消防水系統溝槽連接技術詳解

管道溝槽連接技術興起于20世紀50年代的美國，90年代末引入中國。此后，以其安裝便捷、質量可靠、經濟環保等突出優點，迅速被國內市場所接受和推廣。在國家法規政策的積極引導下，目前該技術已廣泛應用于消防給水、生活給水、中央空調、污水處理、石油化工、熱電及軍工等多個領域[1]，并逐步取代法蘭和焊接這兩種傳統的管道連接方式，成為氣、液管道連接的首推技術。雖然管道溝槽連接技術推廣應用了較長時間，但由于相關人員的認識不足、缺乏經驗、疏于管理等多方面原因，導致管件松脫、接頭滲水等質量通病多有發生。本文將從材料選擇、安裝工藝、支（吊）架設置等角度，分析管道溝槽連接質量問題的產生原因，并就確保管道溝槽連接質量提出見解與體會。北京消防改造維修

2.1管材

2.1.1管道類型的選擇

管道類型是影響管道溝槽連接質量的一項重要因素。溝槽連接方式適用的管道類型較為廣泛，《溝槽式連接管道工程技術規程》（CECS151∶2003）指出：“溝槽連接方式可用于鍍鋅焊接鋼管和焊接鋼管、鍍鋅無縫鋼管和無縫鋼管、不銹鋼管等，或內壁涂塑或襯塑的上述各種管材。”但是，由于焊縫形式對鋼管溝槽連接質量有一定影響，焊接鋼管的焊縫突出，不利于鋼管的壓槽。因此，在安裝施工時應首選無縫鋼管，其次是直縫焊管，避免選用螺旋焊管。如確需使用螺旋焊管，也應配套使用相應的溝槽管件，如上海威遜就為螺旋鋼管設計配備了帶溝槽短管的超越式接頭和凸緣式接頭，以此解決了螺旋鋼管溝槽連接的接口密封難題。北京氣體滅火安裝

2.1.2管道的質量要求

由于溝槽管件與管道外壁接合，因此，管道外徑偏差過量將使管道與卡箍不匹配，會造成接頭滲水。此外，管材材質不合格，鍍鋅層不牢固，管壁厚度不足，都將會在壓槽時可能造成管子斷裂、鍍鋅層大量脫落或高頻焊縫開裂，最終導致接頭滲水或斷裂。因此，嚴格控制管材質量至關重要。各類管材均應符合相應的國家標準，如鍍鋅焊接鋼管應符合《低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管》（GB/T3091）的規定，無縫鋼管應符合《輸送流體用無縫鋼管》（GB/T8163）的規定，涂塑鍍鋅焊接鋼管和涂塑無縫鋼管應符合《給水涂塑復合鋼管》（CJ/T的規定等。此外，鋼管壁厚還應滿足最小壁厚要求。（見表1）

2.1.3管口的圓整度控制

管口的圓整度不足也是影響管道溝槽連接質量的重要原因。施工前，應對進場管材的圓整度進行檢查。檢查可按照下述方法進行：將管道截面分為8等分，分別測量4條直徑尺寸，與標準值進行對比。凡圓整度不達標的管段應整圓或切除。

管道的圓整度不達標，往往是由于運輸或裝卸過程中管道遭受碰撞或管材相互擠壓所造成。韓國在管材運輸中有很好的經驗，該國的工程技術人員采用在管端頭裝設十字支撐架的辦法，較好地解決了管道受壓變形的問題，值得學習和推廣。

2.2溝槽管件

2.2.1殼體材質的選擇

溝槽管件的殼體材質有球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼等幾種，不同材質的溝槽管件耐壓性能不同，脆性、抗疲勞性能等也有所區別，應根據工程實際需要合理選用。

2.2.2橡膠密封圈的選擇

橡膠密封圈分為天然橡膠、合成橡膠、硅橡膠等幾大類，應根據管道傳輸介質的性質和溫度、使用場合等需求正確選用。輸送生活飲用水的管道可采用天然橡膠、合成橡膠或硅橡膠，并應符合國家《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準》（GB/T17219）和國家現行有關標準的規定；輸送含油和化學品等介質的管道應采用合成橡膠；輸送空調冷卻水的管道，由于使用環境及系統季節性運行的要求，需要橡膠密封圈具有一定的抗疲勞、抗老化性能，因此，應優先選用合成橡膠或硅橡膠。http://www.www.copperuskee.com/

2.2.3正確選擇溝槽管件類型

溝槽管件有多種類型，其中剛性接頭與撓性接頭，開孔式機械三通、四通與溝槽式三通、四通，單片法蘭與溝槽法蘭等，作用類似，但使用場合卻有所區別。在安裝前，應對各種接頭及配件的性能、使用條件做深入的了解，做到正確選用。

（1）剛性接頭與撓性接頭。在工程施工中，由于技術交底及質量監控的不到位，工人對剛性接頭和撓性接頭常常不加區分，隨意使用，從而給整個管路系統的可靠運行和正常維護帶來隱患。如：生活熱水系統，系統運行溫度與管道安裝時的溫度差值可達到60℃，鋼管長6m，產生的熱膨脹應力將達到1200kg/mm2。如果管道采用剛性連接，將會引起支架變形，并導致管道系統遭受破壞。因此，對接頭管件應加以區分并合理選用。

①生活熱水管道、空調水管道、露天管道，為有效補償因熱脹冷縮所引起的管道位移，以上三類必須使用撓性接頭，如果伸縮段的位移超過了撓性接頭的總補償量，還應考慮加裝金屬膨脹節。

②溫差變化不大的管道，如室內消防管道，可以大量使用剛性接頭。但在長直管路的中段應安裝一定數量的撓接頭，用以補償長直管段的少量熱膨脹量，確保整個管道系統處于安全運行狀態。

③有溫度補償功能的彎管、折線形管道，應在其產生角變位的管段上安裝撓性接頭。

④泵房管道則建議使用撓性接頭，以減少噪聲并削弱振動傳導。

⑤埋地管道宜采用撓性接頭，可有效應對不均勻沉降導致的管道系統局部變形。

⑥小弧度弧形管道的連接，必須采用撓性管接頭。可先按直線管道裝配，再折轉管道，使其達到預定轉角。但無論在何種情況下其轉角均不得超出溝槽管件說明書所限定的數值。

（2）開孔式機械的三通、四通，與溝槽式的三通、四通相比，每個連接部位少用了2個溝槽式接頭，從而降低了工程成本。但是由于開孔式機械三通、四通屬馬鞍形拼合式開孔套筒結構，與溝槽式三通、四通相比強度較弱。因此，在接頭受力較大的部位應避免使用開孔式機械三通、四通，如在立管上設置支管的部位等。在橫管上設置支管，可采用機械三通、四通，但支管的管徑不得過大，必須保證鉆孔后管道的強度不受到損害，否則容易發生管道滲漏。

（3）單片法蘭與溝槽法蘭在大多數情況下可以互用，但單片法蘭在與蝶閥相連接時，兩者的密封橡膠接觸，不易緊密固定連接，容易造成接口滲水。因此，在蝶閥與法蘭連接時應采用溝槽法蘭，避免使用單片法蘭。2.2.4溝槽管件的質量要求工程中出現的卡箍斷裂、橡膠密封圈損壞、緊固件螺栓斷裂等質量問題，很大程度上是由于不恰當地選用溝槽管件或使用質量低劣的溝槽管件所造成。因此，應從進貨、檢驗、技術等方面嚴格把關，避免不適用、不合格產品進入施工環節。

安裝工藝控制不嚴，也是造成溝槽連接質量欠佳的重要原因，可著重從以下幾個方面加強管理。

3.1管道切割過程中的質量控制

管道切口端面與鋼管軸線不垂直或切口處有毛刺，則會直接影響橡膠圈的密封效果。因此，應重視管道切割工序的質量管理。鋼管切割應使用砂輪切割機或管子切割機，嚴禁使用氧氣乙炔切割。切割時應固定好管道，避免切割過程中因管道移動而造成的斷面錯位、毛刺增多的問題，進而影響接口質量。切割后應用砂紙、銼刀或砂輪機打磨切口，清理毛刺。

3.2滾槽工序的質量控制

滾槽是溝槽加工的重要工序。滾槽過快容易損傷管子鍍鋅層；滾槽太深或太淺，會對管道接口的質量造成以下不利影響：

（1）壓槽過深。

①鋼管端部強度降低，管道溝槽的鍍鋅層受到破壞。

②卡箍徑向壓縮量降低，容易造成滲漏，而且管道有一定壓力時，鋼管也容易從卡箍中脫出來，造成漏水事故。

③會導致管端變形，出現喇叭口，影響接口安裝質量。

（2）壓槽過淺。

①溝槽過淺則降低了卡箍的壓緊裕量，當介質壓力增大時，膠圈外徑很容易鼓出來，造成漏水。

②卡箍中徑和鋼管外徑的配合間隙增大，則超過了允許范圍，膠圈唇邊外側在介質壓力的作用下擠入間隙內，使膠圈受到破壞，降低了膠圈的彈性，嚴重地影響密封性能。因此，在滾槽的過程中，應嚴格按照操作規程進行施工。加工溝槽應由淺入深，留有余地，且速度不能過快。溝槽機要有限位裝置，避免溝槽深度超出允許偏差范圍。較長的鋼管在壓槽時，必須設支托架，在支托架上應安裝滾珠軸承支撐點，以防止管道出現縱向位移和角位移。壓槽完畢的管道在搬運、吊裝、裝卸時要注意保護管口，避免變形。

3.3橡膠圈安裝

橡膠圈是溝槽管件的重要密封部件。緊固溝槽管件時，應交替擰緊兩邊的螺栓，并目測檢查橡膠密封圈是否起皺，若發現橡膠密封圈起皺應更換新的橡膠圈。

溝槽連接方式與傳統的絲接、焊接或法蘭連接方式不同，由于管道溝槽與卡箍零件間存在間隙，在管道試壓或介質壓力、溫度發生變化時，管道會產生軸向位移。如果按照常規標準設置支（吊）架，易造成接頭處管道下沉，引起接口滲漏。在工程施工中，由于支（吊）架設置數量不足或位置不合理造成管道滲漏、變形的情況比較多見。因此，有必要對管道支（吊）架設置加強控制。

（1）嚴格控制支（吊）架的安裝間距。溝槽連接因其自身特點，對支（吊）架的安裝要求較高。以不保溫鍍鋅鋼管橫管段為例，其支（吊）架較絲接、焊接等傳統連接方式允許的最大支撐間距更短。（見表2）

（2）除此之外，還應對關鍵部位加強支撐。如進水立管的底部、立管接出支管的配件部位、立管因自由長度較長而需要支撐重量的部位、橫管接出支管與支管接頭和配件連接的部位、需要控制管道伸縮的部位等均應增設固定支架。

（3）溝槽管件不能用來承受管道的重量，因此在卡箍接頭附近宜設置支（吊）架，支吊架與接頭、管件的凈間距宜為150mm～300mm。

溝槽式管道連接技術是一項簡便、可靠、經濟、環保的施工技術，施工人員如能在材料選用、工藝把關、支（吊）架設置等多方面多加注意，嚴格把控，應能提高管道溝槽連接的施工質量，更好地推進該技術的推廣及應用。