薄壁不锈钢管应用技术

薄壁不锈钢管应用技术中建国际设计顾问有限公司·姜文源2009.04.28·河南·郑州（133页）协会标准《建筑给水排水薄壁不锈钢管连接技术规程》说明目次一、概述二、薄壁不锈钢材质和牌号三、薄壁不锈钢管材、管件四、薄壁不锈钢管连接方式五、薄壁不锈钢管连接方式选用六、关于不锈钢的腐蚀七、薄壁不锈钢管敷设时应注意的问题说明规程尚未批准，内容仅供参考有些内容尚未最终确定（如400系列不锈钢的比较）连接方式还在发展（厦门中井公司的连接方式）列入《规程》的除了技术先进、性能可靠外，还有行业协会的意见、参编与否的因素《规程》编制目的明确适用范围推出铁素体不锈钢对一些可行的薄壁不锈钢管连接方式予以推荐肯定薄壁化倾向，但要掌握尺度推动薄壁不锈钢管的扩大应用一、概述概述薄壁不锈钢水管是我国近些年来应用的新型管材这种管材具有很多突出优点在建筑给水和建筑排水管道工程中得到应用（建筑排水管件还有待继续开发）不锈钢管的主要优点重量轻（管壁薄）力学性能好（强度高）使用寿命长（耐腐蚀）摩阻系数小（光滑）不易产生二次污染（不易生锈）综合成本合理（使用寿命长）薄壁不锈钢管种类用于建筑给水排水的薄壁不锈钢管：薄壁不锈钢管覆塑薄壁不锈钢管薄壁不锈钢管定义：壁厚与外径之比不大于6%的不锈钢管（区别于普通不锈钢管和厚壁不锈钢管）覆塑薄壁不锈钢管定义：外壁有塑料包覆层的薄壁不锈钢管薄壁不锈钢管适用场所建筑给水：饮用净水（管道直饮水）生活给水（冷水）热水供应消防给水（工程有设计，实际无使用）建筑排水：虹吸式屋面雨水排水真空排水等（注：适用场所逐步扩大）薄壁不锈钢管适用场所（续）不是所有建筑给水排水应用不锈钢管场所都采用薄壁不锈钢管也有用普通不锈钢管或厚壁不锈钢管的，如：细水雾灭火系统、气体灭火系统…等已有工程建设标准和标准图集协会标准《建筑给水薄壁不锈钢管管道工程技术规程》CECS153:2003协会标准《自动水灭火系统薄壁不锈钢管管道工程技术规程》CECS229:2008国家建筑标准设计图集《建筑给水金属管道安装—薄壁不锈钢管》04S407-2在编工程建设标准和标准图集协会标准《建筑给水排水薄壁不锈钢管连接技术规程》CECSXXX:200X行业标准《建筑给水金属管道工程技术规程》CJJXXX-200X国家建筑标准设计图集《建筑给水薄壁不锈钢管道安装》代替04S407-2协会标准制订情况根据中国工程建设标准化协会（2007）建标协字第81号文“关于印发中国工程建设标准化协会2007年第二批标准制、修订项目计划的通知”制定已于2008年08月31日通过审查于2008年09月28日上报报批稿其他有关工程建设标准《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001《管道直饮水技术规程》CJJ110-2006具体内容另见：“不锈钢管和管件应用和施工领域涉及的主要标准和规范”二、薄壁不锈钢材质和牌号薄壁不锈钢材质薄壁不锈钢管可采用奥氏体不锈钢也可采用铁素体不锈钢（价格低于奥氏体不锈钢）铁碳合金和不锈钢钢铁的基本组元是铁和碳两个元素，称铁碳合金普通钢属于铁碳合金不锈钢是加入合金元素的铁碳合金不锈钢以耐蚀性为主要特性，且铬含量至少为12.6%，碳含量最大不超过1.2%的钢（简称：低碳高铬）（镍、锰、钼非必要因素）通俗解释：具有耐大气腐蚀的钢，统称不锈钢，（严格地说不锈钢的叫法不够严谨，应称耐腐蚀钢）不锈钢说明（续）在钢中加入足够量的合金元素（常用铬）使金属表面形成一层致密的氧化膜（又称钝化膜），同时使钢基体的电极电位提高，当含铬量达到12.6%时，其电极电位由负值转变为正值，故铬含量达12.6%以上是构成不锈钢的必要条件常用不锈钢1、马氏体不锈钢，例：2Crl3,3Crl3（不用于建筑给排水）2、铁素体不锈钢，含铬量17%～28%的高铬钢3、奥氏体不锈钢，例：SUS304，SUS304L，SUS306，SUS306L等（建筑给排水只与奥氏体、铁素体有关）奥氏体不锈钢定义基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化（并可能导致一定的磁性）的不锈钢在1148℃时碳溶量最大，可达2.11%，随温度下降，碳溶量逐渐下降，在727℃时，碳溶量为0.77%（溶与熔的区别）铁素体不锈钢定义基体以体心立方晶体结构的铁素体组织（α相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工可使其轻微强化的不锈钢在727℃时，碳溶量最大，为0.0218%晶体的基本类型1、体心立方体结构晶体2、面心立方体结构晶体体心立方体结构晶体，在立方体的中心有原子，结构紧密（铁素体）面心立方体结构晶体，在立方体每一个面的中心有原子，结构不紧密（奥氏体）图示正方形有8个角、6个面体心立方体面心立方体体心立方晶格（铁素体）面心立方晶格（奥氏体）金属晶格的类型固溶碳的原子小铁的晶格大，碳可以溶解在铁中铁素体，体心立方间隙小，溶得少（低碳）奥氏体，面心立方间隙大，溶得多铁素体中碳溶0.0218％，奥氏体中溶2.11％奥氏体不锈钢含碳量对不锈钢的影响，决定了不锈钢的各种性能面心立方晶体，固溶的碳很少，为0.03％而SUS304含碳量为：0.06～0.08％当加温至1050℃时，含碳量为：0.1％碳析出后，与铬化合为碳化铬（Cr23C6）导致铁中含铬量下降，导致腐蚀固溶处理碳小，铬大，碳快速向晶间扩散，在晶间附近形成贫铬区焊接加热，冷却慢，如何消除，可采取固溶处理（加热至1050℃，在高温下分解，又固溶到晶粒）固溶处理——快速冷却，管材、管件焊接都应经固溶处理薄壁不锈钢牌号选用奥氏体不锈钢可选用的牌号：SUS304、SUS304LSUS316、SUS316L（性能不同，价格不同）铁素体不锈钢可选用的牌号：SUS439LSUS443SUS444对铁素体不锈钢的牌号有争论，通过实践来解决铁素体不锈钢在我国应用较少的原因1、受冶炼和加工技术的制约，国内无此产品，若有需求需从国外进口，但价格不菲2、人们对不锈钢的认识和判别存在误区，误认为无磁性的为不锈钢（奥氏体），有磁性的为不锈铁（铁素体）关于冶炼和加工技术的制约正常冶炼温度下，要将碳降到0.03%以下（含0.03%），铬只能保持在4%的水平而不锈钢要求的铬的含量应≥12～13%要提高铬含量，就要提高冶炼温度而要提高冶炼温度，炉体耐火材料又难以承受冶炼情况的变化采用新冶炼技术，即AOD氩氢脱碳工艺（高真空、强搅拌和喷吹氧化剂等）可将不锈钢成份中碳、氮总含量≤0.03%关于磁性的问题人们已能认识到有磁和无磁均为耐腐蚀钢，均为不锈钢有无磁性与是否耐腐蚀从根本上是两个概念，磁性是物理概念，腐蚀是化学概念只要在钢材中含铬达到12%～13%，钢就具有耐腐蚀性，其中奥氏体无磁性，铁素体有磁性铁素体不锈钢的应用其实国内安装的不锈钢水箱材质多数为铁素体不锈钢，而非奥氏体不锈钢而铁素体不锈钢在国外有广泛的应用奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢用量比，国外为6:4，而国内为9:1因此在有的场所先行推荐采用铁素体不锈钢（雨水系统、消防给水系统）管材、管件薄壁不锈钢牌号选用奥氏体不锈钢管材及管件应选用同一牌号铁素体系列的不锈钢管材，也可配用奥氏体系列的管件原因：铁素体不锈钢难加工，做管材好办些，做管件难度大不锈钢管材和管件的材料牌号及用途类别用途奥氏体不锈钢冷水、热水、饮用净水和建筑排水等管道冷水、热水、饮用净水和建筑排水等管道热水、耐腐蚀性比SUS304、SUS304L的要求更高的场合海水、高氯介质或耐腐蚀性比SUS316要求更高的场合，不固溶的焊接用管道宜选材料旧牌号（旧牌号代号））新牌号（统一数字代号）（）（SUS316LMo200Cr17Ni14S316032Mo2022Cr17Ni1）（）（SUS316o20Cr17Ni12MS31608Mo206Cr17Ni12）（）（SUS304L00Cr19Ni10S304030022Cr19Ni1）（）（SUS3040Cr18Ni9S3040806Cr19Ni10（续表）铁素体不锈钢消防给水管道和与SUS304相似场合消防给水管道和与SUS304相似场合高氯介质、消防给水等管道注：统一数字代号按GB/T20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》规定））（SUS439(00Cr17S11863022Cr18Ti）（SUS44300Cr20Ti）（）（SUS44400Cr18Mo2S11972NbTi019Cr19Mo2材料牌号及其输送水氯化物含量类别输送水氯化物含量(≤)冷水(≤40℃)热水(＞40℃)奥氏体不锈钢200502005010002501000250）（）（SUS3040Cr18Ni9S3040806Cr19Ni10）（）（SUS304L00Cr19Ni10S304030022Cr19Ni1）（）（SUS316o20Cr17Ni12MS31608Mo206Cr17Ni12）（）（SUS316LMo200Cr17Ni14S316032Mo2022Cr17Ni1旧牌号（旧牌号代号））新牌号（统一数字代号（续前）铁素体不锈钢15040200501000250））（SUS439(00Cr17S11863022Cr18Ti）（SUS44300Cr20Ti）（）（SUS44400Cr18Mo2S11972NbTi019Cr19Mo2三、薄壁不锈钢管材、管件管材产品标准《流体输送用不锈钢焊接钢管》GB/T12771-2008《不锈钢卡压式管件连接用薄壁不锈钢管》GB/T19228.2（在编）《薄壁不锈钢水管》CJ/T151《薄壁不锈钢内插卡压式管材及管件》CJ/T232管材产品标准新动态《供水用不锈钢焊接钢管》YB/TXXXX-XXXX已于2008年12月通过审查，已经正式报批其应用范围限于给水系统外径和壁厚统一到GB/T21835，外径分2个系列，壁厚分3档（行业协会推荐）管件标准《不锈钢卡压式管件》GB/T19228.1《薄壁不锈钢内插卡压式管材及管件》CJ/T232附录A（凡无国家标准、行业标准，但符合地方标准、企业标准的产品列入规程附录）（金属管规程未列附录）外径系列与内径系列管道连接，当管材插入管件时，属于外径系列，应严格控制管材外径（如卡压式）当管件插入管材时，属于内径系列，应严格控制管材内径（如内插卡压式）不同连接方式的管材不同连接方式的薄壁不锈钢管道系统应采用相应的管材原因：所依据的标准不同、外径不同、壁厚不同、允许偏差要求不同、成型方法不同、密封方式不同、安装工具不同…（如：卡压式、环压式）不同连接方式的管材统一问题应该尽量统一为好，但在统一方法上存在分歧（涉及到模具的更新）协商解决，互相退让，达到统一给水管件与排水管件建筑给水系统的薄壁不锈钢管材应采用给水管件建筑排水系统（虹吸式屋面雨水排水系统或真空排水系统）的薄壁不锈钢管材应采用排水管件，不得将给水管件用于排水系统（实际上在使用给水管件和厚壁管件）薄壁管件与厚壁管件薄壁不锈钢管材应采用薄壁不锈钢管件不得采用厚壁不锈钢管件（不好连接，包括焊接连接）覆塑薄壁不锈钢管的采用1、需防结露的管道2、需适当保温的管道3、管道直埋在墙体、垫层或土壤4、需对管道采取保护措施时不锈钢管材壁厚壁厚应经计算确定（敏感问题之一）壁厚考虑因素（不考虑腐蚀裕量）应保证管材的强度和刚度还应考虑连接方式、性能要求和材料加工裕量不同类型的连接方式，不同型式的密封方式可允许有不同壁厚，但不能突破底线管材最小壁厚公称直径DN管材最小壁厚卡压式其他挤压式扩环式传统式焊接12—0.45———150.80.600.500.600.60200.80.600.500.600.60251.00.800.600.800.80321.00.80