓連接技術在DN125、150大口徑管的成功應用，確立了環壓技術在國內外

同行業的領先地位。由于大口徑管擠壓連接的可靠性難以保障，迄今為止，除環壓以外的其它擠壓技術只能做DN100以下的管道連接，100以上均采用焊接、溝槽或法蘭連接，只有環壓技術實現了從DN12做到DN150的冷擠壓連接。

2）、環壓連接的緊固方式與卡壓連接相比具有實質性改變和突破。

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連接。環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壓同心圓360°的每一個點上均產生有抱緊力使管件死死地箍住管材。

3）、環壓連接密封腔的設計確保了系統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”狀結構。從理論上講，密封的實現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慎，稍有差池就會出現滲水。而環壓連接針對工程施工相對比較粗放的實際專門設計有一段密封腔，由管材套上圓筒狀密封材料插入管件密封段后在現場施工中環壓形成。環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，確保了系統連接防滲漏性能的萬無一失。

4）、環壓連接技術的經濟成效更明顯。

環壓連接的經濟成效體現在管件和管材兩個方面。首先，環壓管件的結構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型圈內箍槽的繁雜工序，故而對生產的精度要求也不高，采用常規工藝和通用設備就能實現批量生產，產品成品率高，制造成本更加經濟。其次，環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 ,環壓連接方式對壁厚的要求為0.6 mm；而在系統抗拉拔強度方面卡壓連接為＞3.0Mpa，環壓連接為＞4.5Mpa，故環壓式不銹鋼管材比卡壓連接的管材更節省材料，更具備推廣普及的經濟技術條件。

5）、環壓連接的安裝更簡單可靠。

環壓連接對施工人員的技能素質要求不高，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量。此外，環壓連接還具有低精度安裝、旋轉不滲漏、n次壓接等特性，對提高工程安裝的質量和效率具有積極的作用，深受施工作業人員的歡迎和好評。

四、薄壁不銹鋼管環壓連接技術的實際應用

薄壁不銹鋼管環壓連接技術相關產品于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、廣州大學城、白云國際會議中心、中直機關辦公樓、首都機場等重點工程項目，應用領域包括直飲水、冷熱水、燃氣、暖氣輸送及消防自動噴淋系統，交付工程無一漏水。