1.   燃气用双卡压薄壁不锈钢管道的发展

压接式管道于1959年发明，在欧洲也称为曼勒斯曼接头，这种接头在国内称为单卡压管件，也称为D型卡压管件。双卡压管件主要由Viega公司生产，在国内也称为S型卡压管件。国内2001年出版了第一部行业标准CJ152-2001《不锈钢卡压式管件》，2003年出版了第一部国家标准GB/T19228.1-2003《不锈钢卡压式管件》，不锈钢卡压式管件得到快速发展，2011年对该标准进行修订，增加了双卡压管件的技术参数，标准为GB/T19228-2011《不锈钢卡压式管件组件》。不锈钢卡压式管件由初期的应用在五星级酒店到现在扩展到到房地产领域，生厂家由初期的几家发展到现在的上百家，发展非常迅速。

 Viega公司、Pressfitting公司均有燃气卡压管件的生产，距今已有30年的时间，其适用范围为温度-20℃～70℃，压力0.5Mpa，密封材料为丁腈橡胶（NBR）。浙江正康实业有限公司在2007年开始使用薄壁不锈钢管进行室内燃气的输送。目前港华燃气、新奥燃气、深圳燃气、华润燃气及一些地方燃气公司开始逐步使用薄壁不锈钢管作为室内燃气的管道。

室内燃气管道相关法规也对不锈钢管做了相应规定，“薄壁不锈钢管的厚度不得低于0.8mm，其质量应该符合现行《流体输送用不锈钢焊接钢管》GB/T12771的规定”^[1]，“薄壁不锈钢管应采用承插氩弧焊式管件连接或卡套式、卡压式、环压式等管件机械连接” ^[2] ，“燃气管道的设计使用年限不应小于30年，其中钢质管道设计使用年限不小于30年” ^[3]。2013年开始编制的《燃气输送用不锈钢管及双卡压式管件》与《双卡压薄壁不锈钢燃气管道施工及验收规程》两个行业标准，为日后薄壁不锈钢管道安装及选用制订了详细的规范。

2.   双卡压管件的技术原理

2.1压接式连接及双卡管件

以带有特种密封圈的承口管件连接管道，用专用工具压紧管口而起密封和紧固作用的一种连接方式。管件承口端部有延伸直段的卡压连接为双卡压（S型）^[4]。

2.2双卡压连接技术原理

2.2.1  O型密封原理，双卡压管件采用O型密封圈密封，即密封圈的断面呈O型，其结构特点是具有最大的回弹力，可保证永久压缩比。

2.2.2六角压接抗旋转原理 双卡压管件DN50以下压接断面呈六角型，目的是防止在安装内螺纹阀门等管路附件产生旋转力使管材和管件发生旋转，避免因管材管旋转引发的渗漏隐患。DN65以上因附件采用法兰连接没有旋转力，因此DN65以上压接断面为环形，也就是环式压接。

2.2.3抗折弯、抗震动原理 双卡压管件因有延伸段，当外力作用管道时，受力点在管件承口处，管件密封圈位置不受影响，因此不会发生渗漏隐患，试验证明当管道折弯30°时，仍然不会渗漏。日常管道的震动所产生的外力，均被消耗在管件承口处，有效保护密封圈位置不发生形变。

图1.双卡压管件受力原理

2.2.4提高密封圈的使用寿命 双卡压管件经过压接后，管件承口与管材贴合，密封圈处在一个稳定密闭的环境中，不受阳光、氧气、灰尘的影响，有效提高了密封圈的寿命。

3.   试验测试

3.1管材管件性能测试 不锈钢卡压式管件要进行材料、外观尺寸、晶间腐蚀、盐雾试验、水压试验、气密试验、负压试验、拉拔试验、震动试验、压力冲击等试验。用于燃气时气密试验压力要达到1.05Mpa,是工作压力的2倍以上。不锈钢要采用06Cr19Ni10牌号以上的材料制造。

3.2密封圈性能及寿命测试 燃气用密封必须通过GB/T23658《弹性体密封圈 输送气体燃料和烃类液体的管道和配件用密封圈的材料要求》，特别是要通过耐液体B及3号标准油浸泡测试；也可以按照HG3092《燃气输送管及配件用橡胶密封圈胶料》进行性能测试。输送水用的密封圈三元乙丙（EPDM）和氯化丁基（CIIR）不能通过以上标准测试，主要是其不耐油，遇到燃气等烃类物质就会膨胀变性失效。燃气上常用的密封圈材料主要为丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FPM）、氢化丁腈橡胶（HNBR），丁腈橡胶应用量较大，价格合理，氟橡胶耐高温较好但耐低温较差，氢化丁腈橡胶耐低温耐高温性能较好，但价格较高且不能国产，需要进口，主要有日本“瑞翁”和德国“朗盛”品牌。

3.3管道耐高温测试 燃气管道要考虑消防要求，即在火灾的情况下，燃气管道的渗漏不能引起二次爆炸。根据DVGW“德国煤气和水专业人员联合会”标准VP614中4.10规定在650摄氏度情况下，渗漏率不得超过30L/h，这样才能确保燃气管道在发生火灾的时候，有足够的时间关闭阀门，确保燃气管道的安全。

4.   安装技术

4.1双卡压管道安装步骤

定尺切割→去毛刺→标记划线→承口插管→压接

4.2安装注意事项  安装时，要检查管件承口是否清洁，密封圈是否完整，管材端是否有毛刺，防止污物及毛刺划伤密封圈；管道安装要根据技术要求设置支架，DN15管道支架横管不得超过2.0米；并排超过3根管道时，需要采用专用排卡固定，支架、膨胀螺栓等管路附件需要采用S30408材质。从安装技术看，安装简单，只要控制管件承口清洁及管材端口毛刺，就可以控制安装质量。

5.   安全性能分析

双卡压薄壁不锈钢管道的安全性能主要体现在耐腐蚀、寿命高、密封性好、抗冲击、抗火灾、不易拆卸等方面。

5.1不锈钢因表面有钝化膜（富铬氧化膜），阻止了空气及其他物质与不锈钢母材发生反应，类似于镀锌管的镀锌层或是无缝钢管的油漆层，钝化膜耐氧化、耐腐蚀性较高，不锈钢的寿命超过70年以上。双卡压管道的密封圈经上海橡胶研究所实验数据，其常温下的寿命可以达到124年，考虑到安全系数及环境因素，其寿命在50年以上，并且燃气密封圈在国外应用已经超过30年的时间。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶中丙烯腈含量(%)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五种。丙烯腈含量越多，耐油性越好,但耐寒性则相应下降。它可以在120℃的空气中或在 150℃的油中长期使用，耐寒温度为-22℃。丙烯腈含量为26%的丁腈橡胶玻璃化温度Tg=一52℃，脆化温度Tb=一47℃^[5]。丁腈橡胶一般选择丙烯腈含量为31-35%的中高丙烯腈的丁腈橡胶，适合在室外温度-10℃以上区域使用。氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能（对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好）耐臭氧、耐高温性为130～180℃,耐寒性为-55～-38℃且机械性能优良。氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种，其耐高温、耐老化性能较好，耐低温较差，一般耐低温为5℃。氟橡胶适合长江以南，室外温度不低于5摄氏度的区域使用。室外温度低于5℃时，要选用丁腈橡胶或氢化丁腈橡胶，当室外温度低于-10摄氏度宜安装在室内。

5.2从双卡压管道密封圈原理上看，密封结构属于防渗静态密封，管道压接后，管材管件紧密贴合，气体与密封圈接触的面积很小。燃气系统中压管道工作压力小于0.3Mpa,低压管道压力小于10Kpa,而双卡压管道在实际的输送压缩气体时，工作压力可达1.0Mpa，燃气工作压力远远低压双卡压的实际所承受的压力。

5.3双卡压薄壁不锈钢管道，因壁薄，管材有一定的韧性，当外力作用管道时，管材发生变形而不会断裂。外力作用在管材与管件接口处时，折弯变形在30°以内，不会发生渗漏。

5.4燃气管道，还要考虑火灾时对管道的影响，即在一定时间内，即在关闭燃气阀门前，渗漏的燃气不至于燃烧引起爆炸，双卡压连接，按照VP614进行650℃的耐高温试验，其渗漏率不得超过30L/h ，浙江正康实业有限公司按VP614在国家燃气用具质量检验监督中心进行测试，完全符合该标准。

5.5双卡压管道，属于一次压接后不可拆卸，这样避免了用户私自改装或是偷气带来的安全隐患。

6.   经济及社会效益

双卡压薄壁不锈钢管道在燃气上应用不仅有经济效益，还有社会效益，主要体现在节约资源、节能减排，提高生活品质，降低维修费用等方面。

6.1经济效益

材料成本：对集中挂表材料进行统计,集中挂表方式每户不锈钢管成本比镀锌管高65.96元.详见表1:

安装成本：由于卡压式不锈钢管安装简单，施工速度快，组装时，将不锈钢管插入管件中，用专用封压工具压接，无需套丝，安装时间为原来的2/3，且不需焊接与防腐。镀锌管安装费为290元/户（含防腐费、辅材），使用双卡压不锈钢管后，其安装工序中无防腐和相应的辅材，总节约25元/户（防腐费15元/户、辅材费10元/户）。不锈钢管现在市场价格每户安装施工费用在190-230元左右。

综合成本: 薄壁不锈钢管与镀锌管材料及安装综合成本相比，不锈钢管安装费每户按220元计算，可以节约4.04元/户。

表1：材料成本分析表

按表1的成本计算年综合使用成本，镀锌管按20年寿命计算，每户年使用成本为4.79元，薄壁不锈钢管按40年寿命计算，每户年使用成本为4.04元，仅为镀锌管年使用成本的84.45%。如果采用无缝钢管，每5年做一次防腐，每米立管防腐成本为40元/米，每户约120元。一个中大型燃气公司按60万户计算，无缝钢管寿命期内需做3次防腐，防腐费用为60万户*120元*3=21600万元，采用不锈钢管，平均每年节约防腐费用1080万元，经济效益明显。

6.2社会效益

薄壁不锈钢管美观大方，室内燃气采用不锈钢管不仅能提升室内美观度，更能提升生活品质。燃气管道最关键的指标是安全性，镀锌管在套丝过程中镀锌层被破坏，虽然安装时增加了油漆防腐，但丝扣连接处仍然达不到完全防腐条件，因此管道接口有渗漏的可能。燃气渗漏轻则造成能源浪费，燃气企业运营成本上升，重则会引起爆炸等安全事故。双卡压薄壁不锈钢管耐腐蚀性好，密封性好，密封圈寿命可达50年以上，安全可靠。

6.3环境效益

不锈钢管绿色无污染，生产过程、运输过程及安装使用的过程中，不污染环境，可100%回收利用。不锈钢管重量轻，是镀锌管的1/3,安装1栋楼的镀锌管，按重量换算，薄壁不锈钢管可以安装3栋楼，不仅节约矿产资源，更使生产过程中消耗的能源大大降低，减少碳排放。使用薄壁不锈钢管，符合节能环保、低碳生活的时代发展方向。

7.   结论

从材料的安全性、安装便利性、经济效益和社会及环境效益分析得出，双卡压薄壁不锈钢管安全、经济、环保，必然会在燃气上广泛使用。

参考文献

[1] GB 50028-2006《城镇燃气设计规范》

[2] CJJ94-2009《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》

[3]《深圳市中低压燃气管道工程建设技术规程》 2011

[4] GB/T19228.1-2011《不锈钢卡压式管件组件 第1部分：卡压式管件》

[5] 曾正明 橡胶制品速查手册  机械工业出版社 2008.05